【心理學(xué)與AI】記憶系統(tǒng)交互

幾個記憶系統(tǒng)之間的關(guān)系肃廓,來自一本心理學(xué)導(dǎo)論的書
幾個記憶系統(tǒng)之間的關(guān)系悬嗓,來自一篇文獻

Gagné, M. H., & Cohen, H. (2016). Interference effects between memory systems in the acquisition of a skill. Experimental brain research, 234(10), 2883-2891.

在序列運動學(xué)習(xí)中,陳述性記憶系統(tǒng)(基于海馬體)奶镶、程序性記憶系統(tǒng)(基于紋狀體)都會對這個過程產(chǎn)生影響。但是這兩個系統(tǒng)共同競爭神經(jīng)資源群扶,所以在運動學(xué)習(xí)之后進行一個陳述性記憶的任務(wù)术辐,會影響之前運動序列的學(xué)習(xí)。
之前的研究發(fā)現(xiàn)這個影響可以發(fā)生在程序性記憶consolidate的階段棠笑,這篇研究進一步發(fā)現(xiàn)這個影響甚至也發(fā)生在提取階段。

研究背景
運動學(xué)習(xí)結(jié)束之后擒滑,就算不做實際的動作髓窜,相關(guān)的記憶還是會繼續(xù)加強(consolidation)结蟋。但是如果在4-8小時內(nèi)又引入了新的學(xué)習(xí),這個加強的效果就會減弱甚至消失,研究者們把這個現(xiàn)象稱為“干擾效應(yīng)”诊霹。
以往大家都在關(guān)注這個動作學(xué)習(xí)中程序性記憶的組分,發(fā)現(xiàn)比如第一個任務(wù)和第二個任務(wù)有相似的學(xué)習(xí)序列睁宰,干擾效應(yīng)會更嚴(yán)重缰贝,即使是用不同的效應(yīng)器也還是會。

最近大家開始關(guān)注陳述性記憶和程序性記憶的交互柠衍。傳統(tǒng)的觀點認為這兩個系統(tǒng)是相互獨立的洋满,但是現(xiàn)在很多證據(jù)表明他們之間的交互是存在的。比如有在動物身上的實驗發(fā)現(xiàn)珍坊,海馬體的損傷會帶來運動表現(xiàn)的增強牺勾。這表明這兩個系統(tǒng)可能是競爭的關(guān)系。另外還有在人身上的實驗說這兩個系統(tǒng)共享一些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)阵漏,因為在一些內(nèi)隱學(xué)習(xí)的任務(wù)中也觀察到海馬體的激活(相反的觀點see Hardwick et al., 2013)驻民。

記憶干擾范式也有一些證據(jù)表明這兩個系統(tǒng)的交互作用。比如Brown and Robertson(2007)中發(fā)現(xiàn)履怯,如果在運動序列學(xué)習(xí)之后回还,馬上做一個陳述性記憶任務(wù)(比如記一個單詞表),會嚴(yán)重影響動作序列學(xué)習(xí)的consolidation叹洲。而且這個影響的程序還和這個陳述性記憶任務(wù)的量成正相關(guān)柠硕。反過來也會有影響。還有一篇綜述講這個影響 (Morehead et al., 2011)运提。

實驗簡述
前人只知道影響可以發(fā)生在consolidation的階段蝗柔,但是不知道能不能發(fā)生在retrieval的階段。所以對比了兩個組民泵,第一天都學(xué)一個運動任務(wù)(FOS诫咱,按順序動手指的任務(wù))+一個視覺搜索任務(wù)(比如在一副圖片里找三只豬)。第二天對照組直接測試前一天學(xué)的運動任務(wù)洪灯,實驗組先做前一天視覺搜索的回憶任務(wù)坎缭,再測試運動任務(wù)。

對照組(Control)和實驗組(Declarative)的結(jié)果對比
第一天和第二天的對比

結(jié)果是發(fā)現(xiàn)第二天先做回憶任務(wù)的組運動任務(wù)的績效受到了影響签钩。

討論
為什么第一天的視覺搜索任務(wù)沒有嚴(yán)重影響運動任務(wù)的績效呢掏呼?

可能視覺搜索中海馬體和紋狀體并沒有起主要作用。如果和陳述性或程序性記憶沒有直接相關(guān)的任務(wù)可能對運動任務(wù)干擾不大铅檩。比如簡單的數(shù)學(xué)問題(Tibi et al., 2013)憎夷,數(shù)元音的數(shù)量(Brown and Robertson, 2007)對運動記憶的保持并沒有大的影響

另外一種可能性在于昧旨,睡眠可能會鞏固之前的運動記憶拾给。有些研究發(fā)現(xiàn)祥得,如果retention期間是醒著的,可能會看到干擾效應(yīng)蒋得,而如果是睡著的反而觀察不到级及。(Brown and Robertson, 2007)

Albouy et al. (2015)發(fā)現(xiàn)海馬體在運動序列學(xué)習(xí)中的作用是支持動作序列的空間表征(這是啥。额衙。還要再看看)饮焦,因此很有可能本文中看到的兩個任務(wù)的相互干擾是主要和海馬體的空間表征相關(guān)。

神經(jīng)科學(xué)研究表明窍侧,運動的初期海馬體參與的比較多县踢,而后面逐漸減少。(adaptation是初期小腦參與多伟件,后期皮層參與硼啤,為什么?)

除了海馬體,DLPFC背側(cè)前額葉也可能相關(guān)斧账,cohen等人發(fā)現(xiàn)激活這個區(qū)域可以降低兩個任務(wù)之間的干擾丙曙。

Morehead, J. R., Butcher, P. A., & Taylor, J. A. (2011). Does fast learning depend on declarative mechanisms?. Journal of Neuroscience, 31(14), 5184-5185.

陳述性記憶和程序性記憶可能是兩條記憶的通路,在神經(jīng)表現(xiàn)上有很大的差異其骄。內(nèi)側(cè)顳葉損傷的病人亏镰,可以進行運動技能的學(xué)習(xí),并且可以長期保存拯爽,但是他們描述不了自己掌握了什么技能索抓。

序列反應(yīng)時任務(wù)(Serial Reaction Time Task, SRTT)是一個被用來研究兩個系統(tǒng)交互的范式。在這個任務(wù)中毯炮,被試會看到屏幕上依次呈現(xiàn)一個個的visual cue逼肯,根據(jù)每個cue來按鍵。如果這些cue的呈現(xiàn)順序是按照某個序列循環(huán)的話桃煎,被試就會在動作上也形成記憶篮幢,他們的按鍵反應(yīng)時就會降低。而且反應(yīng)時的降低并不一定需要被試意識到這個序列的順序为迈。

而這個范式不能說明這兩個系統(tǒng)的互相影響是發(fā)生在哪個階段三椿,是編碼,存儲葫辐,鞏固還是提取階段搜锰?因此研究者認為,如果在SRTT這種任務(wù)之后耿战,引入另一個任務(wù)蛋叼,它和SRTT在陳述性或程序性記憶系統(tǒng)上相互競爭,就會降低SRTT的任務(wù)表現(xiàn)。

經(jīng)典的實驗發(fā)現(xiàn)第二個任務(wù)和第一個任務(wù)之間的干擾是雙向的(上面講過)狈涮。那么這種互相影響狐胎,是不是由于干擾了verbal rehearsal呢?沒有明顯陳述性成分的運動學(xué)習(xí)是不是就更少受到干擾呢歌馍?

最近的研究(Keisler and Shadmehr, 2010)發(fā)現(xiàn)握巢,兩個語義上完全無關(guān)的任務(wù)也會互相干擾,比如力場的適應(yīng)學(xué)習(xí)會受到詞表學(xué)習(xí)的干擾骆姐。我們知道運動適應(yīng)有一個經(jīng)典的雙過程模型,認為運動適應(yīng)是由兩個過程疊加的結(jié)果捏题,一個過程對環(huán)境的變化適應(yīng)的很快消退得也很快玻褪,另一個過程適應(yīng)得很慢但消退的也很慢。研究者讓被試充分適應(yīng)力場A(幾百個試次公荧,意味著慢速過程也適應(yīng)得較好了)带射,再適應(yīng)力場B(20個試次,只有快速過程適應(yīng)好了)循狰,然后再做一個詞匯學(xué)習(xí)任務(wù)窟社。他們發(fā)現(xiàn)模型擬合的結(jié)果支持,詞匯學(xué)習(xí)只影響了快速過程绪钥,而沒有影響慢速過程灿里。

這個結(jié)果有兩種解釋,詞匯學(xué)習(xí)任務(wù)對運動任務(wù)的干擾程腹,是因為陳述性記憶和運動記憶在競爭某個資源匣吊;另一種解釋就是運動的快速過程本身就是陳述性記憶。如果是后者這種解釋寸潦,我們應(yīng)該能觀察到色鸳,當(dāng)我們減少運動學(xué)習(xí)中可以被verbalized的成分,這種干擾會減小见转,比如突然引入力場和逐漸引入力場命雀,后者的干擾應(yīng)該更小。

現(xiàn)在大多數(shù)對雙系統(tǒng)交互作用的研究斩箫,干擾任務(wù)用的都是verbal task吏砂。如果我們能觀察到非語言任務(wù)不能造成干擾了就會很有意思。

上述的工作得出了一個非常有趣的結(jié)論乘客,就是如果要運動學(xué)習(xí)retention的過程中受到的干擾小赊抖,就要盡可能使被試無法用語言描述所學(xué)到的內(nèi)容是什么。(這個結(jié)論好奇怪寨典。氛雪。。不太符合常識)

Xie, T. T., Wang, T. Z., Wei, Y. P., & Ye, E. C. (2019). Declarative memory affects procedural memory: The role of semantic association and sequence matching. Psychology of Sport and Exercise, 43, 253-260.

前人發(fā)現(xiàn)陳述性記憶的任務(wù)一定會對動作學(xué)習(xí)的retention造成干擾耸成,但作者認為报亩,如果這兩個任務(wù)之間有語義聯(lián)系浴鸿,不會干擾反而會促進retention。因此這個干擾不是固定存在的弦追。(感覺是廢話岳链,重點看一下導(dǎo)言和討論)

研究背景
procedural和declarative兩個記憶系統(tǒng)過去被認為在神經(jīng)機制和功能上都是沒有聯(lián)系的。

程序性記憶系統(tǒng)依賴于一個網(wǎng)狀的腦部結(jié)構(gòu)劲件,涉及部分基底神經(jīng)節(jié)掸哑、小腦和前額皮質(zhì),其中前額皮質(zhì)包括前運動皮層和布洛卡氏區(qū)(大腦左前下部控制言語的部分)的后部零远。陳述性記憶則主要是受海馬體苗分、內(nèi)側(cè)顳葉附近的腦區(qū)、新皮層以及部分前額葉調(diào)控牵辣。

研究也發(fā)現(xiàn)摔癣,其中一個系統(tǒng)的損傷并不一定意味著另一個系統(tǒng)的損傷。比如老年癡呆癥患者學(xué)習(xí)和回憶事實和事件的能力嚴(yán)重受損纬向,但是他們?nèi)匀豢梢詫W(xué)習(xí)新的運動技能择浊。而小腦損傷的病人比如huntington's disease,他們學(xué)習(xí)會議事件的能力沒問題逾条,但是運動技能受損了琢岩。

而最近的研究發(fā)現(xiàn)這兩個系統(tǒng)之間其實也有相互聯(lián)系。比如內(nèi)側(cè)顳葉(和陳述性記憶相關(guān)的腦區(qū))的激活师脂,和紋狀體(和程序性記憶相關(guān)的腦區(qū))的激活是有關(guān)聯(lián)的(Poldrack et al., 2001)粘捎。另一方面,海馬體作為主要和陳述性記憶相關(guān)的腦區(qū)危彩,研究發(fā)現(xiàn)在有外顯策略的動作學(xué)習(xí)攒磨,以及沒有策略的學(xué)習(xí)中都有海馬體的激活(可是難道不是外顯策略不能摘除干凈?)汤徽。

還有一類研究是用“干擾效應(yīng)”來支持這兩個記憶系統(tǒng)之間的交互(這個上面幾篇文章也說過了)娩缰。

討論
線索對記憶的提取有重要作用。Heuer, Crawford, and Schub? (2017) 做了一個這樣的實驗谒府,他們在記憶項和測試項之間插入了一個cue(一個箭頭指向8個位置中的一個)拼坎,他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)cue和目標(biāo)測試項越接近,cue的作用就越好完疫。同時泰鸡,語義鏈接對cue的作用影響也很大,比如Rosinski(1977)做了圖片和詞匯配對的學(xué)習(xí)實驗壳鹤,發(fā)現(xiàn)詞匯和圖片有語義聯(lián)系的情況被試學(xué)的更快盛龄。語義的鏈接可以用擴散激活理論來理解(Collins & Loftus, 1975)。所以當(dāng)動作的語義成分和語言任務(wù)的語義成分相近的時候,語言任務(wù)的執(zhí)行也會激活動作任務(wù)的記憶余舶,達到類似于再學(xué)習(xí)的效果啊鸭。

但是,實驗也發(fā)現(xiàn)僅僅有語義的鏈接是不夠的匿值,在序列學(xué)習(xí)任務(wù)中赠制,序列信息也是至關(guān)重要的,也就是說如果語言任務(wù)的序列和運動任務(wù)是一致的挟憔,就可以促進運動任務(wù)的retention钟些,而如果不一致則沒有這個效果。

Poldrack, R. A., & Rodriguez, P. (2004). How do memory systems interact? Evidence from human classification learning. Neurobiology of learning and memory, 82(3), 324-332.

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