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第一章
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什么是记忆？记忆贮存在大脑的什么地方？这是记忆研究的两个问题。
——Squire, L.R.
“Shelby在一场事故后发现自己患了顺行性遗忘症（Anterograde Amnesia），他无法贮存新的记忆，他在自己住的旅馆里一遍遍跟伙计打招呼，他不认识新交的朋友，他常常在某刻回过神来不知道自己做过什么，想要做什么。”这是《盗梦空间》（Inception）导演Christopher Nolan，在其2000年的处女作《记忆碎片》（Memento）中所塑造的失忆症患者。人们通常将记忆视为一种理所当然的能力，不知不觉中依靠它辨别朋友、躲避危险、积累经验甚至形成自我，唯有在突然面对记忆丧失的困境—丧失对于过去的记忆（逆行性遗忘，例如，阿尔兹海默症），或是无法形成新的记忆（顺行性遗忘）—时，才会惊觉记忆力受损会严重影响到日常生活。记忆既包含经验的获得和累积，也包括事件的重现和提取，然而即使是那些无法重现的过去，其实也未必完全消失，而可能以另一种方式保留在你的记忆里（Ebbinghaus, 1885）。
第一节 记忆研究的历史概述
心理学对于记忆的定义是：个体对其经验的识记、保持以及再认或回忆。从信息加工的角度来看，记忆就是对输入信息进行编码、贮存和提取的过程。有了学习和记忆，有机体才能在环境中积累和扩大经验，从而适应新异、多变的环境。
通常认为，实验心理学对于记忆的研究发端于Ebbinghaus在1880年的工作，但关于记忆的探索早在几千年前就已经开始：远古时代，人类祖先就懂得“结绳而治”，即用结绳的方法来帮助记忆；古希腊神话中，记忆是名副其实的文艺、科学之母——记忆女神摩涅莫绪涅（见图1–2）是专司文艺科学的9个缪斯女神的母亲。以下，将简要回顾Ebbinghaus以前的记忆研究。
图1–1 古埃及的学习、记忆和智慧之神Toth
（公元前1000—3000）
图1–2 古希腊的记忆女神Mnemosyne
（公元前1000）
图1–3 古罗马的学习、记忆和智慧女神Minerva
（公元前1000）
公元前400年左右，一篇题为“Dialexis”的文章就提及注意和复述可以帮助学习（Yates, 1966）；几乎同一时期，希腊哲学家Heraclitus通过观察得出：较之听觉材料，人们对视觉材料的记忆更精确；而另一位希腊戏剧家则提出了动机在记忆中的作用——“如果别人欠我，我会记住；如果我欠别人，我会遗忘”。著名哲学家Plato和Aristotle针对记忆机制提出若干模型，包括蜡丸模型（Wax Tablets）、大型鸟舍模型（Aviary Model）和文书模型（Scribe Model）等。蜡丸模型将记忆痕迹比喻成蜡丸上的印迹；大型鸟舍模型将每种记忆表征为不同类型的鸟；文书模型则假设每个个体内部有一个私人秘书来记录自己的经历。Plato认为，人类先天即拥有提取加工知识的能力，不加注意的信息可能会迅速遗忘。Aristotle则提出了记忆的邻近律，认为在空间上、时间上和含义上邻近的内容更容易记住；他还总结了记忆随着年龄增长而下降的规律，发展出一系列关于记忆的现象学知识。
到了罗马帝国时期，人们对记忆研究的重点主要围绕提高记忆的手段展开，其中最广为人知的就是记忆术。记忆术注重将新材料与已有经验相联系来辅助记忆，其中最常用的是Loci法（Loci在拉丁语中的意思是“位置”），它直到今天仍为记忆竞技的参赛者所推崇。这种方法要求记忆者在头脑中将有待记忆的项目放在自己熟悉环境中的一系列位置上，因此当他在头脑中回忆这个场景并依次浏览这些位置时，那些识记项目就会很容易被提取出来。著名政治家和演说家Cirero就十分擅长在公共演说时使用记忆术，直至公元1世纪，著名雄辩家Quitilian仍在教授Cirero记忆术，不过他也提到了一点疑问：这种记忆术可能会加重记忆负荷，因为人们不仅需要记住原始项目，还要记住项目位置。
公元5世纪，神学家Augustine在前人基础上提出了记忆的比喻模型，将记忆比喻为山洞里的探索。同时，他还讨论了情绪和记忆的关系，认为情绪知识“紧贴着我的记忆，所以我可以回忆起它们”。
公元5世纪到20世纪期间，根据现有史料能够发掘出的关于记忆的实质性研究很少（Yates, 1966）。当时，只有极少数人能够阅读或写作，大量的普通百姓往往依赖云游的演艺人员和行吟诗人来获得信息。由于听众通常只能听一遍故事或消息，这些演员必须确保他们呈现的信息易于记忆。因此，这些人的演出通常富有节奏，诙谐有趣。在法国，行吟诗人通常有一些定期集会，通过诗歌比赛来交流故事，以显示他们超凡的记忆力。据说，经过良好训练的诗人只要听三遍，就可以将几百行的新诗记住，而节奏是帮助他们记忆的一大线索。因此，直到14世纪，除了法律文件的其他几乎所有书面材料都是根据节奏组织的。例如在法国，有商人用137个排比句编了一首诗，包含商业交换计算中必须的规则（Burk, 1985）。
文艺复兴时期，人们关注的焦点主要在记忆的实际运用方面。例如，在视觉艺术上，艺术家在装饰教堂座位时，将座位的编号和教堂墙壁、天花板上圣经故事的精美场景相联系，作为Loci记忆术的关键线索，帮助人们提取重要的宗教日期、人物和事件。
运用实验方法来研究人类记忆的相关规律，是从德国心理学家Ebbinghaus（1850—1909）开始的。
Ebbinghaus在《Memory：A Contribution to Experimental Psychology》（1885）一书中提出采用实验方法研究记忆（同时也是研究高级心理过程）的三个要素：不变的心理过程（控制变量）、变化的简单因素（自变量）和行为的测量（因变量）。
Ebbinghaus“三管齐下”，以保证记忆过程的一致性和可重复性：（1）创造无意义音节，以防止材料之间语言联系对记忆结果可能造成的干扰，从而保持记忆内容的一致性（无意义音节，又称CVC音节，由两个辅音字母之间夹一个元音字母所生成，如ZOK、VAP）；（2）严格设定并执行学习程序，包括用恒定的速率朗读材料，并尽量在相同的时间区域（如上午10 : 00—11 : 00）进行学习；（3）设定量化的效果评价标准，以准确衡量记忆的水平。
图1–4 Hermann Ebbinghaus
Ebbinghaus主要考查的两个自变量是间隔时间和所学音节表长度。而对于因变量（记忆水平）的测量，他充分考虑到直接记录回忆成绩的难度，认为已有经验在脑海中留下的印象有时是无法直接提取的（例如，当间隔时间较长时，人们可能回忆不出任何正确信息），这种印象却可能会影响人们对相同或相似材料的学习（例如，人们可能在重新学习的时候表现出时间上的节省）。节省量（Savings）就是在此背景下提出的。节省量是指相对于初次学习词表时，重学音节表时所节省的时间或遍数。计算节省量需要知道音节表的初学遍数（OL）与重学遍数（RL），再用如下公式求得：（OL－RL）/OL×100%。例如，某人最初用10遍记住一个音节表，一个星期以后，他只需重学4遍这个表，这就说明有60%的节省［（10－4）÷10×100%］。通过重学和节省法，Ebbinghaus获得了记忆与间隔时间之间的关系，也就是著名的遗忘曲线（见图1–5）。
该遗忘曲线清晰地表明，对于CVC音节的记忆来说，遗忘是先快后慢。这个开始急剧下降而后趋于平缓的遗忘曲线代表了机械式记忆遗忘的典型模式。
Ebbinghaus对心理学的贡献可以概括为以下四个方面：
（1）Ebbinghaus的研究将自然科学中关于不变量、变量的概念运用到对于高级心理过程的研究中，是心理学发展到一个新阶段的标志，初步体现了科学心理学的风貌。（2）Ebbinghaus创造性地使用无意义音节作为研究材料，从根本上变革了心理学的研究范式（转而以实验室为导向），其意义不亚于物理学实验中“理想条件”概念的引入所带来的变革。受此影响，实验心理学中涌现出以人工概念、人工语法为代表的各类人工材料，为当代心理学的主流研究领域（如内隐学习）奠定了基础。（3）Ebbinghaus提出的节省法使得实验心理学对于高级心理过程的量化分析趋于精确。节省法所体现的基本原则是：找到某些行为指标的变化来反映心理过程的特性，这对后继研究（例如对于内隐记忆的间接测验）有重要的启示意义。（4）Ebbinghaus建立了第一个有关高级心理过程的函数——遗忘曲线。后人在此基础上，使用不同的识记材料和测量方法，丰富了实验结果，遗忘曲线因此被William James称为“心理学历史上最杰出的研究”，并至今被作为制定合理学习策略的重要依据。
图1–5 遗忘曲线
（资料来源：Ebbinghaus, 1885）
在Ebbinghaus之后，Titchener采用内省法研究了记忆的表象、后象和意向类型，探讨了倒摄抑制、联想干扰和中介联想等问题。但多数研究者主要采用实验法来探讨记忆问题，其中一些研究者关心产生或改变某种记忆现象的条件，另外一些致力于探讨特定的记忆现象本身，如短时记忆或者熟悉物体的再认，还有一些研究则对于记忆组织规律和功能颇感兴趣。在他们的共同努力下，记忆研究发展出配对联想学习、自由回忆、再认等多种实验方法。
Bartlett（1932）关注记忆的过程，他将心理图式引入记忆心理学，假设感觉信息和心理图式一起被结构化和贮存，心理图式在记忆中得到表征。这与Gestalt概念和Rosch的“典型概念”（Typicality Conception）相似。Bartlett摈弃了联想主义被动贮存的观点，提出记忆的主动建构，并指出图式对于记忆和直觉、思维同等重要。从20世纪60年代开始，研究的重心从德国转移到英美，以Pavlov、Thorndike、Skinner、Hull和Tolman等为代表的杰出研究者围绕学习的问题和刺激—反应的联结进行了深入探讨。
这一过程中，一个重要变化发生于20世纪50年代中期：在信息论、控制论和计算机科学的影响下，通过将机器系统和生命系统加以类比，以信息加工理论为基础的认知心理学出现了。其代表性的理论为多存贮模型（Atkinson & Shiffrin, 1968），该学说将存贮器、贮存等概念引入模型，将记忆根据贮存的模式分为感觉记忆、短时记忆和长时记忆（见图1–6）。Atkinson等人设想，人的记忆可以通过单一路径实现：信息登陆到感觉器官后，被大量注册，通过人的注意选择进入短时记忆，短时记忆中有的信息可以通过复述（Rehearsal）进入长时记忆；同时，长时记忆的信息也可提取至短时记忆，用以整合短时记忆中的当前信息或者应用到任务中。尽管研究者认为多存贮模型极大地简化了记忆的实际过程——例如，短时记忆并非信息进入长时记忆的唯一通道；但该模型提出的感觉记忆、短时记忆和长时记忆至今仍影响着记忆的研究和理论构建。
图1–6 多存贮模型
（资料来源：Atkinson & Shiffrin, 1968）
然而，这一模型获得相应的实验支持则更需时日，直到Sperling（1960）发明部分报告法后，感觉记忆的保持量及其衰退水平才得以明朗。20世纪50年代，研究者对短时记忆进行了大量实验论证，这其中包括记忆精确性的衰减（Brown, 1958; Peterson & Peterson, 1959）、短时记忆信息提取的速度（Sternberg, 1966）、短时贮存中信息的编码（Conrad, 1963; Shepard & Metzler, 1971; Shulman, 1972）、短时记忆的形式与能量（Baddeley, 1992; Miller, 1956）等相关问题。此外，研究者认为，短时记忆并非单一的贮存机制，例如，Baddeley等人（1974）用工作记忆代替了原来的短时记忆。他们提出的工作记忆模型包含四部分：听觉回路、视觉空间模板、情境缓冲器（在2000年加上）和中央执行器。该模型强调，与声音信息有关的听觉记忆和与视觉信息有关的视觉记忆，二者可能相互独立。这种独立性的实证依据源于失忆症患者KF，他失去了与声音有关的所有短时记忆，然而他的图像记忆却保持良好。
图1–7 工作记忆模型
（资料来源：Baddely等，1974, 2000）
长时记忆的研究，则涉及情景记忆、语义记忆（Tulving, 1972）、表象系统、言语系统（Paivio, 1975）等；研究者也提出了许多长时记忆信息表征的模型和理论，如，网络模型、特征模型和HAM、ELINOR模型等。例如，Craik & Lockhart（1972）提出了使信息进入长时记忆的一种机制：加工水平效应。他们认为，进入长时记忆的方法并非只局限于复述，信息的组织（Mandler, 1967）、区别度（Eysenck & Eysenck, 1980）、加工努力（Tyler et al.，1979）和精细化程度都可能影响长时记忆的水平。此外，Anderson（1976）将长时记忆划分为陈述性记忆和程序性记忆，前者意指那些通过意识努力能完全重现的信息（类似于外显记忆）；后者则主要指的是在运动过程中运用的技能信息（类似于内隐记忆），它并非一定伴随着有意识的信息提取。
近年来，记忆研究出现了一些新的领域，包括元记忆、自传体记忆、前瞻记忆、内隐记忆、错误记忆等。元记忆（Metamemory）指个体对记忆过程和内容的意识和控制情况（相关内容会在第四节详细介绍），它对于有效记忆技能的发展很关键（Hertzog,1992）。自传体记忆（Autobiographical Memory）则是对于与自己相关的信息的记忆（Brewer, 1986），它与传统Ebbinghaus的无意义音节实验研究不同，主要探讨真实材料记忆中与情绪体验、个人特质信息等相关的记忆规律（相关研究将在第三篇中介绍）。前瞻记忆（Prospective Memory）是指向未来的记忆，考察人们对将来发生的事情（计划）的记忆能力。它运用的研究方法也不同于以上两种记忆，主要通过设置较为真实的记忆任务来评估被试的记忆水平以及影响前瞻记忆的主要因素。内隐记忆（Implicit Memory）从意识控制的角度探讨了一种没有意识或没有明确意识的回忆，这一界定最早由William McDougall提出，他把行为因受到近期某事件影响而产生某种变化（这种变化未被个体意识到）的现象称为内隐记忆（相关内容将在第二篇中介绍）。此类研究多以临床患者（因脑部损伤而损害记忆的患者）为被试，用间接测验的方法来测量脑损伤患者未因外显记忆损伤而发生变化的内隐记忆。
随着神经科学的异军突起，记忆作为认知神经科学的研究对象，越来越多地成为神经科学与认知心理学的桥梁。不只如此，生物分子学、基因学研究也更多地借助记忆这个中介，从微观和宏观的角度共同探索人类的奥秘。
此外，近年来记忆研究出现的一些新方向还包括：日常/应用记忆运动（Everyday/ Applied Memory Movement）和毕生发展的记忆研究运动（Life-span Approach Memory Movement）。研究者强调，应在自然情境下研究人类记忆，他们主要关注不同类型的应用问题，如法庭上证人供词的可信度、如何设计易于记忆的电话号码和邮政编码、评价广告中的信息能引发人们多大程度的回忆等。这种考虑了生态学效度的记忆研究是否真的具有如此之大的实用价值？研究者就此展开了许多争论（Bahrick, 1991; Banaji & Crowder, 1989; Ceci & Bronfenbrenner, 1991; Gruneberg, Morris, & Sykes, 1991）。而毕生发展的记忆研究则提出人在出生以前就具有学习和记忆的基本能力。在实际生活中，小学教师和儿童心理学家早就对儿童的记忆能力和记忆局限性发生了兴趣，一些研究者探索从婴儿期到老年期记忆的发展变化；围绕老年人的记忆衰退情况，研究者也进行了一些细化的研究，其内容不仅针对正常老化的记忆规律，还包括阿尔兹海默症（AD）患者、轻度认知损伤（MCI）等记忆损伤患者的记忆损伤和恢复情况。
由上可知，人类对于记忆的思考经历了几千年的历史，而在过去短短几十年里，却涌现出了各种相关理论和方法，其涉及领域在不断扩大，学科融合度也在不断增强，随着计算机科学和神经科学的发展，记忆作为心理学与其他学科之间的桥梁，还会获得更旺盛的生命力。
第二节 记忆研究的方法
正如Ebbinghaus所倡导的那样，把自然科学的研究方法运用到心理学依赖于变化的线索（自变量）、不变的任务（这需要平衡或消除控制变量）和量化的对象（因变量）上，记忆研究的首要工作则是确定实验任务，包括学习材料、记忆程序、提取方式等，任务的确定决定了自变量的可操纵范围、因变量的量化要求以及实验的控制对象等。
这需要结合刺激材料和测验方式两方面来加以考虑。
自Ebbinghaus所使用的无意义音节和Bartlett的故事开始，记忆研究者创造了一个内容和种类上极其丰富的材料库，包括早期的文字（音节和非音节文字），后来的图像、音乐、视频等；而在材料属性上，除了材料的意义，材料附带的情绪特征、熟悉程度等也得到了充分考虑。例如，在Toglin和Battig（1978）的实验中，研究者让大学生用7点量表从不同维度（如抽象性、意义性、熟悉性）评价2 854个单词。该实验结果的公布使得研究者可以根据各自的研究目的参照不同的特性选择所需的词汇。例如，低抽象性/高熟悉度的词包括blush、cook、guest、punch、temple等；高抽象性/高熟悉度的词则有authentic、good、infi nite、social、wise等。我国心理学工作者也已经编制了类似的汉语词表。值得注意的是，有些因素并不相互独立——例如，抽象性和熟悉性之间就存在相关（具体的单词通常出现频率更高，熟悉度更高；熟悉度高、使用频率高、具体的和相互关联的词一般都会提高记忆）。所以，这些相关性应当在选择词汇时仔细加以考察，以免错误解释自变量的效应。
此外，实验的操作方式会因刺激材料的类型而异。例如，以无意义音节为材料的实验中，自变量可以是材料的长度、相似性、音节数目等相关属性，记忆的精确性测量可以正确无误复述为标准，也可以确定误差的允许范围或者直接将记忆水平连续化。与图片或者有意义文字材料相比，无意义刺激更易于操纵，其材料的记忆过程也更容易控制，据此得到的记忆水平的量化标准也更为客观。
由上可知，刺激材料的选择决定了研究的范围，图像材料可用于研究图像记忆；无意义材料可用于探讨抽象的记忆规律；有意义材料回忆可以探讨联想对于记忆的影响或者日常生活中遗忘、记忆扭曲等现象的机制。
记忆实验中的测验方式主要分为直接测验和间接测验两类。本节将主要介绍直接测验，它包括回忆法和再认法两类。回忆是指从记忆中生成或提取信息；再认是指决定某项目是否为先前出现过的项目。
回忆法是指在不呈现刺激材料的情况下要求被试回忆出先前学习过的材料。要求被试按先前的学习顺序回忆出词表内容，称作系列回忆；如果允许被试以任何顺序回忆学习项目，则称作自由回忆（研究者由此可以观察到系列位置效应）；如果在测试时给被试提供一些线索则称为线索回忆，例如，在要求被试回忆“红”这个词时，线索可以是语义的（一种颜色）、偏旁的（纟），或是语音的（hó ng），这有助于考察线索与回忆目标之间的联结水平。配对联想学习是一种最常用的线索回忆程序。在此程序中，被试需要识记若干对单词，每对单词前一个项目叫做刺激，后一个项目叫做反应。其测验任务是，向被试随机呈现刺激词，要求他们回忆出相应的反应词。词对的特性（如词对间的关联程度、模糊程度和抽象程度），可作为自变量，用于考察这些特性对学习与记忆的影响。
再认法的形式通常有两种，多项选择题和是非题。实验室中进行再认测验常采用学习—测试程序：给被试呈现一系列项目，其中只有一半曾在学习过程中出现，要求被试对项目是“新的”（先前未呈现过）还是“旧的”（先前呈现过）进行判断。结果可以用信号检测论加以统计。该程序的一种变式称为“单项目探测法”（Single-item Probe Technique, Sternberg, 1966,1969,1975）：要求被试学习一个短的词表，然后出现一个探测项，要求被试通过尽快按键，来表示探测项“是”或“否”出现在词表中。由于被试反应的正确率通常很高，所以常将反应时作为主要的因变量。由于回忆比再认需要更多的心理加工，所以除了一些特定的情况外，再认比回忆要容易。
但是仅仅依靠回忆和再认测验，有时候并不能使被试完全提取他们学习阶段习得的知识（或事件），因此记忆研究中还会用到诸如残词补全、知觉辨认等间接测验的方式，我们将在后面详细介绍间接测验的原理和方法。
记忆研究里用到的自变量大体上可以分为三类：机体变量（Organismic Variable）、先行变量（Antecedent Variable）、任务变量（Task Variable）。机体变量是指影响一般记忆操作的永久性的或相对永久的变量。如个体的智力水平、集中注意的能力、注意广度、成就动机和身心状态等。先行变量是指暂时影响机体水平的变量。如睡眠、药物对集中注意程度的影响、奖惩对动机水平的影响等。任务变量主要有四种类型：（1）指导语变量：通过指导语要求被试如何操作记忆任务。例如，指导语中是否要求被试在记忆时形成视觉表象会对记忆结果有很大影响；又如，研究内隐记忆时所采用的匹配比较方法，直接测验和间接测验在任务形式和内容心理操作上都一致，仅凭不同的指导语来分离外显记忆和内隐记忆的操作。（2）呈现变量（Presentational Variables）：通过刺激呈现的不同方式影响记忆的操作。例如，刺激呈现的时间长短对于最终的保持会有所影响。（3）刺激变量：通过呈现不同类型的记忆材料来影响记忆操作。例如，有意义的材料比无意义音节更有利于识记，前文提到的词汇的抽象性和熟悉度就属于刺激变量。（4）情境变量：操作任务的环境对记忆效果有很大的影响。有些研究采用现场实验，此时工作间、住所或者娱乐场所均会成为变量；即使是实验室实验，实验的环境条件也会有所变化，可能会影响记忆的操作。
记忆研究中用来衡量记忆操作水平的指标（即因变量）因记忆材料、任务、研究目的和记忆类型的不同而有所差异。例如，根据记忆材料的区分度，可以对区分度较大的材料采用初级测量的方式，对于区分度较小的材料采用灵敏度更高的二级测量，分别考察不同材料的记忆效果。在此，将对初级测量和二级测量，直接测验和间接测验，以及事件相关电位（Event-Related Potential，简称ERP）和功能性核磁共振成像（functional Magnetic Resonance Imaging，简称fMRI）等测量方法中的因变量逐一介绍。
1.初级测量（Primary Measures），用于考察记忆的精确度。以自由回忆为例，如果被试所有题目全对，通常认为他已经掌握了相应的信息；相反，如果全错，那么则认为他对此一无所知。而顺序记忆的评定，既可以仅当被试严格按照学习顺序正确作答时，才判定为正确；亦可在被试能记住原先呈现材料的中心思想时给分。
但是，单凭初级测量的结果有时候并不能反映被试真实的记忆水平。被试没有对材料（和材料顺序）作出准确回忆，并不意味着材料在他的记忆里没有留下任何痕迹；反过来，被试作出正确的回忆也可能是猜测的结果。即使运用了宽松的评分方法，也可能会遇到另一些问题，比如，回忆内容可能包含学习材料以外的项目，或者省略了部分被试其实记住的项目。
2.二级测量（Secondary Measures），经常以反应时为因变量。例如，在学习过后，测验阶段向被试呈现一张词表，询问被试目标词“祖国”是否包含在刚才呈现的词表中，要求被试通过按键尽快地回答。研究者假设，当被试作答的正确率一定时，作答的反应时就能说明记忆水平：反应越快，记忆程度越好。另一些常用的二级测量因变量还有被试对于回忆正确性的信心评价，以反映其在主观情感和态度等方面的表现。通过考察信心水平和一级测量（或二级测量）中真实记忆水平的关系，就可以深入探讨被试元记忆水平或者记忆的意识状态。
3.初级测量与二级测量的关系。初级测量所包含的记忆过程可以由二级测量来提供。但两种测量之间的关系不是一一对应的。例如，一个人如果对学习材料很熟悉，那么他的记忆反应速度当然会很快；但有时仅凭猜测也会做出快速反应。所以，若研究者仅仅凭借反应速度就下定论时，很可能会做出错误的结论。由于同一情境下，人们感受到的压力水平是不同的，所以很难确定速度（二级测量）与准确性（一级测量）之间的关系究竟如何。
直接测验（Direct Test）和间接测验（Indirect Test）主要来自于内隐/外显记忆的研究。
1.外显记忆与直接测验。如果测验任务要求被试有意识地回忆先前经历，所考察的记忆就称为外显记忆（Explicit Memory）。这种记忆既可以是随意的（Intentional），也可以是不随意的（Involuntary）。例如，你可以有意识地回忆某个亲友的生日，也可能有些时候一些往事会自动地浮现在脑海中，二者均属于外显记忆，都涉及记忆的意识层面。记忆测验中的回忆和再认法在指导语上均明确要求被试有意识地回想他们经历过的某些事件并把它们从记忆中提取出来，因此这类方法常被用于外显记忆的研究中，被称为直接测验（Direct Test）。
2.内隐记忆（Implicit Memory）与间接测验（Indirect Test）。内隐记忆是指被试不是有意地回忆先前的事件，但先前的经验对当前的操作产生了影响，并反映在被试对一些任务的操作上。这看似不可能，实际生活中却经常发生。如果你宿舍的门上一直挂着门帘，当你每次进出门时都要掀开门帘才能出入。突然有一天，门帘因故撤走了，可是你在出门时仍然不自觉地挥了一下手。这是因为，当你看见门的时候，就自动提取了以前在此处的动作信息，只是你并没有意识到。
内隐记忆水平的测量有别于传统方法，研究者们创造了许多有趣的小测验，如词干补笔、残词补全、模糊字辨认、残画辨认、词汇决定、词的确认、知觉辨认、同音词拼写、相关信息的自由联想、偏好判断、条件作用、习惯化、单词提取、人脸辨识等。这些测验任务都不要求被试有意识地提取信息，而是通过被试在一些特定任务（没有提到与先前经验信息的关系）上的作业水平来衡量他们的内隐记忆水平，因此被称为间接测验。
间接测验最初应用在遗忘症病人的研究上。20世纪70年代以前，人们认为遗忘症患者一旦得病，就无法学习和记忆任何新的知识，研究者Warrington和Weiskrantz（1968，1970）却发现，遗忘症患者是可以学习与记忆的。在一项记忆的研究中，他们将4个遗忘症患者和16个在年龄和智力上匹配的正常人进行比较，发现当用回忆和再认的方法测量时，遗忘症患者的成绩明显差于正常人；而残词识别和词干补笔测量中患者和正常人的记忆水平并无显著差异。残词识别（Identify Word Fragment）中残词是通过在单词上随机去掉一些笔画生成的；词干补笔（Word-Stem Fragment）中的词干是目标单词的前三个字母，要求被试把剩余字母补上以构成一个词。预实验表明，如果不是先前看过相应的单词或词表，正确完成上述两项任务都很困难。由于两种测验并不要求被试用先前习得的经验来回答问题，而且可以使用控制组（未学习过任何材料的被试）来建立测验成绩的基线，因此在内隐记忆的测量上具有更高的隐蔽性和精确性。
直接测验和间接测验有时可能发生在同一个实验中，仅在测验情境或者材料呈现等条件的设置上有所差异。以启动效应为例，在启动实验中，研究者试图验证先前学习对后来行为与操作的影响。对于直接测验来说，可以通过指导语告知或增加启动刺激的呈现时间等方式，来使得被试意识到启动的存在。另一方面，如果运用间接测验，研究者就可以探讨在无觉知状态下，启动效应是否也会发生。被认为最有价值的研究结果来自直接测验和间接测验之间的分离。例如，研究发现，遗忘症患者在直接测验任务上操作水平较差，而在间接测验任务上与常人无异；直接测验中，图片的记忆成绩优于单词的记忆（Madigan, 1983），而在残词补全的间接测验中，单词比图片有更大的启动效应（Weldon & Roediger, 1987）。
直接测验和间接测验结果的分离，不仅揭示了许多有趣的心理现象，也为意识的探讨提供了重要线索。一些研究记忆障碍和动物记忆的人认为，这种分离是由于遗忘症患者的内隐记忆系统完好而外显记忆加工系统被损坏所造成的；换言之，外显记忆和内隐记忆分属于两个分离的神经系统。另一些研究者则认为，这种分离仅仅反映了两种测验方式所要求的被试信息加工方式的差异：直接测验主要是概念驱动，也称自上而下的加工，因为被试通过组织主动而精细地加工信息，容易受先前知识和期望的影响；间接测验更多的是数据驱动，不涉及对信息的主动控制，容易受信息表面特征的影响。
从因变量的数据水平来说，无论初级测量、二级测量，还是直接测验、间接测验，都是行为层面上的数据记录。目前，随着神经科学的发展和造影学仪器的普及，认知心理学与神经科学结合，形成了认知神经科学这个新兴领域，而事件相关电位（Event-Related Potential）、功能性核磁共振成像（functional Magnetic Resonance Imaging）成为在神经层面上探讨记忆过程的主要工具。
1.事件相关电位（ERP）。20世纪60年代，Sutton（1965）提出了事件相关电位的概念，通过平均叠加技术从头颅表面记录大脑诱发电位来反映认知过程中大脑的神经电生理改变。作为因变量的经典，ERP成分包括P1、N1、P2、N2、P3，其中P、N表示波幅正负，1—3表示刺激出现后100—300 ms延时，对于300 ms以后出现的正波和负波，研究者通常称之为晚期正成分或者晚期负成分。对于具有特异性（与某个特定心理过程相关）的ERP成分，研究者可以根据具体功能来命名，例如，非注意刺激所诱发的ERP成分被称为失匹配负波（Mismatch Negativity）。这里，我们以P3、N2为例，初步介绍一下这两个因变量在记忆实验中的应用和价值。
P3是较早发现的内源性 ERP 成分，主要参与人的复杂认知活动，如感知觉、记忆、理解、推理等，P3的波幅反映了认知加工资源调用的多少，因此尤其与注意、辨别及工作记忆等领域密切相关（魏景汉、罗跃嘉，2002）。就记忆领域而言，P3似乎不具有特异性功能，然而研究者发现了一个潜伏期、波幅都与之相似的成分，这个成分是前瞻记忆监控过程中具有特殊意义的波形，被称作前瞻性正波（West等人，2001，2005，2006）。West等人（2006）发现，前瞻性正波表面上与P3似乎一致，然而在前瞻记忆实验中，P3容易受到实验任务负载的影响，而前瞻性正波则与此无关。
N2是发生刺激出现后200—350 ms 左右的负波，它反映了大脑对刺激的初步加工，由N2a和N2b两部分组成，其中N2a反映的是人脑对刺激物理特性的初步加工。与N2相似的，研究者在研究中发现了一种与前瞻记忆有关，出现时间稍晚于N2的ERP成分，称之为N300。在同时执行语义相关判断和前瞻记忆两种任务时，前瞻记忆任务在枕顶区诱发强烈的N300（West & Ross-Munroe, 2002; West & Wymbs, 2004; West & Bowry, 2005a; West & Krompinger, 2005b; West, Bowry, & Krompinger, 2006）。West认为，N300反映的是前瞻记忆任务中对靶线索的觉察，他和同事（West, Herndon & Crewdson, 2001）在实验中发现了同一任务（如语义相关判断和前瞻记忆任务）过程中N2与N3的分离，这种分离不仅体现在加工过程的特异性上（N2负责刺激的知觉特征加工，N3则负责前瞻记忆任务中靶刺激的觉察），而且还体现在大脑半球的层面上（发生在左脑的N2和N3在特性上没有显著差异，发生在右脑的N3在波幅上更负，表现出显著的特异性）。
2.功能性核磁共振成像（fMRI）。fMRI是认知神经科学中应用最广的方法，也是一种非介入、无辐射暴露危险的成像技术，具有非常好的空间分辨率和相对理想的时间分辨率。目前最为流行的fMRI成像技术是血氧水平依赖（BOLD, Blood Oxygen Level Dependent），去氧血红蛋白的磁敏感性是BOLD的成像基础。血红蛋白包括两种血红蛋白，即含氧血红蛋白和去氧血红蛋白。二者对磁场有完全不同的反应：含氧血红蛋白是抗磁性物质，对质子弛豫没有影响；去氧血红蛋白是顺磁物质，可产生横向磁化弛豫时间（T2）缩短效应（Perferential T2 Proton Relaxation Effect, PT2PRE）。因此，认知活动发生时，相关脑区由于去氧血红蛋白的减少，PT2PRE减弱，因而形成局部灌注信号。
利用fMRI的空间辨别敏感性，研究者能够以特定区域的BOLD水平为因变量来分析与认知过程相关的特异脑区。以海马为例，研究者发现：（1）海马在长时记忆（特别是情景记忆）中起着重要作用（席芊等，2010；Chadwick, 2010）。其具体表现为，海马的BOLD水平情景记忆编码任务中显著提高；（2）熟悉感的生理基础与海马有关，因此当新异刺激出现时，海马BOLD水平显著增强（Dolan & Fletcher, 1999）；（3）内容记忆更多依赖右侧海马，而来源记忆则更多与左侧海马有关（汪名权等，2006）；（4）海马激活水平在同一任务中对于年龄也是敏感的，老年人和儿童的激活较之青年人更微弱（盛良驹等，2008）。
第三节 记忆的神经生理基础
人类的记忆不可避免地受到人脑本身生物学功能特性的限制，因而表现出以下两点特征：（1）当某事物的主要特征与记忆中的事物特征相似时，即使其表现形式与后者稍有不同，人脑同样可以对其加以识别；（2）信息的平行加工：同时输入人脑的各种信息，能够分别在相应的中枢区域得到整合和分析，进而形成记忆。因此，以下将简要介绍记忆的神经生理基础。
心理学家Hebb（1949）提出的神经元学习机制曾经轰动一时。他认为，短时记忆只持续一段短暂的时间，而长时记忆则涉及神经系统结构上的改变，二者有不同的神经生理机制。他提出了神经回路（又称神经环（Neuronal Loop））的概念，即由突触彼此连接的神经元构成的信息传输路径，一旦神经元a被激活，神经冲动就依次传递到b、c、d……最后又返回神经元a, 如此循环。神经回路密布脑部，同一回路可能涉及皮质的不同区域，也可以通往皮质下的结构（如丘脑、海马）。回路的活动由感觉刺激所引起，在刺激消除后会持续一段短暂的时间，一般为20至30秒。这种活动的短暂持续属于回路的反响，它类似于一个无终端的闭合线路，使神经活动在一段时间里循环和“自我维持”，使回路及其所代表的记忆得到巩固。他认为，任何心理过程都可以看作某待定神经回路的活动，例如，短时记忆即可看作神经回路短暂的反响。反响回路说不仅可以说明短时记忆为什么在短暂时间内消失，也可以说明在此极短的时间内，新旧材料所产生的干扰作用。
Jarvik和Essman（1960）的白鼠跳台实验在一定程度上支持了反响回路说。在此实验中，他们将白鼠放在仅几寸宽的跳台上。因跳台窄小，白鼠总想往下跳，但跳到地板上后，就会受到电击，被迫返回跳台。反复几次后，白鼠很快形成了回避反应。这说明白鼠对“电击”形成了记忆。接着，实验者将已经形成回避反应的白鼠分为实验组和控制组。控制组白鼠在形成回避反应24小时后对其施以电休克，当他们苏醒后再放回跳台。结果它们在跳台上的时间明显延长，说明该组白鼠对“电击”形成了长时记忆。对实验组白鼠，在它们形成回避反应后立即施以电休克，苏醒后再放回跳台。结果它们立即往地板上跳。这说明电休克已破坏了该组白鼠回避反应的回路，因而引起了“遗忘”。所以，反响回路可能是短时记忆的生理基础。
长时记忆是神经突触所产生的持久性改变（例如，产生新的树突或轴突），需要一段时间才能巩固；不过一旦发生，记忆痕迹就深刻在脑海中，使信息得以长期贮存。相反地，由于生理上的代谢或衰退，突触联结也可能松弛，以致长时记忆衰退。Baddeley（1977）发现，长时记忆的衰退于开始时较快，之后逐渐减慢。Postman（1969）的研究也指出，即使牢记的言语材料24小时后也会衰退近15%—20%，而衰退率也随时间逐渐降低。负责巩固长时记忆的结构以海马最为重要，海马损伤的病人在将短时记忆的信息转入长时记忆的过程中存在一定的困难。除海马之外，边缘系统的一些结构，如穹窿（Fornix）和乳头体（Mammillary）也可能与长时记忆的巩固过程有关（Butters & Cermak, 1976）。长时记忆的生理机制还受到记忆内容的影响，左侧颞叶更多影响言语材料的记忆，而右侧颞叶则与图像材料（包括面孔材料）的记忆更为相关（Warrington & James, 1967）。
Rosenzweig及其合作者（Rosenzweig, 1996）的实验揭示，在刺激丰富环境中生长的白鼠与在刺激缺乏环境中生长的白鼠相比，大脑出现了量的变化：前者的大脑重量增加，特别是枕叶的胶质细胞增加，而神经元数量则保持不变。据此，对于反响回路如何向永久性痕迹过渡，研究者提出了以下几类假设：
1.神经胶质假设：神经胶质细胞的数量变化可能与记忆过程有关。
2.突触假设：Bennutt（1972）认为，由于轴突末梢增长、树突增多、突触间隙变窄，使学习时抵制相邻神经元之间冲动传递的突触阻力下降，因此学习所创造的稳定神经线路是记忆的生理“支柱”。
3.神经系统的突触丰富假设：Coghill（1919）从个体发展的角度认为，神经系统的发展可能增加了潜在有效的突触数量，建立和改组神经元线路，由此增加了学习和记忆的能力。
4.生物化学假设：学习和记忆时，神经元的电活动造成细胞内部某些分子结构（特别是核糖核酸或特殊蛋白质）的化学变化。此观点得到了三类实验的支持：（1）神经系统的电活动与核糖核酸密度的增加相关。例如，迫使习惯用右肢的白鼠用左肢来获取食物，之后的解剖发现，主管左肢活动的右侧皮层神经元中核糖核酸有了增加（Hyden et al.，1964）。同样，为了有效促进记忆巩固而对网状结构施加刺激，可以导致大脑核糖核酸的总量增加（Bloch et al.，1968）。（2）信息迁移实验的结果揭示，不同个体间的特性迁移可能是由贮存记忆信息的大分子维系的。例如，Bern（1970）将对光发生退缩反应的涡虫碾成碎片喂给没有受过光训练的涡虫吃，结果后者也发生了对光的退缩反应。Unger（1970—1974）对大鼠脑液中“恐暗素”的研究也得到类似结果。（3）记忆消退实验（Flexner, 1964, 1965）证明，注射嘌呤霉素、抗菌素可以“消退”白鼠迷津学习的记忆，其作用可能是抑制了神经细胞的蛋白合成。以上这些实验均支持了生物化学假设。但生物化学假设同样面对争议，正如卡尔多所说，“用遗传学家和生物化学家所证明的、非常稳定的、实际上不可逆转的机制来解释本质上是易变的、可塑的和可逆的记忆现象是令人吃惊的”。
对于固化长时记忆起到关键作用的海马结构，位于颞叶内侧。Scoville有关H.M.的个案研究清楚地说明了海马在长时记忆的贮存过程中所扮演的角色。H.M.由于癫痫病的不断恶化而被切除了两侧颞叶内侧和海马。手术后，患者立即出现了遗忘症。海马的功能有偏侧化倾向：右海马损伤严重影响了患者非言语材料的记忆、视觉和触觉迷津的学习，以及对于面孔再认及空间位置的记忆；而左海马的损伤则直接损害言语材料、无意义音节和数字的记忆。
颞叶外侧的新皮质对记忆也相当重要。Milner（1972）曾以各种不同的记忆测验，在满足了功能双重分离的条件下，证实了颞叶新皮质的功能偏侧化倾向（见表1–1）：右颞叶切除后，病人对复杂几何图形的记忆、无意义的图形的学习和再认、面孔和音调的再认都显著受损；而左颞叶的切除则只影响病人的言语记忆。1974年，Jones通过记忆表象的研究发现，右颞叶切除的病人和对照组的操作是类似的，左颞叶切除的病人言语记忆的缺陷部分地得到了代偿，而双侧颞叶切除的病人没有能够利用表象进行记忆。总之，颞叶的损伤可使病人失去长时记忆的能力，不论记忆材料以视觉或听觉的方式呈现，都有显著的记忆衰退，而记忆的衰退又与大脑功能的不对称性有明显的交互作用。
表1–1 颞叶切除后，在记忆功能上所表现的双重分离效应
√ 代表记忆正常 ×代表衰退（资料来源：Milner, 1972）
Corsi（1972）证实了额叶与时序记忆关系密切，并存在功能偏侧化现象。他首先呈现一系列由两个词语组成的词对，要求被试记住。随后出示词对，被试必须指出该词对是否出现过。若配对的两个词语都出现过，则必须指出它们出现的先后。结果发现：对于判断词语是否出现过的再认任务，颞叶损伤者略有困难，而额叶损伤者却没有表现出缺失。但是在先后次序的记忆上，额叶损伤者，特别是左侧额叶损伤者表现出了非常显著的障碍。另外，Corsi又以非言语刺激（图画、相片）进行了类似的实验，结果发现再认任务的结果与前一个实验相仿，但对于非言语刺激的时序记忆，额叶损伤者有显著的缺损，而且以右额叶伤者的缺损最为严重。
Warrington和Weiskrantz（1973，1978）的个案研究显示，左侧顶叶受损者在数字广度方面严重受损，但在对词语配对和故事回忆的测验上都表现相当完好，表明左侧顶叶可能与短时记忆有关。Kolb和Milner（1981）的研究报告也显示，左侧顶叶受损者的数字广度远不及右侧顶叶损伤者。虽然颞叶和额叶的左侧损伤都会对数字记忆广度造成损害，但是均不像左侧顶叶受损者那么严重。Warrington和Weiskrantz（1973，1978）对左侧顶叶的功能作了进一步细分。他们发现，失读症患者对听觉通道接收的数字或字母有完好的短时记忆，对视觉通道接收的信息则出现明显的记忆衰退；与此相对，失语症患者听觉短时记忆受损，但视觉短时记忆无显著衰退（Luria, 1968）。由此，Warrington和Weiskrantz（1973）推测，失读症和失语症患者的脑损伤部位可能正是不同通道短时记忆在大脑解剖学上的定位。
图1–8 听觉与视觉短时记忆在大脑皮质的可能定位
（资料来源：Warrington和Weiskrantz, 1973）
在Korsakoff遗忘症患者尸体解剖的报告中，研究者发现，患者的乳头体和穹窿、丘脑内侧部位发生了病变，提示丘脑可能与记忆活动相关。Victor等人曾对82例Korsakoff遗忘症患者进行了病理解剖研究，这些患者普遍出现脑萎缩现象，并伴有乳头体坏死和丘脑背内侧的某些损伤，研究者因而推断，记忆障碍与丘脑背内侧核大细胞群的变性有关。关于丘脑在记忆过程生理机制中的角色，研究者推测，可能人在认识环境时，丘脑起到注意力指向的作用，即丘脑的不同部位能够激活不同的皮层区域，使得机体提取相关的记忆信息。
Kraut（2002）在一项fMRI实验中同时呈现两个词（或图片），要求被试生成另一个相关词，结果发现，对于复杂的联想过程，丘脑激活水平会有显著增强；而且，当同时呈现的两个刺激类型相同时（即均为文字或图片），左侧丘脑更为敏感，而类型不同时，右侧丘脑则更为敏感。可见，丘脑还可能是记忆提取神经回路的重要组成部分，甚至可能在记忆相关高级皮层受损的情况下起到补偿作用（Brunelin et al.，2010）。
在将感觉体验转化为记忆的过程中，杏仁核与海马同等重要。杏仁核复合体与皮质的所有感觉系统有着直接的联系，它沿着记忆通路与丘脑联络，最后又把感觉输入信号会聚起来的神经纤维送进与情绪活动有关的丘脑下部。
就近期fMRI研究结果来看，杏仁核的作用主要发生在记忆的巩固过程中，该部位的激活不仅与海马有关，还与顶叶、额叶等区域相关（Ferry et al.，1999），更有趣的是，杏仁核在记忆过程中与其他区域的相关具有个体差异，例如，在情绪唤醒条件下，女性的情绪记忆更多激活左侧杏仁核，而男性的情绪记忆则更多激活右侧杏仁核（Fox & Cahill, 2010）。
记忆障碍是指记忆机能的失控或失调，表现为识记或回忆发生困难，输入的信息不能贮存或难以检索；或者相反，对先前事件记忆异常的增强。记忆障碍一般分为记忆增强、记忆减退、记忆错误和记忆虚构四种。
记忆增强是指能异常迅速地记住或回忆起大量的事件和详细的经过。病人表现出对很久以前“理应”遗忘的事件和情绪体验的回忆，其中甚至包含一些琐碎的细节。这种记忆障碍一般由躁狂症、偏执型精神病、妄想或服用过量的兴奋剂等引起。
记忆减退，俗话说就是容易遗忘，其严重程度存在个体差异。难以回忆的信息数量相当大时，就称作遗忘症。
创伤性遗忘症是脑震荡综合征的病征之一，它包括顺行性遗忘症和逆行性遗忘症。前者是指忘记了疾病发生以后的事件，近事记忆差而远事记忆依然存在；后者是指将疾病发生以前的某一阶段所熟悉的事件，部分或全部遗忘。逆行性遗忘症的范围只限于震荡前的几分钟或一个小时之内，并会在脑震荡的康复期逐渐恢复。其可能原因是编码的巩固程度不够。最易因为猛烈撞击而造成脑震荡损伤的部位是颞叶和额叶顶端至脑窝的部位。而颞叶的损伤往往波及海马回，这也是脑震荡通常造成短时记忆衰退的原因。
暂时性遗忘症主要表现为暂时性顺行性遗忘症，有时也伴有轻微的逆行性遗忘症以及时空失向，其他认知功能、语言和人面识别都大致完好。这种遗忘症基本上属于良性，能够很快恢复，因此也很难在神经学或通过尸体解剖找出病因。一般推测是由于脑血管如基底动脉或大脑后动脉暂时性阻塞，使海马回或轴结构暂时损伤而导致遗忘。另一种可能原因是颞叶癫痫，颞叶的不规则放电可能损坏海马回而导致暂时遗忘。也有观点认为，这是因为血糖的突然下降所致的心智能力尤其是短时记忆的暂时性衰退。
界限性遗忘症是对过去生活中某一明确阶段的事件或产生过的情感体验全部遗忘。通常这一阶段常有一些本人不愿意回忆或不愿谈及的事情，因此它通常是心因性的。心因性遗忘症常由严重的精神创伤造成的皮质功能失调所引起，或者发生在暂时的剧烈情绪波动之后。
记忆错构症病人在时间记忆上发生混乱，经常将事实上发生在某一时期的事情归入另一时期，并可以有板有眼地加以描述，而且坚信自己所说的完全正确。这种症状多见于更年期综合征、动脉硬化症等。
此类患者当听到某种声音或见到某种情境时，有一种熟悉的感觉，好像以前有过同样的经历，但又不能确切地说出发生在何时何地；或者患者对每天都经历的事件感到陌生，似乎全是新的或从未见过。这种病症常见于颞叶癫痫、中毒、神经官能症和精神分裂症。
患者在回忆过去时，常煞有介事地加入虚构的情节以填补遗忘的那段经历，讲述的往往是实际上并未发生过的、有时甚至极其荒谬的事情。此症往往是Korsakoff综合征患者的典型表现。
本章小结
记忆发生在人类生活的时时刻刻，而关于记忆的思考也贯穿人类文明的整个历史。从先古哲人，到19、20世纪的学者，再到21世纪的心理学家，记忆的研究经历了从哲学向科学演变的过程。我们可以从本章介绍的内容看到它的成果：Ebbinghaus将记忆引入了实验室；Tulving、Anderson、Schacter等将记忆从单一系统向多重系统推进；当前，记忆则成了认知神经科学的宠儿。总之，记忆的研究就如同我们的记忆本身一样丰富多彩，读者可以在接下来的章节中逐一体会。