主题：【神经科学科普】惊人的假说--灵魂的科学探索(目次,前言) -- 衲子

第五章　 注意和记忆

“你没有注意，”海特说，”要知道，若非心神专注，你将一无所获。”

――据刘易斯?卡罗尔(Lewis Carroll)改写

每个人都懂得“你没有注意”这句话的一般意义。这可能是你的注意力不集中，也可能是你昏昏欲睡或是由于某些其他的什么原因。心理学把“唤醒”（或警觉）与“注意”（attention）区分开来。唤醒是影响一个人整个行为的一般条件，当你早上醒来的时候，就会注意到这种情况，正如威廉?詹姆斯所说，对心理学家说来，注意就意味着“摆脱某些事物以便更有效地处理其他事物”。

我们主要关心的是视觉注意，而不是在听音乐或从事某种活动时的注意。我们知道，注意被认为起码对某些形式的意识有所帮助。视觉注意的一种形式就是眼动（经常辅助以头部运动），由于在靠近凝视中心的地方我们看得较清楚，所以当我们双眼的视线正对着某个物体时，就会获得更多的信息。否则，如果不是直视物体，我们只能获得粗略的信息（至少有关形状的信息是如此）。

是什么机制控制眼动呢？这种眼动包括由反射性响应所引发的眼动（比如眼睛突然跳到凝视中心之外的某处）到由意志控制的眼动（“我想了解他正在那里干什么”）。所有形式的注意可能都具有反射性和意志性两种成分。

听觉选择性注意的一个例子，是让某个被试者集中注意从耳机进入一只耳朵的声音，而试图忽略进入另一只耳朵的不同声音。很多来自非注意耳的声音没能达到意识水平，但可以在头脑中留下某些痕迹，并对注意耳听到的东西产生影响。它们被记录于大脑的某一加工层次。

因此，注意就是滤除未被注意的事件。被注意事件的响应具有较快的速度、较低的阈值和较高的精度，注意还可以便该事件容易被记忆。过去，心理学家们并不关心我们头脑内部发生的事情，他们大多通过测量反应速度和误差水平等去研究注意。换句话说，他们研究的是注意某事件时所引起的结果（与未注意该事件时相比较），并试图从实验结果的模式中推论出注意的可能机制。

令人吃惊的是，当你的眼睛保持静止不动时，有些事情就无法完成。比如一个随机点模式在屏幕上快速闪烁，它的呈现时间很短，因而不可能产生眼动。在这种条件下，你能够说出随机点的个数吗？如果它们只有三四个，你可以正确地报告出它们的数目；但是，如果有六七个或更多，你就会发生错误。这并不能仅仅归因于刺激的亮度。如果闪烁光点非常亮，它们就会在视网膜上留下后像（这时如果你移动眼睛，固定在视网膜上的光点模式将随你的眼睛一起运动）。在数秒钟以内，你可以一直看到它们，但你仍然无法精确地数出它们的个数――这是一种非常奇怪的感觉。当你开始计数时，你就会忘记哪个圆点你已经数过了。

有没有某种形式的注意不依赖于眼动呢？注意能在两个大幅度的眼动之间转移吗？美国奥尔良大学的临床心理学家迈克尔?波斯纳（Michae1posner）对此进行了大量的实验。他和其他研究者表明，确实存在这样一种视觉注意形式。在一个典型的实验中，被试者通过注视某个特殊点而使眼睛保持不动。一个瞬时出现的信号提示被试者，在某个地点（比如说在注视点的右边）可能会出现一个物体。当看到物体出现时，要求被试者尽快地按动开关，其反应时间就会被记录下来。如果在某次实验中，物体没有出现在所期望的地方（如出现在注视点的左边），则反应速度就会变慢。反应时间的延迟被解释为被试者不得不将视觉注意从期望的一侧转向非期望的一侧。波斯纳认为，注意的这种变化可能涉及以下三个连续的过程：

解除原有注意―>移动注意点―>实施注意

首先，系统需要从视野中正在注意的地方解除注意。然后必须把“注意”点转向新的位置，最后在新地点实施注意。另一个重要的问题就是一个人能否同时注意视野中两个分离的位置或物体？有证据表明，这是办不到的①，尽管也许可以跟踪若干③个运动的点。但有确凿证据表明，注意可以在空间上进行精细聚焦或者在较大范围内扩展。比如：当你读一本书时，你主要注意的是单词而不是一个个分开的字母。而在校对时情况则不然，你必须仔细检查每一个字母和标点，否则小的差错就会被遗漏。对我个人来讲，校对是一件困难的事情。因为通常我的阅读速度很快，除非我集中注意，否则很难发现一些细小的印刷错误。

很清楚，注意改变了我们看物体的方式。理论家如何解释这一现象呢？我可以直截了当他说，目前还没有一个被普遍接受的注意理论。因此，我能做到的，充其量不过是描述某些当前流行的

粗略他讲，大家普遍同意的观点是，注意涉及一个瓶颈问题。其基本思想就是初级加工过程大体上是一个平行的过程，即许多不同的活动同时进行。然后，似乎有一个或多个阶段存在信息处理的瓶颈。一个时间只能处理一个（或少数几个）“对象”。它通过临时滤除来自非注意对象的信息而实现。然后，注意系统迅速转向下一个对象。因此，注意大体上是串行的（即，注意一个之后再注意另一个）而非高度并行的（正如系统同时注意很多事情时的情况）。①稍后，我们将详细讨论并行和串行加工的重要区别。

通常把视觉注意比喻为“探照灯”。在探照灯内部，信息以一种特殊的方式被处理。这样，我们就可以快速、精确地观察被注意物体，并使我们更容易记住它。在“探照灯”以外的信息，或者被处理得较少，或者处理方式有所不同，还可能根本不予处理。大脑的注意系统将假想的“探照灯”从视野的一个地方快速转移到另一个地方，就像我们移动眼睛一样，只不过这时移动的速度慢得多罢了。

探照灯比喻以最简单的方式向我们暗示，视觉系统注意的是视野中某个地方。许多间接证据表明，情况确实如此。另外一种观点认为，我们注意的并不是某个特别的地方而是特别的物体。在某些情况下，如果物体运动（眼睛仍保持不动），注意可以追踪该物体，而不是停留在一个地方不动。在目前看来，在一定程度上两种形式的注意（对视觉物体的注意或对视觉位置的注意）可能同时出现。

心理学家一般都严格区分前注意（preattentive）加工和注意（attentive）加工。在美国工作多年的匈牙利心理学家贝拉?朱尔兹已经给出了某些前注意加工的显著例证。请看图20。左边两种“纹理”之间的边界可立刻看出来。现在让我们看看该图的右半部：初看时没有明显的纹理边界，但仔细观察就会发现，一个区域是由不同朝向的字母L组成，而另一个区域则由字母T组成。但这种差别并不能立刻跳出（pop-out)。要看到它需要集中注意（focal attention）。

还有另一种研究跳出（或缺少跳出）的方法。在屏幕上呈现一个视觉图像并保持一段短暂的时间。在此情况下，刺激图像常由要求被试者检测的“目标”和其他稍微不同的物体（被称为“干扰项”）组成。比如，可能是大量的字母散布在图像上，除了一个字母是红色之外，其他的全部都是绿的。被试者的任务是一看到红色字母便立刻按下按钮。我们发现，被试者可以非常迅速地完成这一任务。更为重要的是，反应时间与只有少数几个绿色字母或者很多绿色字母无关。换句话说，不管那里有多少个干扰项，反应时间都一样。红色字母立刻跳出在眼前。

安妮?特丽斯曼（Anne Treisman）是研究注意有影响的心理学家之一。1977年，她和两个同事合作，完成了一个著名的实验。实验的要点是这样的。她首先证实了红色字母可以在绿色字母的背景上跳出。如果所有字母的颜色都相同，则单个字母T可以在字母S的背景中跳出。这意味着，对于颜色和形状两个方面，跳出都可以发生。然后，他们给被试者一个更为复杂的任务。一半是绿色字母T另一半是红色字母S，此外，还有一个红色字母T。被试者的任务是找出红色字母T这时，被试者既不能单找一个红色字母，也不能单找一个字母T；因为符合这两个条件的字母太多了。被试者必须寻找颜色（红）和形状（T）两者结合在一起的字母。而这种结合不能立刻跳出，要发现红色字母T需要一段时间，而且干扰项数目越多，所需时间越长。如果图案中有25个字母，发现单个红色字母T的时间要比仅有5个字母时长得多。①

这种情况被看作是串行搜索机制的证据，即为了判断一个字母既为红色又是T形，注意系统在一个时刻只能看一个字母。

注意从一处移到另一处需要多少时间呢？这是一件较为复杂的事情。似乎物体越“突出”（对注意系统有更大的影响），花费的时间也越短。这种情形是可能出现的。例如，若红色字母非常鲜艳，视觉系统就可以通过把”探照灯”扩展到较大范围，一次检测几个字母。这意味着只需较少的步数便能搜索完全部字母。因此，每个字母的处理时间就减少了。有人认为，一个时刻处理一个物体所需要的时间为60毫秒左右是有可能的。如果一个时刻处理两个物体，每步所需的时间仍为60毫秒，那么每个字母（一个时刻本来只能观察一个字母）现在的处理时间就只有30毫秒。而如果能够同时处理三个物体，那么每个字母的处理时间就是20毫秒。

但还有更复杂的情况。也许被试者的大脑经过训练而变得较为聪明，从而只注意红色字母（并忽略绿色的字母）。这样就会有

上半的字母被忽略。这就意味着，他可以在注意步速相同的情况下更快地完成搜索任务。在这种情况下，120毫秒的步速就可以得到同样的观察结果。

我们也会遇到令人遗憾的情况。在某些情况下，每步时间看起来可能少于20毫秒，而真实的步速可能长达120毫秒。这是由于在发现红色T字母之前，被试者不但只注意红色物体，而且他一批处理三个字母，因而“欺骗”了我们。在这种情况，探照灯移动一步的正确时间就难以确定了。

特丽斯曼同时说明，跳出也可以是非对称的。一个有缺口的圆圈可以在一群完整的圆圈的背景中跳出（图21a）；然而要在有缺口的圆圈背景中发现一个完整的圆圈就需要串行搜索（图21b）。

心理学家是怎样描述前注意加工和注意加工之间的差别呢？最初特丽斯曼认为，前注意加工是以平行的方式把视野内物体的朝向、运动、颜色等简单特征登记在某些特有的子系统中。然后，集中注意以某种方式将这些特征整合到一起。更仔细的实验使她发现，如果特征整合所允许的时间非常短，大脑就会出现差错。有时它会张冠李戴，错误地将特征整合到一起，从而给出一个虚假的组合。在授课时，特丽斯曼用一张快速呈现的幻灯片来演示这种现象。该幻灯片呈现的是一位黑发的红衣女郎。可是，观众中总有几位非常自信地称，他们看到的是一位红发女郎。女郎的毛衣的颜色被错误地“移植”到了头发上，因而产生了幻觉组合。

这种事情在日常生活中可能发生，只不过是为数较少罢了。特丽斯曼举了一个例子：“一个穿行在繁忙街道上的朋友‘看到’一个同事，并且正要打招呼。但他突然意识到那个人的黑胡子长到了一个过路人的脸上，而他的秃头和眼镜却属于另外一个人。”

“简单特征”究竟是什么，目前我们还不清楚。①但遗憾的是，大量的研究说明，跳出并非是直截了当的事。在这里，我并不打算描述众多此类实验的细节。

通常，特丽斯曼的很多注意模型都认为，跳出与较长过程的顺序搜索截然不同。但是，凯尔?凯夫（Kyle Cave）和杰里米.沃尔夫（Jeremy Wolfe）等其他的一些心理学家则认为，跳出只不过是注意过程的第一步。他们假设，注意系统有某种程度的“噪声”，因而容易出现错误。如果物体足够“突出”，则把注意的探照灯移到该物体所在的地方或移到该物体作为注意的第一步。如果物体并不突出，系统在选择目标时就可能遇到困难。在最终发现目标之前，也许经过了多次尝试，这样就会花费较多时间。这种机制可以产生与简单的顺序搜索机制相类似的结果。

邓肯（J.Duncan）和汉弗莱斯（G.Humphreys)甚至否认探照灯的存在，他们认为，视野中的不同物体全都试图达到短时记忆。如若成功，在某些情况下它们就会成为活动的焦点。他们的层次模型还考虑到不同干扰项之间的关系。比如，这些干扰项是相同的还是具有多种不同类型。

进一步的研究也许会使心理学家获得一个能被普遍接受的注意模型，不过，它可能不会很简单。我猜想，正确的模型将不大可能仅仅从心理学实验中得出，因为这一系统看来太复杂了。①大脑中某些相关神经元的行为的知识，对于获得正确答案也许是必需的。

因此，我们只是部分地了解了视觉注意。我们还没有一个被普遍接受的心理学注意模型。

短时记忆情况如何呢？我们对它知道多少呢？记忆也许定义为由经验引起的系统内部的变化，这种变化导致以后的思想或行为发生改变。但是，这种泛泛的说法并没有多大价值。它应该适用于疲倦、受伤和中毒等情况，又不应严格区分学习和发育（早期生长）。以色列神经生物学家雅丁?杜戴（Yadin Dudai）提出了一个更为有用和更为精确的定义。他首先描述了什么是“世界”（包括内部和外部环境）的“内部表达”。他将世界的内部表达定义为“能够有效地指导行为的结构化神经编码方式”。它强调的是，从根本上说，我们主要关心的是神经细胞（神经元）如何影响行为。“学习”则是由经历引起的内部表达的创新或修改。这一变化可以保持相当一段时间（甚至可以保持很多年）。不过，我们更关心的还是短时记忆。

我感兴趣的不是像习惯化或敏感化（sensitization）之类的极简单的记忆形式（如果你连续十次向小孩呈现一幅图画，开始他会表现出兴趣，但很快就会产生厌倦。这就是“习惯化”）。这些过程被归类为“非联想”过程。它们甚至在海胆等一些非常低等的动物身上也能表现出来。我们更关心的则是“联想学习”，有机体对刺激和动作的关系作出反应。(2)

将记忆分成几种不同的类型是有益的，尽管对它们的确切描述还存在争议。一种方便的分类是把记忆划分为情景记忆、类别记忆和程序记忆。清景记忆是对一个事件的记忆，它经常与某些与此有联系的无关细节交织在一起。(1)一个很好的例子就是，你会记得当你听说肯尼迪总统遇刺时你在什么地方。类别记忆的一个例子是单词的含义，如“行刺”或“狗”。而回忆如何游泳或驾驶汽车便属于程序记忆。

另外一种分类方法与时间有关：获得记忆需要多长时间，它一般能保持多久，某些记忆，特别是情景记忆被称为“一次性”或“闪光快门式”学习。仅仅一个事例就可记得很清楚。（当然，这种记忆也可以通过复述被强化。即把这件事再讲一遍，并不要求次次正确。）另一种类型的记忆可通过事件的重复被增强。人们从重复中抽提出某件事物的普遍性质，如，未经明确定义的单词的含义。

诸如开汽车之类的过程性知识常常很难从一次经历中获得，往往需要重复练习。它可以保持相当长的一段时间。一旦你学会游泳，即使多年没有游过你也会游得很好。当谈及一首熟悉的乐曲时，一位著名的钢琴家曾经对我说：“肌肉的记忆是最久的。”这意味着乐曲的演奏是自动的，无需思索的。

不同的记忆持续的时间也不同。它们经常被分为长时记忆和短时记忆。尽管这一术语对于不同人可能具有不同的含义。“长时”通常指几小时、几天、几个月乃至几年；“短时”则从几分之一秒到几分钟或更长。短时记忆通常是不稳定的，而且容量有限。

想一想你在梦中的一些事情。当你做梦时，你不能使梦中的任何情景进入长时记忆（或至少清晰地回忆起）。你的大脑把梦中的情景以某种形式的短时记忆保存起来。当你醒来之后（这可能会比你意识到的频繁得多），你的长时记忆系统才被接通。然后，仍然保存在短时记忆中的东西便进入长时记忆。所以你回忆起来的并非你梦到的所有事情，而只是梦的最后几分钟。如果你在刚醒来时受到电话铃或是什么别的干扰，梦的短时记忆就会衰减或完全丧失，以至电话之后你可能连梦的最后几分钟都回忆不起来了。

我们知道，记忆的回忆不是一个直接的过程。要回忆一件事情往往需要某个线索，尽管这时记忆有可能是扑朔迷离的。有些记忆很弱，需要更强的线索才能唤起。另外的一些甚至在完全丧失前就淡化了。一个相关的记忆可能会干扰和阻碍了你所需要的记忆内容的获取。

很明显，意识特别是视觉意识把很多存储在长时情景记忆和类别记忆中的内容结合起来。我们较为关心的是极短时的记忆。这是由于，如果我们丧失了对所有最近事件的记忆形式，我们很可能会失去意识，然而，这种最重要的记忆形式却仅能持续几分之一秒或至多是几秒钟。让我们集中讨论这些极短时间的记忆形式。

请你看一看面前的景物，然后突然闭上双眼。你看到的外部世界的生动图像很快就会消失。留给你的只是一个模糊的回忆。它通常在几秒内就会消失，早在18世纪就有人试图测量它消失的时间。一个黑暗中运动的光点（比如说一个发光的烟头）将在后面留下一个光尾。对光尾长度进行的现代研究表明，光的知觉大约可持续100毫秒，尽管有些是由于视网膜后像。

心理学家如何研究各种各样的短时记忆呢？美国心理学家乔治?斯帕林（GeorgeSperlig)1960年进行过一个经典的实验。他以极短的时间（约50毫秒）在屏幕上显示一个由十二个字母组成的字母集。字母排成三行，每行四个。由于时间太短，被试者每次只能回忆出四五个字母。然后在下一个实验中，他要求被试者仅报告其中的一行，他使用一个声音信号提示被试者应该报告哪一行。但这一线索仅在呈现的图形刚刚关闭之后才给出。在此情况下，被试者可以报告出该线索指示行的四个字母中的大约三个字母。

人们也许仅仅根据第二个实验就得出结论，既然被试者能够报告出三行中任意一行的四个字母中的三个，那么他就能报告出三行字母中的九个（三乘三）。但正如我们看到的，实际上他只能回忆出这十二个字母中的四五个。这有力他说明，字母是由大脑从迅速衰减的视觉痕迹中读出的，这种极短时的视觉记忆被称为“图标记忆”，它来自单词icon，是图标的意思。

对此问题，还有许多其他的研究。在刺激呈现前后，视场是亮或暗对衰减时间是有影响的。在暗视野中，衰减时间大约是秒的量级，而在较明亮的视野中则少得多，或许只有零点几秒。这种亮背景效应被称为“掩蔽”。还可以用某些模式作为掩蔽，但这两种俺蔽类型截然不同，简而言之，明亮背景的掩蔽可能发生在双眼的信息结合之前、视觉系统的初级阶段、可能是在视网膜阶段；而模式掩蔽在很大程度上依赖于字母呈现与掩蔽之间的时间间隔。数据说明，这大概发生在双眼信息结合之后视觉系统的若干个水平。

图标记忆似乎依赖于瞬时视觉信号的存留时间。它主要不是从信号的后沿算起而是从前沿算起。这表明其生物学功能是提供足够的时间（大约为100-200毫秒）来处理这种非常短暂的信号。这就意味着，要实现充分的视觉加工，至少需要某个最短的时间。

还有更长一些的短时记忆。英国心理学家艾伦?巴德利（AlanBadileley）对这种记忆进行了深入的研究，把它称为“工作记忆”，一个典型的例子就是回忆一个新的七位数的电话号码。你能回忆出来的数字的个数称为你的“数字广度”。对大多数人来说，它通常只有六到七个。换句话说，工作记忆的能力是有限的。这种记忆似乎具有几种不同的形式，它与感觉输入有关。对于视觉，他将其称为“视空间便笺簿”。典型情况所涉及的时间为若干秒。它似乎还与回忆面孔或熟悉的物体时的视觉想像有关。它的特性与较短的图标记忆有很大差别。图标记忆可能涉及大脑中不同的过程。

工作记忆对意识是必要的吗？有某种证据表明，情况并非如此。某些脑损伤的病人只有极小的数字记忆广度，除了他们听到的最后一个字母外，别的一概回忆不起来，但他们的意识却正常。事实上，他们的长时记忆可能并未受到损害。迄今为止，还没有发现一例丧失了所有形式的工作记忆（视觉和听觉）的病人。这是由于引起这种欠缺（而没有任何其他缺陷）的脑损伤，只能局限于某个非常准确的部位（而且还要在不同的地方），因此，实际上这种情况可能永远不会发生。

长时记忆看来不同于图标记忆或工作记忆。一个看过约2500张不同彩色幻灯片（每个10秒）的被试者，十天以后还能辨别出其中的90%。因为，如果只是要求被试者确认从前是否看过某幅图画（并不是无线索地回忆，那样会更困难），那么他只需要回忆每幅图画的很少一部分信息就可以了。

我们不会花费很大精力去考虑长时情景记忆，因为一个不能形成新的长时情景记忆的脑损伤病人，仍然是清醒和有意识的（见第十二章　）。只有短时记忆特别是图标记忆才可能与意识的机制密切相关。

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①这里有一个可供参考的证据，如果切除胼胝体，每半大脑就可以注意不同的物体。

③然而，大脑有可能把这些运动的点看成是一个正在改变形状的单一物体的边角。观点，并提及一些主要的争论点。

①经过练习，大脑可以把某组特殊的物体（比如一组字母）作为一“组块”去跟踪。

①一个实验和另一个实验的响应时间差别很大。因此，要重复实验结果，就要让被试者作出多次响应，并对响应时间进行平均。在某些情况下，需要应用若干个被试者，并计算出他们的平均响应时间。

①有实验证据说明，这是可以发生的。

①有人提出过一个研究项目，用来探讨什么视觉特性可以跳出（它们应对简单特征，视觉“基元”进行响应);而复合特征需要进行顺序搜索。

②还有其他一些这里没有提到的简单记忆形式，其中有经典的条件反射，操作性条件反射和启动（priming）。

①有证据显示，在最初的一段时间内，很多人清楚地记得当他们第一次听到林肯遇刺时的情景。