Minnet grundläggande principer Sensory memory Short-term memory Long-term memory (kap 5-6) Tobias.Johansson@hkr.se Vad är minne? Inkodning, lagring, återhämtning, och användning av information. Minnet är inte en process, utan många. Information kodas in och lagras. Informationen som kodas in kan representera föremål, tankar, händelser, förmågor, o s v. Vikten av minne Minnet är centralt för att vi ska kunna fungera överhuvudtaget. På vilka sätt har ni använt minnet idag? Minnet kan brytas ner på många olika sätt. T ex Clive Wearing. Kan ej minnas nya händelser. Upplevs som att han återfår medvetandet om och om igen. 1
Modal model of memory (Atkinson & Shiffrin, 1968) Sensory memory Kort minne (< 1 s) för sensorisk information. Tomtebloss-effekten. Film. Sperling (1960) Genialt experiment för att studera visuellt sensory memory (the visual icon). 82 % korrekt vid partial report, immediate tone. Alltså, 12 x 0.82 = ca 10 bokstäver fanns tillgängliga, trots att whole report bara gav ca 4-5 bokstäver. 2
Sensory memory är troligtvis viktigt för att: Ta in information som ska processas (väldigt mycket registreras i sensory memory) Hålla information kort tid innan processandet börjar Skapa kontinuitet, fylla i när stimulans avbryts. Hur kan man demonstrera skillnad mellan STM och LTM? Genom att visa att olika manipulationer påverkar de båda systemen olika (jmfr. dissociering). Det räcker inte att säga: STM är minne över kort tid och LTM är minne över lång tid Det skulle kunna vara en effekt av ett och samma system (vi återkommer till detta). Seriepositionskurvan. Olika typer av kodning. Neuropsykologiska skillnader. Primacy beror på LTM Recency beror på STM De båda påverkas olika av olika manipulationer (dubbel dissociering). 3
Olika typer av kodning Information kan representeras på olika sätt. Fonologiskt. Visuellt. Semantiskt. I STM sker kodning primärt fonologiskt (Conrad, 1964), men kan också ske visuellt och semantiskt (Wickens et al., 1976). I LTM sker kodning primärt semantiskt (Sachs, 1974). Neuropsykologiska skillnader Dubbel dissociering mellan STM och LTM. STM LTM H.M. Ok Ej ok K.F. Ej ok Ok Egenskaper STM Normalt fungerande STM är väldigt viktigt. Kapacitet 5-9 items (t ex digit span). Kan utökas genom chunking. Chase and Simon (1973) Varaktighet 20 s. Brown-Peterson task. Decay vs. Interference. 4
Problem med modal model Hur kan information hamna i LTM utan ett fungerande STM? Hur sker olika typer av bearbetning i STM? Vilken effekt har olika typer av bearbetning för minnesprestation? Working memory Ett begränsat system för tillfällig lagring och aktiv bearbetning av information till stöd för olika komplexa uppgifter. Working memory består av flera delar. Ej bara lagring, utan även bearbetning och manipulation. Komponenter Phonological loop Håller fonologisk information aktiv. Viktig för att hålla reda på t ex talad information. Även viktig vid språkinlärning. Visuospatial sketchpad Håller visuell och spatial information aktiv. Viktig när vi tänker i bilder eller utför spatiala uppgifter, t ex att läsa en karta. Central executive Koordinerar de övriga systemen. Hämtar info från LTM. Dirigerar uppmärksamhet, planering etc. 5
Stöd för phonological loop Phonological similarity effect Sämre minne för ord som låter likadant. Word-length effect Bättre minne för korta än längre ord. Articulatory suppression Att upprepa ett ord när man kodar in andra ord tar upp resurser och ger sämre minnesprestation. Articulatory suppression (AS) AS eliminerar word-length-effekten. Orsak: korta ord kan ej längre upprepas mer än långa ord. AS eliminerar även phonological similarity-effekten om man läser orden själv, men inte om man får orden upplästa. Visuospatial sketchpad Brandimonte et al. (1992). Hur påverkas uppgifter som kräver visuella resurser av inkodningsmanipulationer av phonological loop? 1) inte alls eftersom det rör sig om olika system. 2) uppgiften görs bättre, om manipulationen gör att inkodningen blir mer visuell. 6
Uppgift, säg vad bilden blir när den högra figuren tas bort? (den vänstra ej synlig när uppgiften görs). 1) Working memory-uppgift. 2, 3, 4) Long term memory-uppgift. 4 även med articulatory suppression (la, la, la). La, la, la gör att man kodar in mer visuellt, och därför kan utföra uppgiften lättare sedan. Stöd för visuospatial sketchpad. Working memory och hjärnan Working memory är framför allt relaterat till prefrontal cortex. Får input från många olika håll, syn, hörsel, rörelser etc, som sedan kan föras vidare till långtidsminnet via temporala cortex. T ex spatial information i delayed-response task. Observation Delay Response Apor utan prefrontal cortex kan inte välja korrekt över slumpnivå. 7
Neuron hos apor i delayed-response task Neuron i prefrontal cortex. Svarar även över delayperioden. Informationen hålls kvar över tid. Andra neuron kodar för andra platser. Hur upplever man minnesproblem? Patient med frontallobskada direkt vs. reflekterande medvetande. - Hur är ditt minne? - Bra. - Hur tror du att andra bedömer ditt minne? - Dåligt. - Tror du dom har rätt eller fel? - Rätt. - Varför? - Därför att dom inser det jag inte inser. Ja, precis så. Jag inser inte vad dom inser. Dom inser ett problem som jag inte inser. - Så på samma gång är du medveten om att ditt minne är bra och dåligt. Är inte det ganska bisarrt? - Jo, men det är precis så. När jag tänker på mitt minne, eller min förmåga att göra saker, så tycker jag att jag är helt normal. Men när jag ser hur min fru eller mitt barn ser på mig och reagerar, så förstår jag att jag det finns nåt i mitt beteende som dom, men inte jag, är medveten om, något som dom inser men inte jag. - Och du tror att dom har rätt? - Ja, dom har rätt. - Hur kan du vara säker? Dom kan ha fel. - Tja, det är jag som har en skada i huvudet, inte dom. Långtidsminne (LTM) Lagring av information över lång tid. Inkluderar dom tidigaste minnen såväl som saker som hände för 1 minut sedan. Tidigare minnen oftast mindre detaljerade. Samverkar med working memory för att skapa mening. LTM bidrar med bakgrundsinformation som vi inte tänker på medvetet. 8
Alla vardagliga konversationer förutsätter enorma mängder bakgrundsinformation. (Vilket är en anledning till att klassisk AI inte är lika populärt längre.) Olika typer av LTM (Squire, 2004) Episodiskt minnessystem (Tulving) Exempel på evidens K.C. minns inte en enda händelse! Bevarat semantiskt minne, i viss utsträckning. Hjärnavbildning HERA (Hemispheric Encoding/Retrieval Asymmetry). Vänstra prefrontala cortex episodisk inkodning/semantisk återhämtning. Högra prefrontala cortex episodisk återhämtning. Frontalloben sen evolutionär struktur. Mental time travel. 9
Problem med dissociering Ett fundamentalt problem: Dissociering (enkel och dubbel) implicerar inte olika system (Dunn & Kirsner, 1988). Kinder & Shanks (2003) single system model. Reproducerar dissociering mellan priming och igenkänning. Ratcliff et al. (1995). Genererade data utifrån en process. Dissocieringsmetoder (PDP) indikerar felaktigt att de skapats från två processer. Evidens för distinktion mellan episodiskt och semantiskt minne T ex fallstudier där de båda typerna av minne är dissocierade. Schacter (1996) Frederick (Alzheimers). De Renzi et al. (1987) italiensk kvinna (Encephalitis). Episodiskt och semantiskt minne interagerar Även semantiska minnen startar som episodiska minnen. Semantisk information kan slutledas från episodiska minnen. Semantisk kunskap kan påverka episodiska minnen. 10
Implicit minne - När tidigare upplevelser har en omedveten påverkan. - T ex H.M. och mirror drawing. Picture identification (Warrington & Weiskrantz, 1968) Uppgift: identifera bilden. Ju mer träning desto bättre prestation. Amnesi - inget minne av att ha sett bilderna innan intakt repetition priming. Implicit effects on subjective experience (Jacoby et al., 1988) 1) Lyssna på meningar. 2) Lyssna på meningar inbäddade i brus. Hälften nya, hälften gamla. Ange hur starkt bruset är. Bruset upplevs som lägre för gamla meningar än för nya meningar, eftersom de gamla meningarna är lättare att identifiera (man har hört dom innan). Deltagarna kan dock inte bortse från den influensen. 11
Varför implicit minne? Hur vet man att effekterna är implicita? Amnesipatienter har inget minne av att ha sett stimulusmaterialet innan. Med vanliga deltagare kan man t ex: Använda indirekta test. Konstruera uppgifter som utförs snabbt (identifiering t ex). Använda Process dissociation procedure. Olika influenser på minne Recollection att minnas kontextuella detaljer. Hmm, jag känner igen honom aha, det var han jag pratade med på festen förra veckan. Han var otrevlig, jag undviker honom. Familiarity känsla av bekantskap. Hmm, jag känner igen honom *går fram* Har inte vi setts förut? I många situationer ger recollection oss förmånen av diskriminativ kontroll över vårt beteende på ett annat sätt än familiarity. Process dissociation procedure (PDP) (Jacoby) Opposition logic: Ställ medvetna och omedvetna influenser mot varandra. T ex: 1) Studera ord (t ex trädgård). 2) Testuppgift, ordkomplettering (t ex trä ). Grupp A: komplettera med gammalt ord, eller vad som helst (inclusion). Grupp B: komplettera ej med gamla ord (exclusion). Grupp C: komplettera med vad som helst (ingen instuderingsfas, baseline). Beroende variabel: komplettering av gamla ord. B < A = medveten kontroll. B > C = omedvetna influenser. Proceduren tillåter både medvetna och omedvetna influenser. 12
Jacoby et al. (1993) Studera ord. Kompletteringstest. Inclusion, exclusion, full vs. divided attention (i träningsfasen). Medvetna influenser försvinner vid divided attention (I vs. E). Omedvetna influenser försvinner ej vid divided attention (E vs. B). Beräkning av medvetna och omedvetna influenser 13
Jacoby et al. (1993) ordkomplettering. Uppskattning av medvetna och omedvetna influenser. Remember-know Jacobys studier pekar på två komponenter vid igenkänning: Recollection (Remember) Familiarity (Know) Remember-know-proceduren (Tulving) innebär att direkt fråga om detta. Ger upphov till liknande resultat som Process dissociation procedure. Bekanta påståenden är nog sanna. Begg et al. (1992). 1) inlärning av namn. 2) påståenden paras med namn, vissa namn från del 1, de med namn från del 1 är sanna, de andra är falska. 3) Test: ange om påståendet är sant eller falskt (utan namn). Propaganda effect Deltagarna ger högre bedömningar till False old än till New. De borde ge låga bedömningar om de minns vilken källa som parades med påståendet innan. Men eftersom påståenden är gamla, så processas de lättare, vilket attribueras till sanning. San ningsb ed öm n ing 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 True old False old New [Propagandaeffekt kan också fås genom att direkt manipulera fluency (Reber et al., 1999).] 14
Procedural memory Implicit i bemärkelsen att vi ofta inte kan redogöra för hur vi gör vissa saker. Ofta bevarat vid amnesi. Inkodning och minne Minnesprocesser delas ofta upp i 3 steg: Inkodning (encoding) Lagring (storage) Återhämtning (retrieval) Minnet är inte en process, utan är beroende av olika processer i alla 3 stegen. Levels of processing (Craik & Lockhart, 1972) Minnesprestation är beroende av inkodning. Djup bearbetning bra minnesprestation. Ytlig bearbetning dålig minnesprestation. Craik och Tulving (1975). Deltagarna svarar på frågor om ord. Visuellt, auditivt, semantiskt. Djupare 15
Problem med levels of processing Svårt att definiera djup utan att det blir cirkulärt. Djupt processande tar inte alltid längre tid. Ytligt processande kan ge bättre minnesprestation. Återhämtningsförhållanden (retrieval conditions) spelar stor roll. Levels of processing kan öka antalet fel: Whittlesea och Kronlund (2005) Uppgift: processa ord djupt eller ytligt, vissa ord en gång, andra två gånger. Test: säg om ordet har visats en eller två gånger tidigare. Ytterligare inkodningsfaktorer Skapa associationer med befintlig information. Tidigare kunskap och händelser. Bilder. Självreferens. Organisering av information. 16
Bransford och Johnson (1972). Se bild, läs text, försök minnas text. If the balloons popped the sound wouldn't be able to carry since everything would be too far away from the correct floor. A closed window would also prevent the sound from carrying, since most buildings tend to be well insulated. Since the whole operation depends upon a steady flow of electricity, a break in the middle of the wire would also cause problems. Of course, the fellow could shout, but the human voice is not loud enough to carry that far. An additional problem is that a string could break on the instrument. Then there could be no accompaniment to the message. It is clear that the best situation would involve less distance. Bra minne Dåligt minne Then there would be fewer potential problems. With face to face contact, the least number of things could go wrong. Hur lagras information i hjärnan? Tidig forskning engram (Lashley). Minnen verkar inte lagras på ett särskilt ställe i hjärnan. Long-term potentiation (LTP) Strukturella förändringar i synapser som gör att celler eller grupper av celler lättare avfyrar till ett stimulus efter upprepad presentation. Kan vara långvariga effekter. Iden lades fram först av Hebb, och är dessutom en ganska vanlig inlärningsmekanism för konnektionistiska modeller. 17
Neuralt nätverk (förenklat) Exempel på att lära ett neuralt nätverk två st ordpar. Hebbian learning rule: Δw ij = x i x j = 0.5, threshold = 1. Paired presentation: smoke (1100) - sun (1010) door (0111) - bicycle (1001). Sun Smoke 1 0 1 0 1 0.5 0 0.5 0 1 0.5 0 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Bicycle Door 1 0 0 1 0 0.5 0 0.5 0 1 1 0 0.5 0.5 1 0.5 0 0 0.5 1 0.5 0 0 0.5 The network can now produce sun in response to smoke, and bicycle in response to door. Output activation pattern when presenting smoke at input: 1010 (sun). Ex: Node 1 = (1*0.5) + (1*1) + (0*0.5) + (0*0.5) = 1.5. Greater than 1 = activation. 18
Amnesi Minnesnedsättning p g a hjärnskada eller sjukdom. Vanliga orsaker: olyckor, operationer, virus, syrebrist i hjärnan, ECT, Alzheimers. Anterograd amnesi Retrograd amnesi Skada Tid Viktiga strukturer vid amnesi: Hippocampus, amygdala, olika områden av temporala cortex. Olika delar av temporala cortex är kritiska för input av information som kan integreras i andra strukturer och forma basen för explicita minnen. H.M. Hippocampus (plus en del andra strukturer) bortopererade p g a epilepsi. -Resulterade i allvarlig anterograd amnesi. - Bevarad IQ. - Bevarat implicit minne. - Bevarat STM. - I princip inget episodiskt minne för händelser efter operationen. - Andra studier visar att aktivering i temporalloben vid inkodning är relaterat till bättre minnesprestation (Brewer et al., 1998). 19
Återhämtning av information i LTM Hur kommer det sig att vi glömmer? Decay informationen bleknar. Interference ny information ersätter gammal. Retrieval failure information är inte tillgänglig för tillfället. Decay är svårt att demonstrera. Interference förekommer troligtvis inte på det sätt och i den utsträckning man tänkte sig förr. Mycket talar för Retrieval failure och vikten av retrieval cues. Tulving och Pearlstone (1966) Två grupper med samma inlärningsfas, men olika minnestest. Availaibility/Accessibility Retrieval cues Mäntylä (1986) Generera associationer till ord. Minnestest. 20
Transfer-appropriate processing Om processande under inkodning matchar det under återhämtning, så ökar minnesprestation. Encoding specifity Minnesrepresentationer inkluderar även kontext, inte bara isolerade händelser. Därmed kan kontexten utgöra retrieval cues senare. Miljö. Språk. Stämningsläge. Dofter. Ljud.. o s v Igenkänning vs. Recall. Godden och Baddeley (1975) Studera ord under vatten eller på land. Recall-test under vatten eller på land. Vad har vi gått igenom dag? Sensory memory Working memory Long-term memory Framför allt episodiskt minne, implicit minne, inkodning, lagring, och återhämtning av information. 21
Att tillämpa Elaborera Organisera Associera Pausa Variera inkodningsmiljö (fast ur koncentrationssynpunkt kan det vara bättre att ha en fast plats). 22