Автореферат диссертации по теме "Зависимость объема иконической памяти от размера алфавита запоминаемых стимулов"

Направахрукописи

РУМАНОВА Надежда Борисовна

ЗАВИСИМОСТЬ ОБЪЕМА ИКОНИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ ОТ РАЗМЕРА АЛФАВИТА ЗАПОМИНАЕМЫХ СТИМУЛОВ

Специальность 19.00.01 - общая психология, психология личности, история

психологии.

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата психологических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в лаборатории психологии и психофизиологии творчества Института психологии РАН

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор биологических наук, профессор

Лебедев Артур Николаевич

доктор психологических наук, профессор

Гусев Алексей Николаевич, кандидат биологических наук Артеменко Ольга Ивановна

Ярославский государственный университет

Защита диссертации состоится >>^¿¿¿^</2004 года в-^часов на заседании Диссертационного Совета Д002.016.02 при Институте психологии РАН по адресу: 129366, г. Москва, ул. Ярославская, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПРАН.

Автореферат разослан 2004 года.

Ученый секретарь

Диссертационного совета

кандидат психологических наук, доцент

Т.Н.Савченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена изучению вопросов количественных закономерностей иконической памяти, ее структурной организации и объема, общности механизмов иконической и кратковременной памяти на основе теории динамического кодирования информации.

Актуальность выполненной работы определяется важностью установления количественных закономерностей, которым подчиняется работа памяти человека. Исследование различных аспектов памяти, в частности, ее структурная организация и объем, относится к основным проблемам современной когнитивной психологии. Существует традиционное деление памяти на долговременную, кратковременную и ультракратковременную или иконическую для зрительной модальности. На долю кратковременной или оперативной памяти приходится основная доля проводимых исследований. Со времен Сперлинга ультракороткую память относили к разряду периферических процессов, противопоставляя ее кратковременной и долговременной, в основе которых лежат центральные механизмы.

В настоящее время одним из перспективных методологических подходов к изучению когнитивных функций является представление о едином нейрофизиологическом механизме памяти человека. Эта область еще недостаточно исследована, и диссертационная работа, посвященная исследованию единых психологических и нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе кратковременной и иконической памяти, своевременна и очень актуальна.

В современных психологических исследованиях различные аспекты иконической памяти выступили предметом изучения Г.Г.Вучетич, Н.Б.Горюновой, Е.П.Гусевой, А.Н.Лебедева, Л.П.Бычковой, Н. А.Скопинцевой, У.Лойолы, И.Блэка и Дж.Барби, С.Чоу, Р.Паренте, Т.Суслова и др.

В этих работах рассматриваются: зависимость процессов перцептивной организации и сохранения воспринятых символов от физических условий эксперимента (длительность экспозиции тестового материала), от индивидуальных особенностей испытуемых, а также от уровня их мотивированности (Вучетич, 1980); связь между характеристиками иконической памяти и уровнем общего интеллекта (Горюнова, 2002); влияние отвлекающих факторов на продуктивность памяти (Лойола, 1980); влияние величины предъявляемой таблицы и различных алфавитов на частоту правильных ответов (Блэк и Барби, 1985); продуктивность иконической памяти в зависимости от место положения стимула в таблице (Чоу, 1991); зависимость успешности идентификации целевых стимулов от их позиции в ряду (Фоли, Мильхерн, 1991); особенности функционирования иконической памяти и ее тренировка при травмах головного мозга (Паренте с соавт., 1998) и др.

В проанализированных нами литературных источниках не проверялась возможность зависимости объема иконической памяти от количества информации, содержащейся в запоминаемом материале. Невозможность рассчитать объем

стимулов Не было

БИБЛИОТЕКА { С.Петербург Л

теории, позволяющей индивидуально прогнозировать объем иконической памяти, базируясь на нейрофизиологических показателях и индивидуальных психологических особенностях.

На необходимость системного анализа психических процессов человека указывали Б.Г.Ананьев, П.К.Анохин, М.Н.Ливанов, А.Н.Леонтьев, А.А.Смирнов, С.Л.Рубинштейн, А.Р.Лурия, Б.Ф.Ломов и многие другие. На современном этапе развития науки наступила пора для объединения результатов многих исследований в стройную теорию памяти, и настоящая работа вносит свой вклад в такую теорию.

Цель исследования: описание и объяснение феноменов иконической памяти при помощи теории динамической памяти, так как это было описано для феноменов кратковременной памяти.

Объект исследования: иконическая память.

Предмет исследования: количественные закономерности иконической памяти. Гипотезы исследования:

1. Кратковременная и иконическая память — это разные стороны одного и того же процесса восприятия и хранения информации и имеют общие механизмы и аналогичные функциональные закономерности.

2. Объем иконической памяти имеет пределы, совпадающие с пределами объема кратковременной памяти.

3. Объем иконической памяти, аналогично объему кратковременной памяти, зависит от размера алфавита запоминаемых стимулов.

4. Объем иконической памяти, аналогично объему кратковременной памяти, зависит от параметров альфа-ритма.

5. Индивидуальный объем иконической памяти можно прогнозировать на основании уравнений теории динамической памяти.

Задачи исследования:

1. Выявить, существует ли зависимость объема иконической памяти от размера алфавита воспринимаемых стимулов, как это установлено для кратковременной памяти,

2. Экспериментально определить пределы объёма иконической памяти и соотнести их с теоретическими значениями, рассчитанными по уравнениям нейрофизиологической теории памяти.

3. Установить связи средней частоты альфа-ритма и частотной рефрактерности с объёмом иконической памяти.

4. Исследовать связи объёма иконической памяти с успешностью решения тестовых интеллектуальных задач и уровнем ситуативной и личностной тревожности.

Теоретической основой работы являются системный анализ и комплексный подход в исследовании психологии и психофизиологии; субъектн о-деятель-ностный подход в психологии, разработанный в трудах С.Л.Рубинштейна, А.В.Брушлинского, К.А.Абульхановой-Славской; теория динамической памяти, разрабатываемая в рамках когнитивной психологии и психофизиологии А.Н.Лебедевым.

Методы исследования. Для решения поставленных задач и проверки гипотез применялись: психологическая диагностика мнемической деятельности, интеллектуальной сферы, личностных характеристик; запись и обработка фоновой электроэнцефалограммы; методы статистической обработки данных; алгебраические уравнения теории динамической памяти.

Достоверность полученных результатов и сделанных на их основании выводов обеспечивается их теоретической обоснованностью, всесторонностью и глубиной анализа материала, использованием методов, адекватных предмету исследования, репрезентативностью выборки, сочетанием количественного и качественного анализа эмпирических данных, корректностью применения методов статистической обработки, сравнением полученных результатов с результатами, установленными в работах других авторов.

Научная новизна исследования: Впервые в психологии решается ряд научных задач, в числе которых следует выделить обнаружение ограниченности объёма иконической памяти, исследование влияния размера алфавита воспринимаемых стимулов на объем иконической памяти, проверку возможности прогнозировать индивидуальные пределы иконической памяти на основе уравнений психофизиологической модели, изучение влияния индивидуальных параметров альфа-ритма на характеристики иконической памяти. Кроме того, принимая во внимание важную роль памяти человека в структуре целостной индивидуальности, поставлена задача и начато изучение возможной связи иконической памяти с когнитивными и эмоциональными особенностями.

В работе впервые выявлено, что объём иконической памяти в условиях частичного воспроизведения имеет пределы и практически равен объёму кратковременной памяти, определённому методом полного воспризведения.

Также впервые показано, что объём иконической памяти определяется размером алфавита воспринимаемых сигналов. Получена обратная зависимость объёма иконической памяти от длины предъявляемого алфавита.

Показано, что объём иконической памяти может быть рассчитан по уравнению динамической памяти с учетом индивидуальной константы памяти.

Установлены достоверные корреляционные связи объёма иконической памяти с параметрами фоновой электроэнцефалограммы: частотой альфа-ритма и относительной рефрактерностью (разностью частот в диапазоне альфа-ритма). Получены основания в пользу единого механизма хранения информации в иконической и кратковременной памяти.

Выявлены взаимосвязи показателей иконической памяти с когнитивной и эмоциональной сторонами личности. Их смысл и направление не только соответствуют в целом таковым, найденным для кратковременной памяти, но даже и имеют более тесный характер. Этот феномен также объединяет иконическую память с другими видами памяти и подтверждает их общность. Практическая значимость

Исследование кратковременной памяти часто включают в батарею психодиагностического обследования школьников, кандидатов при приеме на работу,

неврологической практике и пр. Разработанная методика частичного отчета (иконической памяти) может быть включена в арсенал методик исследования памяти. Она проста в применении, не требует больших временных затрат и в то же время полнее выявляет потенциальные возможности памяти, так как позволяет избежать интерферирующих влияний в процессе удержания информации и её воспроизведении, возможных при полном отчёте. Иными словами, в этой методике исключены побочные нагрузки, связанные с трудностью воспроизведения при полном отчёте.

Результаты и методы проведённого исследования могут быть использованы в психодиагностической и психокоррекционной практике, работе школьного психолога, при профессиональном отборе и т.д.

Результаты исследования включены в учебный курс по общей психологии на факультете психологии Высшей Школы Экономики (г.Москва). Положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментально установлено, что объём иконической памяти в условиях частичного воспроизведения является ограниченным и имеет пределы. Эти пределы равны максимальному объёму кратковременной памяти, определённому методом полного воспроизведения.

2. Получена обратная зависимость объёма иконической памяти от длины предъявляемого алфавита, то есть, чем длиннее алфавит, тем меньше объем иконической памяти и наоборот. Таким образом, объём иконической памяти определяется размером алфавита воспринимаемых сигналов, что согласуется с нейрофизиологической моделью (теорией динамической памяти).

3. Объём иконической памяти рассчитывается с высокой точностью по уравнениям теории динамической памяти, с учетом размера алфавита стимулов и индивидуальной константы памяти.

4. Установлены достоверные корреляционные связи объёма иконической памяти с параметрами фоновой электроэнцефалограммы: средней частотой и относительной рефрактерностью (константой Ливанова). Таким образом показано, что объем иконической памяти зависит от нейрофизиологических параметров.

5. Показатели иконической памяти связаны с особенностями целостной индивидуальности — состоянием эмоциональной сферы. Получена обратная зависимость между обьемом иконической памяти и уровнем ситуативной и личностной тревожности.

Апробация результатов исследования:

Материалы диссертации обсуждались на заседаниях лаборатории психофизиологии (с 2003 г. - лаборатории психологии и психофизиологии творчества) ИПРАН (1994-2004), на научной конференции по проблемам экологии (1995), на Кирилло-Мефодиевских чтениях (1996), на Четвертой научно-технической конференции «Состояние и проблемы технических измерений», (1997), на Шестой Всероссийской научно-практической конфеернции «Состояние и проблемы измерений», (1999), на расширенном заседании лаборатории психологии и

психофизиологии творчества ИПРАН (2004). Методика измерения объема иконической памяти используется при обследовании школьников в батарее тестов, выявляющих уровень интеллектуального развития.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, выводов, заключения, списка литературы и приложений. Содержание диссертации отражено в 14 печатных работах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, новизна, теоретическая и практическая значимость, объект, предмет, цель, гипотезы, задачи и методы исследования, излагается методологический подход к решению поставленных задач, а также положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Современные представления о временной организации, количественных закономерностях и нейрофизиологических основах памяти человека» приводится обзор литературных данных по исследуемой проблеме, анализируется состояние изучаемой проблемы на данном этапе. Выделяются аспекты проблемы, нуждающиеся в дальнейшем теоретическом и экспериментальном исследовании. Подчеркивается важность поиска количественных закономерностей и связей в вопросах кратковременной и иконической памяти.

В параграфе 1.1. рассматриваются информационный подход к проблемам памяти, модели памяти в когнитивной психологии и современные исследования иконической памяти. В рамках информационного подхода в психологии память рассматривается как система, "непрерывно занятая приемом, видоизменением, хранением и извлечением информации" (Broadbent, 1958). Предполагалось, что объем кратковременной памяти не зависит от количества воспринимаемой информации (правило Дж. Миллера—объем кратковременной памяти 7+2). Однако Бренером (Вгепег, 1940) при исследовании объема памяти использовались десять видов стимулов (цифры, буквы, геометрические фигуры, конкретные и абстрактные понятия, пословицы и др.), и была выявлена его зависимость от типа запоминаемого материала. Поэтому возникло естественное предположение, что, поскольку основное свойство памяти - сохранение информации, то объем памяти зависит непосредственно от количества запоминаемой информации.

В 1965 году П.Б.Невельским была показана ошибочность представления о независимости объема памяти от количества информации. Даже внутри диапазона изменений объема памяти, указанных Миллером, видна зависимость от количества информации, содержащейся в символе: запоминается 9 нулей и единиц, но 5 слов.

Дж.Кавенох (Cavanagh, 1977), анализируя многочисленные данные других исследователей, опускает нижнюю границу "правила Миллера" до 3.4 элемента для алфавита бессмысленных слогов.

В работе Г.В.Репкиной (1965, 1969) было введено понятие "оперативной единицы памяти", которое аналогично "куску" Миллера. Размер оперативных единиц может быть различным — "от отдельных параметров объекта до групп однородных в каком-либо отношении объектов".

Особенно показательны, на наш взгляд, результаты Г.Г.Вучетич (1980). Ее испытуемые, изначально не владевшие навыками перекодирования, (контрольная группа) показывали меньший результат запоминания двоичных цифр, чем испытуемые - операторы (экспериментальная группа). После тренировки при секундной экспозиции испытуемые контрольной группы запоминали 18 нулей и единиц - столько же, сколько и испытуемые-операторы. Здесь выходит на первый план проблема пределов объема памяти и зависимость ее от индивидуальных особенностей, в частности, тренированности и знакомости запоминаемого материала. Правило Миллера представляется, таким образом, слишком грубым приближением к действительности.

Вопрос о зависимости объема кратковременной памяти от длины алфавита стимулов был решен Н.А.Скопинцевой (1994), которая, основываясь на нейрофизиологической теории памяти А. Н.Лебедева, доказала существование обратной функциональной количественной зависимости величины объема кратковременной памяти от длины алфавита запоминаемых сигналов. Так, объем памяти на бессмысленные слоги (алфавит равен 4000) составляет 2,3 единицы, на десятичные цифры 5,8, на нули и единицы - 7.5.

Открытие феномена ультракратковременной памяти связано с именем Дж.Сиерлинга, впервые высказавшего гипотезу о разнице объемов непосредственного запоминания и воспроизведения. При помощи специально разработанной им методики частичного воспроизведения, он показал, что непосредственно после предъявления стимула память содержит больше материала, чем испытуемый может воспроизвести в полном отчете (Sperling, 1960, 1967). Впоследствии Найссером было введено понятие так называемой иконической (от слова "икона") памяти -равной по своему объему зрительного восприятия.

Величковский, Зинченко и Вучетич (1980), исследуя функции зрительной кратковременной и иконической памяти, установили, что процессы перцептивной организации и сохранения воспринятых символов зависят от физических условий эксперимента (длительность экспозиции тестового материала), от индивидуальных особенностей испытуемых, а также от уровня их мотивированности. Все это оказывает влияние на объем воспроизведения запоминаемого экспериментального материала. Они считают также, что метод частичного воспроизведения позволяет в относительно чистом виде оценивать возможности сохранения информации, так как в случае методики полного воспроизведения результаты в значительной степени отражают интерферирующее взаимодействие процессов сохранения и воспроизведения.

Открытие иконической памяти стимулировало разработку структурных теорий познавательных процессов. В рамках этих теорий в памяти выделяется 3 основных блока: 1 блок - сенсорный регистр или иконическая память для зрительной модальности; 2-й - кратковременная память; 3-й блок - блок долговременной памяти (Neisser,1967; Аткинсон, Шиффрин, 1968; Sperling, 1970; Линдсей, Норман, 1974 и др.).

В 1 блоке проходит первичная обработка любой информации, поступающей из окружающей среды. Здесь все сигналы среды сохраняются очень малое время, но,

практически, в полном объеме. Время хранения информации в этом хранилище по разным представлениям составляет от 1/3 с до нескольких секунд. Предполагается, что подобный регистр существует для всех видов ощущений, не только для зрительных.

Вторым блоком является кратковременная память. Здесь информация хранится несколько десятков секунд. Хотя ряд данных позволяет расширить рамки разброса оценки времени хранения от нескольких секунд до нескольких часов и даже дней (Величковский, 1982; Греченко, 1981; Корж, 1984 и др.).

После пребывания в блоке кратковременной памяти информация поступает в долговременное хранилище, где хранится в течение нескольких месяцев и лет

Норман (Norman, 1975,1981), будучи одним из основагелей трехкомпонентной модели памяти, впоследствии отказался от разделения памяти на кратковременную и долговременную, отказался от понятия блоков и перешел к изучению семантических сетей. Согласно его представлениям, кратковременная и ультракратковременная память понимается как активированные фрагменты долговременной памяти.

Блочным моделям противопоставляются модели, где в памяти выделяются уровни глубины переработки информации. Согласно известной теории памяти в когнитивной психологии, автором которой является Крейк (Craik, 1979) и его соавторы Тульвинг (Craik, Tulving,1975) и Локхард (Craik, Lockhart, 1972), восприятие проходит ряд стадий: от первичного анализа поверхностных сенсорных качеств через распознавание и сопоставление отдельных признаков до выделения семантических ассоциативных связей.

Современные исследования в психологии, связанные с закономерностями иконической памяти, проводятся в нескольких направлениях: закономерности функционирования памяти, различные аспекты иконической памяти при психических болезнях и травмах мозга, тренировка иконической памяти.

Лойола (Loyola U., 1980), сравнивая продуктивность памяти в экспериментах с частичным и полным отчетом, показал, что на результат влияет наличие отвлекающих факторов, хе. загруженность памяти, и количество стимулов, которые надо запоминать. Блэк и Барби (Black I.L., Barbee J.G., 1985) установили, что правильных ответов при измерении объема иконической памяти с предъявлением таблицы из 6 буквенно-цифровых стимулов больше, чем когда стимулов 9. Кроме того, они подметили закономерность, что цифры запоминаются лучше, нежели буквы. Исследовались также продуктивность иконической памяти в зависимости от местоположения стимула в таблице (Chow S. L., 1991), зависимость успешности идентификации целевых стимулов от их позиции в ряду последовательно предъявляемых на 50-100 мс стимулов (Foley R., Mulhern G., 1991) и др.

Паренте с соавторами (Parente R. et al., 1989) показали, что травмы мозга сильно нарушают продуктивность иконической памяти. Однако при специальной тренировке пациентов с травмами мозга в экспериментах с частичным отчетом увеличивается объем информации, удерживаемой в иконической памяти. К подобным результатам пришли и МакКлюр с соавторами (McClure J.Tet al., 1997).

Они обнаружили, что ежедневные тренировки позволяют снизить среднее время реакции, количество ошибок воспроизведения, что способствует восстановлению навыков чтения. В дальнейших исследованиях Паренте с соавторами (1998) суммируются исследования по тренировке иконической памяти в процессе реабилитации пациентов со зрительными и перцептивными нарушениями.

Изучаются и сравниваются особенности функционирования иконической памяти у здоровых и больных психически людей, в частности, делаются попытки диагносцировать шизофрению по длине интервала восприятия информации (Suslow Т., Arolt V, 1996), обнаруживается в экспериментах дефицит памяти, в том числе, иконической, при болезни Альцгеймера (Nichelli Е, Venneri А., 1991). Исследуются особенности восприятия стимулов в экспериментах с частичным отчетом у больных с афазией. В частности, Бек и Фриц (Beck A.R., Fritz H., 1998) установили, что иконическое запоминание стимулов зависит от типа афазии, степени ее выраженности и длины алфавита стимулов.

Подводя итог сказанному, следует отметить, что психологические исследования памяти не привели к открытию её количественных закономерностей, подобных законам психофизики. Разнообразные концепции освещают разные стороны памяти.

Параграф 1.2. посвящен нейрофизиологическим основам памяти человека. Вопрос о том, является ли память единым процессом переработки информации или делится на фазы по временным характеристикам, функции, физиологическому механизму до сих пор нельзя считать решенным (Аткинсон, 1980; Грановская, 1974; Забродин, Лебедев, 1977;Клацки, 1978; Соколов, 1969; Ливанов, 1973,1977; Корж, Зубов, 1984; Broadbent, 1957, 1963; John, 1967; Murdock, 1966). Но большинство исследователей, придерживаясь блочных или уровневых моделей, согласны в том, что в работе памяти можно выделить следующие стадии: сенсорную и кратковременную (динамическая стадия) и долговременную (стабильная стадия). Считается, что хранение следов на динамической стадии обеспечивается электрической активностью центральных нейронов, а на стабильной стадии хранение обусловлено структурными, биохимическими изменениями (Ашмарин, 1975; Гончарова, 1971; Mikoshiba, 1974; и др.).

Одна из самых распространенных гипотез физиологических механизмов памяти -структурные, синаптические изменения, как материальная основа хранения информации. Предполагается, что хранение следов на сенсорной и кратковременной (динамических) стадиях обеспечивается электрической активностью центральных нейронов, а на долговременной (стабильной) стадии структурными, биохимическими изменениями (Соколов, 1969, 1981, Греченко, 1981, ГЪлубева, 1980, 1993, Чуприкова 1997, Бехтерева, 1980 и др.). ЭЛ.Голубева рассматривает свойства нервной системы в качестве природных предпосылок индивидуально-типологических различий мнемической функции.

На основе гипотезы М.Н.Ливанова о когерентной электрической активности в качестве возможного механизма памяти А.Н.Лебедевым была создана нейрофизиологическая модель восприятия и памяти (1977-2004). Эта теория предлагает

фазово-частотный механизм кодирования и хранения образов в памяти. Она базируется на взаимодействии двух нейрофизиологических параметров: доминантной частоты альфа-ритма и критической разности периодов альфа-колебаний или относительной рефрактерности. Теория динамической памяти, базирующаяся на привлечении нейрофизиологических данных, информационного и системного подходов, развивалась и исследовалась в широком диапазоне условий в течение последних 25 лет в лаборатории когнитивной психофизиологии Института психологии РАН.

С этой теорией созвучны нейрофизиологические основания ограниченности объема внимания и памяти, предложенные Н.И.Чуприковой (1968,1985), согласно которым невозможность одновременно воспринять и воспроизвести больше определенного числа раздражителей объясняется «рассеиванием» повышенного уровня возбудимости пунктов зрительного анализатора. Она вводит понятие дискриминативной (различительной) способности мозга, являющейся основой многих проявлений умственной деятельности.

ТА Ратанова (1999), развивая идеи Н.И.Чуприковой, приводит примеры сопоставления индивидуальных особенностей умственной деятельности и ЭЭГ-показателей работы мозга.

Н.А.Скопинцева (1994) при помощи уравнений теории динамической памяти

Н = 9 ^9/^ установила предельные значения объемов кратковременной памяти для разных алфавитов. Была получена количественная зависимость объема кратковременной памяти от длины разнообразных алфавитов запоминаемых сигналов. Объем памяти на бессмысленные слоги (алфавит равен 4000) составил 2,3 единицы, на десятичные цифры - 5,8, на нули и единицы - 7.5. В дальнейшем сотрудниками лаборатории психофизиологии ИПМН было показано, что размер субъективного алфавита М, может быть определен по формуле:

М= А*Н (4).

Где М - субъективный алфавит, Н - объем кратковременной памяти, А -алфавитом предъявляемых стимулов.

С учетом субъективного алфавита формула для определения объёма кратковременной памяти выглядит следующим образом:

Н = 91§9/1§(А*Н) (5).

Л.П.Бычковой (1994) выявлено влияние структуры стимульного ряда и его субъективного представления на продуктивность кратковременного запоминания.

Модель количественно и качественно проверялась также и в исследованиях механизмов других сенсорно-мнемических операций: субъективных оценок коротких временных интервалов (Коткова, 1983), реакции выбора (Бовин, 1982), скорости обработки информации (Маринов, 1988), мнемического поиска (Князева, 1993), зрительной интерполяции (Оше, 1987), и др. Все эти работы

указывают на общность нейрофизиологических механизмов сенсорно-мнестических процессов.

В многолетних исследованиях Маркиной, Мальцевой и Лебедева (1995) с участием разных групп испытуемых авторы показали предсказываемую теоретически связь объёма кратковременной памяти с соотношением нейрофизиологических констант: средней частотой альфа-ритма и критической разностью частот альфа-диапазона. Теория динамической памяти была привлечена нами в качестве теоретического основания для постановки гипотез и проведения исследования.

В заключении первой главы сформулированы основные положения, составляющие методологическую базу настоящего диссертационного исследования.

Во второй главе «Экспериментальное исследование закономерностей иконической памяти» представлено эмпирическое изучение зависимости объема иконической памяти от размера алфавита стимулов, сравнение пределов объема иконической и кратковременной памяти, соотношение объёма ишнической памяти с параметрами альфа-ритма и когнитивно-личностными особенностями, результаты исследования и их обсуждение.

В параграфе 2.1. описываются экспериментальные методики исследования и методы анализа данных, дается характеристика испытуемых, излагаются основные принципы и общая схема исследования.

На первом этапе проверялось предположение о том, что объем иконической памяти, полученный методом частичного отчета, зависит от алфавита стимулов. Далее, на втором этапе, сравнивались объемы иконической и кратковременной памяти, проводился индивидуальный расчет объемов иконической и кратковременной памяти с учетом данных нейрофизиологической теории динамической памяти, этапе проверялось предположение о связи объема иконической памяти с параметрами электроэнцефалограммы. На третьем этапе исследовались связи объемов иконической памяти с когнитивно-личностными особенностями.

В исследовании приняли участие 108 человек, из них 64 школьника старших классов московских школ (16-17 лет) и 44 студента московских ВУЗов (19-20 лет). Из них на первом этапе обследовались 64 человека, на втором - 50 человек, на третьем - 44 человека. Методики исследования:

1. Методика измерения объема иконической памяти (частичного отчета), подробно описана в наших публикациях (1996, 1997,2003).

2. Методика измерения объема кратковременной памяти (полный отчет) описана в статье, совместной с Лебедевым., Бычковой, Скопинцевой (2003).

3. Запись и обработка фоновой электроэнцефалограммы, апробирована в лаборатории психофизиологии ИРПАН (Лебедев А.Н., Мышкин И.Ю., Бовин Б.Е// Психол. журн., 2002, т23, №3, с.96-104).

4. Для выявления уровня интеллектуального развития использовался интеллектуальный тест Кеттела (Денисов А.Ф., Дорофеев Е.Д. Культурно-свободный тест интеллекта РКеттела // Руководство по использованию. Спб.,

ГП Иматон, 1994).

5. Для выявления уровней ситуативной и личностной тревожности использовались тесты ситуативной и личностной тревожности Спилбергера-Ханина (Анастази А., "Урбина С. Психологическое тестирование. Спб., Питер, 2001). Далее в тексте диссертации описываются процедуры, используемые при обработке данных, полученных в процессе измерения. В параграфе 2.2. излагаются результаты исследования.

Изучению связи длины алфавита с объемом иконической памяти посвящен раздел 2.2.1. Эмпирически установлено, что объем ишнической памяти на двоичный алфавит значимо больше объема иконической памяти на десятичный алфавит

Рис. 1. Объемы ишнической памяти на десятичный (ОИ10) и двоичный (ОИ2) алфавиты у первой группы испытуемых (школьники, 14 человек). Среднее значение ОИ10 составляет 11.26, стандартное отклонение 2.48, среднее значение ОИ2 равно 7.70, стандартное отклонение 1.49. Они значимо различаются, ^критерий равен 10.6, р<0.001.

В .................................................

1 4 7 10 13 16 19 22 25 23 31 34 37 40 43 46 49 № испытуемого

Рис. 2. Объемы иконической памяти на десятичный (0И10) и двоичный (ОИ2) алфавиты и объем кратковременной памяти на десятичный (0К10) алфавиту второй группы испытуемых (школьники, 50 человек).

Таблица 1. Объемы иконической и кратковременной памяти на цифровые стимулы, взятые из разных алфавитов. Средние значения (ОИ2,ОИЮ, ОК), стандартные отклонения (8Б), ^критерий Стьюдента (различия между ОИ2 и ОИ10 по обеим группам).

ОИ2 8Б оию 8Б окю 8Б ^критерий

Первая группа 11.26 2.48 7.70 1.49 - - 4.62 р<0.001

Вторая группа 10.46 1.05 7.76 1.43 7.34 0.74 10.60 р<0.001

В разделах 2.2.2. и 2.2.3. описывается подсчет предельных значений объема иконической и кратковременной памяти у второй группы испытуемых (школьники, 50 человек) с привлечением уравнений теории динамической памяти.

Рассматривается алгоритма подсчета объема памяти на основе нейрофизиологических представлений с учётом идеи Н. А.Скопинцевой о субъективном алфавите.

Объем Н кратковременной памяти определяется размером субъективного алфавита М, подчиняясь уравнению (3).

Таким образом, объем Н кратковременной памяти определяется размером М субъективного алфавита, который связан с заданным алфавитом А по формуле (4). В то же время общий резерв памяти человека определяется нейрофизиологическими параметрами. Обозначим их буквой "С" и назовём её нейрофизиологической константой памяти. Эта константа индивидуальна для каждого человека и функционально связана (логарифмической зависимостью) с разнообразием нейронных кодов N и ёмкостью долговременной памяти. С учетом сказанного о нейрофизиологических предпосылках и субъективном алфавите представим окончательный вид уравнения объёма кратковременной памяти:

Н=С/1ё(А*Н) (6),

в котором константа С функционально связана (логарифмической зависимостью) с разнообразием нейронных кодов N и ёмкостью долговременной памяти. Воспользуемся формулой (6) и определим константу С:

С = Н*^(А*Н) (7)

Зная из эксперимента значения объема иконической памяти на двоичные цифры Н, определяем численное значение константы С:

С= 10.46* ^(2* 10.46) (8)

По той же формуле (6) определяем константу С для десятичного алфавита

С = Н*^(10*Н)

Так как константа С одна и та же в уравнениях для различных алфавитов, приравняем друг к другу левые части уравнений (8) и (9),

10.46 * ^ (2*10.46) = Н * 1ц (10*Н) (10)

Отсюда рассчитаем объем сенсорной памяти для десятичного алфавита:

Это уравнение решается путем итераций.

Вычисленное по формуле (10) значение 7.39 примерно равно найденным в опыте объему иконической памяти 7.76 и объему кратковременной памяти 7.34. Разница между теоретическим значением и опытными величинами составляет менее 5%, что по критерию Стьюдента (1=1.83, р < 0.05; 1=0.47, р<0.2) незначимо. И этот результат также говорит в пользу единого механизма иконичекой и кратковременной памяти. Таким образом, находим, что объем иконической памяти равен объему кратковременной памяти, в пределах точности измерения.

О "ГЧ ГТГТ'Т'ТЧ ТТТЧ I М 1 I 1 1 I I I I I ГТТГЧТ ГГТ Г'"П ТТ I ТТТГГГ гттм

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 № испытуемого

Рис. 3. Экспериментальные и теоретические значения объемов иконической памяти на двоичный алфавит

Параграф 2.3. посвящен изучению связи объема иконической памяти с нейрофизиологическими показателями и когнитивно-личностными особенностями.

Результаты показывают ожидаемую связь электрофизиологических показателей с объёмами иконической памяти на разные алфавиты.

Объём иконической памяти связан статистически достоверной отрицательной связью с частотной рефрактерностью и положительной-с частотой альфа-ритма (для объёма памяти на десятичный алфавит коэффициент корреляции не достигает 5% уровня значимости, хотя имеет положительный знак).

Наиболее высокие коэффициенты корреляции объёма памяти отмечаются с показателем частотной рефрактерности.

Таблица 2. Коэффициенты корреляций между нейрофизиологическими константами и объёмом иконической памяти на разные алфавиты.

Объем памяти Рефрактерность Частота альфа-ритма

ОИ2 -.37 .31

ОИ10 -.29 .19

при г=.28, р<0.05

Таблица 3. Коэффициенты корреляций тестовых оценок интеллектуальной успешности с показателями объёмов иконической и кратковременной памяти.

Тестовые оценки ОИ2 ои10 окп

Общий балл .19 .27 .12

Субтест 4 .14 .24 .05

Тесной связи объёма иконической памяти с интеллектуальной успешностью в наших экспериментах получено не было, лишь один из коэффициентов достиг уровня значимости.

Таблица 4. Коэффициенты корреляции уровня личностной тревожности с объемом иконической памяти, стандартным отклонением объема кратковременной памяти и временем, затраченным на поиск цифр в экспериментах по измерению кратковременной памяти.

Объем ИП Сх откл. Объема КП Время поиска цифр

Уровеньличностной тревожности -.66 .50 .36

Таблица 5. Коэффициенты корреляции объёма иконической памяти с уровнем ситуативной тревожности и временем, затраченным на поиск цифр в экспериментах по измерению иконической памяти.

Объем ИП Время поиска цифр

Уровень ситуационной тревожности -.46 .31

Корреляционный анализ показывает, что повышение обоих видов тревожности связано с ухудшением продуктивности перцептивно-мнемической деятельности. Получены отрицательные коэффициенты корреляции личностной и ситуативной тревожности с объёмом иконической памяти, что согласуется с известными литературными данными, свидетельствующими о снижении объёма памяти у тревожных лиц. Кроме того, возрастает и время, необходимое для перцептивно-мнемических операций.

Параграф 2.4. посвящен обсуждению полученных результатов.

В проведённом исследовании была поставлена задача рассмотреть ранние этапы обработки мнемической информации и найти общие закономерности для иконической и кратковременной памяти, поскольку в литературе нет единого мнения о единстве или различии их механизмов. Мы исходили из предположения о единстве механизмов, опираясь на теорию динамической памяти А.Н.Лебедева, предполагающую эту связь. Как психологические, так и нейрофизиологические следствия, предсказанные теорией, были проверены нами в проделанных экспериментах

Наиболее ярким аргументом в пользу центрального, а не «сенсорного», периферического механизма иконической памяти является, по нашему мнению, подтверждение зависимости объёма иконической памяти от длины алфавита запоминаемых сигналов. Это обусловлено тем, что большее разнообразие предъявляемых сигналов обуславливает и большее разнообразие комбинаций из этих сигналов, что соответственно требует и большего объёма хранилища, которое ограничено.

Эксперименты также показали не беспредельность, как полагал Сперлинг, а ограниченность иконической памяти. Кроме того, объёмы иконической и кратковременной памяти на одинаковые алфавиты были примерно равны (7.76 и 7.34 соответственно). Некоторое превышение объёма иконической памяти, по-видимому, связано с тем, что часть объёма информации кратковременной памяти может быть утрачена в процессе воспроизведения полного ряда. Кроме того, помехой может служить и моторная составляющая, которая при полном отчете вносит больший временной вклад.

Полученная фундаментальная закономерность позволила осуществить индивидуальный прогноз объёмов иконической и кратковременной памяти на разные алфавиты для каждого испытуемого. Использованная с этой целью методика подсчёта основывается на одном из основных положений теории динамической памяти о существовании индивидуальных резервов памяти, отраженных в

индивидуальных константах памяти. Коэффициенты корреляций между полученными экспериментально и вычисленными теоретически объёмами обоих видов памяти достоверно отличаются от нуля на 1 % уровне значимости. Отклонения расчетных величин объема от экспериментальных значений по группе не больше 5-7%, а по индивидуальным показателям около 15%.

Была показана положительная связь объёма икони ческой памяти на двоичный алфавит с частотой альфа-ритма. Коэффициенты корреляции частоты альфа-ритма с объёмом иконической памяти на десятичный алфавит имели тот же знак, но не достигали необходимого уровня значимости.

Теория динамической памяти предсказывает, что объём памяти человека связан с параметрами альфа-ритма, однако роль частоты альфа-ритма и показателя дискретности не одинакова. Ведущую роль при запоминании играет частотная рефрактерность.

Частотная рефрактерность может служить мерой разнообразия периодических процессов. Чем меньше её величина, тем плотнее могут быть "упакованы" частоты в одном и том же диапазоне, их количество может быть больше.

Таким образом и иконическая память должна наиболее сильно зависеть от показателей, отражающих общее число частотно-фазовых нейронных ансамблей. Это и было показано в наших экспериментах, так как наиболее тесные связи с объёмами иконической памяти были обнаружены с двумя показателями, связанными с многообразием кодовых частотно-фазовых ансамблей - частотой веретен альфа-ритма и пороговой разницей в периодах альфа-волн, препятствующей их слиянию, взаимозахвату.

В серии экспериментов с изучением соотношения показателей иконической памяти с когнитивно-личностными особенностями также были получены значимые связи. Так, объём иконической памяти оказался значимо связан с уровнем ситуативной и личностной тревожности. Можно предположить, что увеличение личностной тревожности приводило к снижению объёма иконической памяти (г= -.66), а возрастание ситуативной тревожности кроме снижения объёма вызывало также и увеличение времени поиска цифр в памяти (численные значения коэффициентов корреляции составляли соответственно: г=-.46 и г=.31).

В наших экспериментах связи объёма иконической памяти обнаружились с успешностью выполнения только отдельных интеллектуальных заданий. Успешнее справились с заданием "Классификация" испытуемые с большим объёмом иконической памяти на двоичный алфавит. У испытуемых с большим объёмом памяти на десятичный алфавит более высоким был общий суммарный балл, несмотря на некоторую неоднозначность этой части наших результатов (малочисленные достоверные связи иконической памяти с уровнем психометрических интеллектуальных достижений), мы поддерживаем точку зрения Н.Б.Горюновой, которая вводит характеристики иконической памяти в набор показателей, описывающих когнитивный ресурс человека. Это мнение подтверждают и обнаруженные нами статистически достоверные корреляционные связи выполнения психометрических заданий с электрофизиологическими

предикторами иконической и кратковременной памяти.

Рассмотренные данные позволяют считать, что иконическая память не только сохраняет физические свойства объектов, но и как и кратковременная, и долговременная виды памяти лежит в основе смыслового кодирования.

В заключении резюмируются полученные данные, подводятся итоги выполненного исследования, формулируются выводы. ВЫВОДЫ

1. Объём иконической памяти в условиях частичного воспроизведения имеет пределы и практически равен объёму кратковременной памяти, определённому методом полного воспроизведения.

2. Объём иконической памяти определяется размером алфавита воспринимаемых сигналов. Получена обратная зависимость объёма иконической памяти от длины предъявляемого алфавита.

3. Объём иконической памяти может быть рассчитан по уравнению динамической памяти с учетом индивидуальной константы памяти.

4. Установлены достоверные корреляционные связи объёма иконической памяти с параметрами фоновой электроэнцефалограммы: относительной рефрактер-ностью (константой Ливанова).

5. Показатели иконической памяти связаны с особенностями целостной индивидуальности - состоянием эмоциональной сферы и успешностью интеллекгуальной продуктивности.

6. Получены основания в пользу единого механизма хранения информации в ультракратковременной и кратковременной памяти.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ АВТОРА

1.0 нейрофизиологическом механизме иконической памяти. // Тезисы 2 Съезда физиологов Сибири и Дальнего Востока, Новосибирск, июнь, 1995.

2. Некоторые аспекты экологического подхода в психологии. // Тезисы научной конференции по проблемам экологии, М., МАДИ-ТУ, апрель 1995.

3. Связь уровня тревожности школьников с эффективностью их интеллектуальной деятельности. // М., Психол. журн. N1,1996.

4. Иконическая память человека. // Тезисы Кирилло-Мефодиевских чтений, М., апрель, 1996.

5. Зависимость объема иконической памяти от длины алфавита запоминаемых сигналов. // Тезисы Конференции по экологической психологии, М., декабрь, 1996.

6. К проблеме единства человеческой памяти // Тезисы конференции по измерению, МВТУ им. Баумана, февраль, 1997.

7. К вопросу о механизме кратковременной и иконической памяти человека // Тезисы Четвертой научно-технической конференции «Состояние и проблемы технических измерений», М., 1997.

8. ЭЭГ-предикторы темпераментальной структуры человека. // Тезисы 6

Всероссийской научно-практической конференции «Состояние и проблемы измерений», 23-25 ноября 1999, М, изд-во МВТУ им.Баумана.

9. Связь ритмов электроэнцефалограммы с когнитивно-личностными особенностями человека. // М., Психол. журн., 2000, т.21, №5. (Совместно с А.В.Маркиной, А.Х.Пашиной).

10. Отражение в ритмах электроэнцефалограммы темпераментальных и личностных особенностей человека. // Проблемы психофизиологии, Ставрополь, 2001. (Совместно с А.Н.Лебедевым, А.В.Маркиной, А.Х.Пашиной).

11. Взаимосвязь темпераментальных и когнитивных показателей и их отражение в ритмах электроэнцефалограммы // Психология: современные направления междисциплинарных исследований. М., изд-во ИПРАН, 2003. (Совместно с А.В.Маркиной, А.Х.Пашиной).

12.О зависимости объема памяти от размера алфавита стимулов. // Психол. журн., 2003, №3. (Совместно с АН.Лебедевым, Н.А.Скопинцевой, Л.П.Бычковой).

13. Ритмы электроэнцефалограммы и их связь с когнитивно-личностными особенностями человека // Психология индивидуальных различий, материалы психологических чтений, посвященных памяти Б.М.Теплова и В. Д.Небылицына. (Совместно с А.В.Маркиной, А.Х.Пашиной). В печати.

14. Influence of alphabet length on iconic memory capacity. // International Journal of Psychology,volume 31, issues 3 and 4,1996, p.200 /ISSN 0020-7594/Abstracts of the 26 international Congress ofPsychology, Monreal, Canada, 16-21 August 1996.

^20 8 6 1

РНБ Русский фонд

2005-4 20693