Введение
Компонент системы визуальной памяти. Иконическая память – это регистр визуальной сенсорной памяти, относящийся к визуальной области и представляющий собой быстро затухающее хранилище визуальной информации. Она является компонентом системы визуальной памяти, которая также включает визуальную кратковременную память (VSTM) и долговременную память (LTM). Иконическая память описывается как очень кратковременное (<1 секунда), предкатегориальное, высокоёмкое хранилище памяти. Естественное наблюдение светового следа, оставляемого тлеющим углем на конце быстро движущейся палки, вызвало интерес исследователей в 1700-х и 1800-х годах. Они стали первыми, кто начал эмпирические исследования этого феномена. Примерно через 20 лет после первоначальных экспериментов Сперлинга, стали выделяться два отдельных компонента визуальной сенсорной памяти: визуальная персистентность и информационная персистентность. Эксперименты Сперлинга в основном проверяли информацию, связанную со стимулом, в то время как другие исследователи, такие как Колхарт, проводили прямые тесты визуальной персистентности. Хотя этот вопрос обсуждался на протяжении всей истории, современное понимание иконической памяти чётко разграничивает визуальную и информационную персистентность, которые тестируются разными методами и обладают принципиально различными свойствами. Информационная персистентность, лежащая в основе иконической памяти, считается ключевым фактором, способствующим визуальной кратковременной памяти как предкатегориальному сенсорному хранилищу.
Iconic memory is the visual sensory memory register pertaining to the visual domain and a fast decaying store of visual information. It is a component of the visual memory system which also includes visual short term memory (VSTM) and long term memory (LTM). Iconic memory is described as a very brief (<1 second), pre categorical, high capacity memory store. Natural observation of the light trail produced by glowing ember at the end of a quickly moving stick sparked the interest of researchers in the 1700s and 1800s. They became the first to begin empirical studies on this phenomenon Approximately 20 years after Sperling's original experiments, two separate components of visual sensory memory began to emerge: visual persistence and informational persistence. Sperling's experiments mainly tested the information pertaining to a stimulus, whereas others such as Coltheart performed directs tests of visual persistence. Although it has been debated throughout history, current understanding of iconic memory makes a clear distinction between visual and informational persistence which are tested differently and have fundamentally different properties. Informational persistence which is the basis behind iconic memory is thought to be the key contributor to visual short term memory as the precategorical sensory store.
Компоненты
Два основных компонента иконической памяти – это зрительная и информационная персистентность. Первая представляет собой относительно кратковременное (150 мс) докатегориальное визуальное представление физического образа, созданного сенсорной системой. Это, по сути, "снимок" того, на что смотрит и что воспринимает человек. Второй компонент – это более длительное хранилище памяти, представляющее собой закодированную версию визуального образа в виде послекатегориальной информации. Это "необработанные данные", поступающие в мозг и подвергающиеся обработке. Также можно рассматривать и третий компонент – нейронную персистентность: физическую активность и записи зрительной системы. Нейронная персистентность обычно регистрируется с помощью нейробиологических методов, таких как ЭЭГ и фМРТ.
Видимый характер
Видимое постоянство – это феноменальное впечатление, что визуальный образ сохраняется после прекращения его физического воздействия. Это можно рассматривать как побочный продукт нейронного следа. Видимое постоянство более чувствительно к физическим параметрам стимула, чем информационное постоянство, что проявляется в двух его ключевых свойствах:
The duration of visible persistence is inversely related to stimulus duration. This means that the longer the physical stimulus is presented for, the faster the visual image decays in memory. The duration of visible persistence is inversely related to stimulus luminance. When the luminance, or brightness of a stimulus is increased, the duration of visible persistence decreases. Due to the involvement of the neural system, visible persistence is highly dependent on the physiology of the photoreceptors and activation of different cell types in the visual cortex. This visible representation is subject to masking effects whereby the presentation of interfering stimulus during, or immediately after stimulus offset interferes with one's ability to remember the stimulus. Different techniques have been used to attempt to identify the duration of visible persistence. The Duration of Stimulus Technique is one in which a probe stimulus (auditory "click") is presented simultaneously with the onset, and on a separate trial, with the offset of a visual display. The difference represents the duration of the visible store which was found to be approximately 100 200 ms. In the first paradigm, an image is presented discontinuously with blank periods in between presentations. If the duration is short enough, the participant will perceive a continuous image. Similarly, the Moving Slit Technique is also based on the participant observing a continuous image. Only instead of flashing the entire stimulus on and off, only a very narrow portion or "slit" of the image is displayed. When the slit is oscillated at the correct speed, a complete image is viewed.
Продолжительность видимого постоянства обратно пропорциональна длительности стимула. Это означает, что чем дольше предъявляется физический стимул, тем быстрее затухает визуальный образ в памяти. Продолжительность видимого постоянства обратно пропорциональна яркости стимула. При увеличении яркости стимула продолжительность видимого постоянства уменьшается. В силу вовлечения нервной системы, видимое постоянство сильно зависит от физиологии фоторецепторов и активации различных типов клеток в зрительной коре. Это видимое представление подвержено эффектам маскировки, когда предъявление мешающего стимула во время или сразу после прекращения воздействия стимула затрудняет запоминание исходного стимула. Для определения продолжительности видимого постоянства используются различные методики. Техника определения длительности стимула заключается в предъявлении зондирующего стимула (слухового "клика") одновременно с началом и, в отдельном испытании, с прекращением предъявления визуального стимула. Разница между этими моментами отражает продолжительность видимого следа, которая, как было установлено, составляет приблизительно 100–200 мс. В первой парадигме изображение предъявляется дискретно, с промежутками между предъявлениями. Если длительность предъявления достаточно мала, испытуемый воспринимает непрерывное изображение. Аналогично, техника движущейся щели также основана на восприятии испытуемым непрерывного изображения. Однако вместо прерывистого включения и выключения всего стимула, отображается лишь очень узкая полоска изображения. При колебании щели с определенной скоростью формируется восприятие целого изображения.
The duration of visible persistence is inversely related to stimulus duration. This means that the longer the physical stimulus is presented for, the faster the visual image decays in memory. The duration of visible persistence is inversely related to stimulus luminance. When the luminance, or brightness of a stimulus is increased, the duration of visible persistence decreases. Due to the involvement of the neural system, visible persistence is highly dependent on the physiology of the photoreceptors and activation of different cell types in the visual cortex. This visible representation is subject to masking effects whereby the presentation of interfering stimulus during, or immediately after stimulus offset interferes with one's ability to remember the stimulus. Different techniques have been used to attempt to identify the duration of visible persistence. The Duration of Stimulus Technique is one in which a probe stimulus (auditory "click") is presented simultaneously with the onset, and on a separate trial, with the offset of a visual display. The difference represents the duration of the visible store which was found to be approximately 100 200 ms. In the first paradigm, an image is presented discontinuously with blank periods in between presentations. If the duration is short enough, the participant will perceive a continuous image. Similarly, the Moving Slit Technique is also based on the participant observing a continuous image. Only instead of flashing the entire stimulus on and off, only a very narrow portion or "slit" of the image is displayed. When the slit is oscillated at the correct speed, a complete image is viewed.
Нейронная основа
Основой видимой персистентности является нейронная персистентность зрительного сенсорного пути. Продлённое зрительное представление начинается с активации фоторецепторов в сетчатке. Хотя активация как в палочках, так и в колбочках сохраняется после физического прекращения стимула, система палочек сохраняется дольше, чем колбочек. Другие клетки, участвующие в поддержании устойчивого видимого изображения, включают М- и P-ганглиозные клетки сетчатки. М-клетки (транзиентные клетки) активны только во время начала и окончания стимула. P-клетки (сустейн-клетки) демонстрируют непрерывную активность во время начала, продолжительности и окончания стимула. Кортикальная персистентность визуального изображения обнаружена в первичной зрительной коре (V1) в затылочной доле, которая отвечает за обработку зрительной информации.
Информационная стойкость
Информационная устойчивость представляет собой информацию о стимуле, которая сохраняется после прекращения его физического воздействия. Она визуальна по своей природе, но не является видимой. Эксперименты Сперлинга были проверкой информационной устойчивости. Невизуальные компоненты, представленные информационной устойчивостью, включают абстрактные характеристики образа, а также его пространственное положение. Благодаря природе информационной устойчивости, в отличие от видимой персистенции, она не подвержена эффектам маскировки.
Роль
Иконообразная память обеспечивает непрерывный поток визуальной информации в мозг, который может извлекаться в течение продолжительного времени рабочей зрительной кратковременной памятью (VSTM) для консолидации в более устойчивые формы. Одна из ключевых функций иконообразной памяти заключается в обнаружении изменений в нашей зрительной среде, что способствует восприятию движения.
Временная интеграция
Иконообразная память позволяет интегрировать визуальную информацию в непрерывный поток изображений, например, при просмотре фильма. В первичной зрительной коре новые стимулы не стирают информацию о предыдущих стимулах. Вместо этого, реакции на самый последний стимул содержат примерно одинаковое количество информации как о нём, так и о предшествующем стимуле. Таким образом, слепоту к изменениям можно определить как кратковременный сбой в иконообразной памяти. Когда сцены предъявляются без интервала между ними (ISI), изменение легко обнаруживается. Считается, что детальное хранилище памяти сцены в иконообразной памяти стирается каждым интервалом (ISI), что делает память недоступной. Это снижает способность сравнивать последовательные сцены. Эти быстрые движения глаз происходят примерно за 30 мс, а каждая фиксация длится около 300 мс. Однако исследования показывают, что память об информации между саккадами в значительной степени зависит от ВПП (кратковременной визуальной памяти), а не от иконообразной памяти. Вместо того, чтобы способствовать транс-саккадной памяти, информация, хранящаяся в иконообразной памяти, предположительно стирается во время саккад. Аналогичное явление наблюдается при моргании глаз, когда как автоматическое, так и намеренное моргание прерывает информацию, хранящуюся в иконообразной памяти.
Разработка
Развитие иконической памяти начинается с рождения и продолжается по мере развития первичной и вторичной зрительных систем. К 6 месяцам объем иконической памяти у младенцев приближается к объему у взрослых. К 5 годам у детей развивается такая же неограниченная емкость иконической памяти, как и у взрослых. Однако длительность удержания информации увеличивается примерно с 200 мс в возрасте 5 лет до асимптотического уровня 1000 мс у взрослых (>11 лет). С возрастом наблюдается небольшое снижение длительности зрительной персистентности. При сравнении людей в начале 20 лет и в конце 60 лет наблюдалось уменьшение примерно на 20 мс. На протяжении всей жизни человека могут развиваться легкие когнитивные нарушения (МКИ), такие как ошибки в эпизодической памяти (автобиографическая память о людях, местах и их контексте) и рабочей памяти (активный компонент обработки кратковременной памяти) из-за повреждений гиппокампа и ассоциативных областей коры головного мозга. Эпизодические воспоминания – это автобиографические события, которые человек может обсуждать. У людей с МКИ выявлено снижение емкости и длительности иконической памяти. Нарушение иконической памяти у людей с МКИ может служить предиктором развития более серьезных дефицитов, таких как болезнь Альцгеймера и деменция в более позднем возрасте. Предыдущие исследования показали, что глюкокортикоиды тесно связаны с влиянием на высшие когнитивные функции. Воздействие глюкокортикоидов вызывает серьезные нарушения воспроизведения памяти, явно ускоряя распад иконической памяти. Это снижает активное поддержание и хранение сенсорной информации, изменяя преходящие нейронные реакции на начальных этапах обработки стимулов. Повышенный уровень кортизола также связан с более быстрым распадом иконической памяти и нарушением нисходящей обработки, что повышает риск развития деменции и болезни Альцгеймера. Формирование иконической памяти ранее описывалось как не требующее внимания и мимолетное, однако более новые исследования показали, что на самом деле оно требует внимания. Показано, что иконическая память распадается быстрее, если фокус внимания не соответствует когнитивной нагрузке. Это позволяет более точно сохранять информацию, поступающую в рабочую память. Распад иконической памяти происходит быстро после исчезновения зрительного стимула. Без активного извлечения иконическая память в среднем исчезает в течение полусекунды. Теория постепенного угасания в визуальной рабочей памяти утверждает, что точность запоминания стимула в иконической памяти со временем ухудшается. Однако информация, хранящаяся в сенсорной памяти, считается способствующей экспоненциальному распаду.
Процедура частичного отчета Сперлинга
В 1960 году Джордж Сперлинг впервые использовал парадигму частичного отчета для изучения двухкомпонентной модели рабочей памяти (ВСП).
Круг и маскировка
Эффекты маскировки были выявлены при использовании круга, представленного вокруг буквы в качестве сигнала для воспроизведения. Когда круг предъявлялся до начала визуального стимула или одновременно с окончанием предъявления стимула, воспроизведение соответствовало результатам, полученным при использовании полосы или тона. Однако, если круг использовался в качестве сигнала через 100 мс после окончания предъявления стимула, точность воспроизведения снижалась. С увеличением задержки предъявления круга точность снова возрастала. Это явление являлось примером метаконтрастной маскировки. Маскировка также наблюдалась при предъявлении изображений, таких как случайные линии, непосредственно после окончания предъявления стимула.