上海市莘庄中学 臧知行 201199
摘要：在过去的数十年中，有关短期记忆的生物学机制的研究取得了革命性的进展。神经科学领域的科学家取得了许多重要的研究成果。深入研究有关短期记忆心理学机制和神经机制，有助于人们更深入地认识轻度认知障碍、痴呆等疾病的发病过程。本文详细分析了短期记忆的生物学机制的研究进展，以期为相关人员提供参考。
关键词：短期记忆；心理；神经；机制
1引言
记忆体系不是单一的，而是由多个系统组成的，短期记忆（STM）系统和长期记忆（LTM）系统是最重要的两种系统。英国哲学家约翰·洛克在1700年提出，这两种类型的记忆有显著的区别。短期记忆与信息的暂时保留有关，长期记忆则与对信息进行“看不见的储存”有关。北美心理学家威廉·詹姆斯（William James）在1890年提出了类似的观点，他认为，存在两种记忆，一种记忆的贮存时间较短，另一种的贮存时间较长。他提出，存在一种容量有限的“主记忆”系统。这种系统可以存储关于现在和过去的信息，与人类的意识相关。然而，当时的主流观点是，人类的记忆是基本统一的。十九世纪和二十世纪上半叶的心理学研究者主要关注影响学习和记忆的各种因素。直到二十世纪中叶，研究者才开始系统地开展与短期记忆相关的研究。他们招募了一些健康受试者，系统地开展科学研究，试图阐明短期记忆的机制。二十世纪七十年代，研究者提出了较为完善的STM和LTM模型。他们综合神经功能学、神经解剖学、神经影像学的知识，研究健康受试者和脑损伤患者完成相同的STM任务过程中的生理变化和行为变化，获得神经心理学的数据，从而更深入地认识短期记忆的产生机制。近年来，致力于研究短期记忆的科学家从语言、视觉、空间等角度入手，收集了来自不同人群（如儿童、青年人、老年人等）的研究数据，取得了许多重要成果。他们提出了不同的短期记忆理论，试图解释短期记忆的形成过程。科学家应当更深入地研究记忆和遗忘的生物学机制，为与记忆相关的神经心理疾病的诊疗提供新思路。
2短期记忆的定义
短期记忆是指可以在有限的时间段（以秒为单位）内保存数量有限的信息的系统。短期记忆有助于人们学习新信息、理解语音的含义，以及表达自己的观点。大多数短期记忆研究者致力于研究实验过程中人脑中与语音、空间和视觉相关区域的变化。他们发现，不同的脑区在短期记忆的形成中发挥着不同的功能。左半球后顶叶和前额叶网络更多地参与了语音STM，而右半球的相关区域则参与了空间STM。不过，STM存储也存在于其他区域中，例如，在感觉系统中，也存储着短期记忆信息。STM包括“存储”和“演练”，后者可维护被存储的事件，以防它们被遗忘。在研究短期记忆时，科学家通常先提出假设，当参与者在执行短期记忆任务时，科学家需要分析这些信息是如何被编码、被储存、被遗忘的，用行为干预、神经心理学和神经影像学证据验证自己的假设，并根据实验结果修正相应的模型。
3短期记忆的生物学机制
上世纪中叶，William James在他的《心理学原理》中提出了一个重要的观点：短期记忆与长期记忆在质量上有所不同。他的观点极大地启发了记忆领域的研究者，他们开展了大量的生物学研究和心理学研究，从而更深入地认识短期记忆和长期记忆的特征。
在上世纪五十年代和六十年代，科学家开展了一系列关于健康参与者的记忆功能和行为的研究。他们对健康参与者进行了关于三种行为现象的研究，发现了短期记忆的形成与一个容量有限的系统密切相关，这些研究者的工作不仅有助于人们理解短期记忆的形成机制，而且为理解神经系统疾病患者的行为提供了可靠的方法。不过，在上世纪中叶，绝大多数的实证研究都是关于文字材料的，参与者的主要任务是记忆单词或字母。因此，人们得到的STM假说主要是关于语言记忆的。但是，一些研究者也提供了关于视觉STM的证据。他们尝试应用不同的刺激方式，对视觉图像在大脑的停留过程进行了深入的研究，得到了大量关于视觉STM的重要证据[1]。
区分短期记忆（STM）和长期记忆（LTM）的经典模型是十九世纪七十年代提出的多存贮模型。1986年，Baddeley及其同事更深入地探讨了STM的特征，提出了更完善的STM模型，这一模型产生了广泛的影响[2]。如果人们研究1986年到2006年之间发表的关于记忆的文章，就会发现，在16154篇标题或摘要中含有“工作记忆”这一词语的文章中，有7339篇引用了Baddeley的论文。
根据Baddeley的模型，人脑会用单独的缓冲区记录不同形式的信息，这些负责记录短期记忆的缓冲区与长期记忆无关。他认为，语音缓冲区包含可以通过语音进行“演练”的信息（如字母、数字等），视觉、空间缓冲区可存储关于视觉、空间的信息，并且可进一步将这一缓冲区细分为存储视觉信息的部分和存储空间信息的部分。2000年，Baddeley提出，还存在其他的与短期记忆相关的缓冲区和与长期记忆相关的情节缓冲区，这些区域在解决多模态信息的存储问题时发挥着重要的作用[3]。除了上述的存储缓冲区外，还存在“中央执行器”，它负责协调各种关于短期记忆的缓冲区与长期记忆之间的交互作用。此外，“中央执行器”还与受控处理有关。
研究者开展了大量关于Baddeley的模型的神经心理学研究。他们的研究结果证实了Baddeley的观点——STM和LTM是相互独立的系统。研究表明，顶叶和颞叶损伤的患者记忆语音的功能受损，但他们的LTM是完整的。相反，中颞叶（MTL）损伤的患者的LTM受损，但他们的STM功能不会受到影响。研究表明，MTL被LTM特异性地激活，STM是无法激活MTL的[4]。
但是，在开展关于健康受试者的神经影像学研究时，科学家得到了不同的结论。一些研究者对大量神经影像学研究进行了荟萃分析，比较了人脑在执行口头LTM和STM任务期间活跃的区域，他们发现，额叶和顶叶的功能在执行许多任务时是被同时激活的，它们的功能在很大程度上是相互重叠的[5]。什么原因可以解释神经心理学数据和神经影像数据之间的差异？不过，在相同的受试者中直接比较LTM和STM的研究表明，每个记忆系统都会选择性地将信息存储在特定的区域中。虽然有些信息会被储存于非对应神经区域，但是这种情况的发生概率并不高。
如何解释神经心理学数据和神经影像数据之间的差异，是研究者面临的重要问题。一种可能的解释是，由于在神经影像学研究中，研究者需要以更高的强度刺激受试者，神经影像学研究中的STM任务的保留时间比神经心理学研究中的STM任务的保留时间更长，因此，神经影像学研究中STM任务与LTM任务更加相似，它可以激活LTM系统。一些研究表明，当保留间隔长于几秒钟时，MTL是非常重要的。在进行神经影像学研究时，只有Talmi等研究者同时使用保留间隔短于5秒和长于5秒的STM任务，他们发现，在完成保留间隔较长的记忆任务时，MTL会被激活[6]。
总之，短期记忆与长期记忆的主要区别是：短期记忆储存的组块少、时间短。在形成短期记忆的过程中，人脑通常根据信息的类型，将其存储在相应的信息缓冲区中，并且存储和“执行”的过程是分开的。在保留时间间隔较长时，MTL会被激活，导致长期记忆的形成。这两种记忆系统的作用机制有着本质的区别。行为干预研究、神经心理学研究和神经影像学数据都支持这些观点。
4短期记忆与短期遗忘
在研究短期记忆的过程中，科学家不仅需要研究参与者是否能够记住规定的词语或图片，而且需要深入地研究短期遗忘是如何进行的。他们需要设计一系列实验，验证短期记忆的丧失过程。一种研究短期遗忘的典型方法是，让参与者在短暂的时间间隔（以秒为单位）内，通过干扰活动来回忆或识别一些项目。如果要求参与者在短时间内重复记忆材料（如单词），那么参与者只能在几秒钟内（少于10秒）准确地回忆出需要记忆的内容。在几秒钟后，记忆的准确程度急剧下降。这时，如果再次给予参与者一定的刺激，就可以有效防止他们忘记已经记忆的内容。研究表明，回顾和讨论有助于降低短期遗忘率。在研究关于视觉、空间（如点的位置）和非语言听觉刺激（如音调）的记忆时，科学家发现，参与者会发生类似的遗忘[7]。这种会被迅速地遗忘的记忆与其他类型的记忆（如自身经历的重大事件）有显著的区别。后者可以在“存储器”中持久存在，可能持续数年甚至一生。
5.短期记忆体系的评估
在评估新提出的短期记忆体系时，人们主要从三个方面进行评估。首先，评估者需要关注短期记忆体系的相关研究证据，也就是研究者是根据哪些实验确定这一记忆体系的。应特别注意记忆体系的容量问题以及在这一体系中，短期记忆是否可以与长期记忆分离。其次，评估者需要关注在该记忆体系中，信息是如何编码、维护和检索的。此外，评估者需要关注在该体系中短期记忆内容被遗忘的原因。目前，多数理论认为，遗忘与外界干扰或类似“衰变”的过程有关。此处的“衰变”指的是，记忆内容的丢失是类似原子核衰变的过程。随着时间的推移，短期记忆的内容会以类似指数函数的形式逐渐减少。人们应当从这三个角度评估短期记忆体系，才能客观地认识该体系的价值。
6结语
短期记忆在人类的进化中发挥着非常重要的作用。在研究短期记忆的过程中，研究者提出了许多与信息存储和信息丢失相关的模型。这些模型可以帮助人们深入地理解短期记忆的形成机制，以及短期记忆是如何转化为长期记忆的。尽管人们大致知道哪部分神经组织负责哪一类的记忆，但并不知道记忆的多种成分确切地定位在哪里，又是怎样发生相互作用的。也不了解不同类型的记忆在神经机制方面是否有重合。同时，人们还不了解内侧颞叶系统的各亚区的功能，以及它们如何与皮层其他区域相互作用。但是，我们完全有理由相信，随着实验方法和手段的不断进步，在不久的将来，人们将会揭开记忆-神经机制的神秘面纱。
参考文献
[1]曾祥星,杜娟,王凯欣,等.记忆再巩固的时间动态性及其生物学机制[J].心理科学进展,2015,23(04):582-590.
[2]王红波,关旭旭,李梓萌.即刻消退缺损的原因分析及其神经生物学机制[J].心理科学进展,2021,29(01):150-159.
[3]Wang C,刘风雨.小胶质细胞通过“吞噬”突触介导遗忘[J].中国疼痛医学杂志,2020,26(08):629.
[4]蔡春先,张运亮.运动改善大脑执行功能机制的研究进展[J].成都体育学院学报,2019,45(06):120-126.
[5]王峰.岛叶皮质GABAB受体在再记忆形成中的作用及机制研究.宁夏回族自治区,宁夏医科大学总医院,2018-10-11.
[6]吴迪,袁春华.学习记忆影响因素研究进展[J].文体用品与科技,2015(08):4+71.
[7]张连成,傅涛,高淑青.认知老化的机制研究进展[J].中国临床心理学杂志,2014,22(06):999-1003.