大人と子供の数週間にわたる画像の長期視覚記憶の運命 パート 1
Dec 04, 2023
長期記憶 (LTM) の視覚記憶の内容と形式は何ですか? それは大人も子供も同じですか？ これらの問題に対処するために、私たちは成人と9-歳児の両方を対象に、視覚的LTMが時間の経過とともにどのように影響を受けるか、また視覚的特徴と意味的特徴が異なる影響を受けるかどうかを調査しました。 学習段階では、参加者は、120 ミリ秒または 1920 ミリ秒の間に 1 回または 2 回提示される何百もの無意味な画像と意味のある画像にさらされました。 記憶力は、学習直後、または 3 週間または 6 週間遅れた後に認識タスクを使用して評価されました。
視覚記憶と記憶の間には切っても切れない関係があります。 視覚記憶とは、画像、色、形などの視覚を通じて獲得される記憶を指し、経験したことの特定の詳細を保存するのに役立ちます。 記憶とは、情報を保存、処理、検索する人々の能力を指します。
記憶にとって視覚的記憶が重要であることは自明のことです。 学習において、私たちは視覚的な記憶を通じて大量の知識、詳細、情報を獲得する必要があります。 これらの知識と詳細をより有効に活用するには、覚えておく必要があります。 この情報をうまく保存できなければ、将来それを使用することが非常に困難になります。
視覚的記憶と記憶は相互に強化し合うことができます。 複数回の観察、記憶、復習を通じて、視覚的記憶の能力を強化し、改善することができます。 同時に、優れた記憶力は、視覚的な記憶をより良く記録し、保存するのにも役立ちます。 したがって、記憶力を向上させたい人にとっては、視覚的な詳細への注意を強化し、復習と演習を継続することも非常に重要です。
つまり、視覚記憶と記憶の間には切っても切れない関係があるのです。 私たちはこれら 2 つの能力に注意を払い、継続的に改善、強化し、生活と学習にさらに役立つようにする必要があります。 視覚記憶を強化すると、記憶能力が向上するだけでなく、記憶の内容をより深く理解できるようになり、勉強や生活がより楽しくなります。 記憶力を向上させる必要があることがわかります。 カンクサにはアセチルコリンや成長因子のレベルを高めるなど、神経伝達物質のバランスも調節できるため、記憶力を大幅に向上させることができます。 これらの物質は記憶と学習にとって非常に重要です。 さらに、肉は血流を改善し、酸素の供給を促進するため、脳に十分な栄養素とエネルギーが確実に供給され、脳の活力と持久力が向上します。
結果は、画像を数週間保持するには、複数回の長時間露光が重要であることを示唆しています。 学習直後に記憶を評価した場合には意味のある状態で利点が観察されましたが、特に画像が 1920 ミリ秒間 2 回提示された場合には、この利点は数週間で消失する傾向がありました。 このパターンは大人と子供の両方に観察されました。 これらの結果を総合すると、画像の LTM の主要なモデルに疑問が生じます。セマンティック情報は、すぐに評価すると LTM での画像のエンコードと維持を強化しますが、これは数週間にわたって LTM にとって重要ではないようです。
前回の旅行の風景、育った部屋の間取り、8歳の時の先生の顔はどのように記憶に焼き付けられていますか? ユニークな視覚的エピソードからのイメージはどのようにエンコードされ、その後統合されて記憶として現れたり、新しい知覚の構築にリサイクルされたりするのでしょうか? 感覚記憶の形成と固定化を研究すると、長期記憶 (LTM) におけるそのような記憶の内容と形式の問題が生じます。 この点において、本研究は、視覚的LTMが時間によってどのように影響を受けるか、また視覚的LTMにおける視覚的特徴と意味的/概念的な情報が週ごとに異なる影響を受けるかどうかを調査することを目的としました。 この質問は大人と子供の両方で検討されました。
密接に関連する分野では、心的イメージに関する文献は伝統的に、LTM におけるイメージのコーディングを説明する 2 つの主要なクラスの仮説に反対してきました。 1 つ目は、LTM (レビュー 1、2) にシンボリック コードが使用されることを前提とした命題の立場を指します。 これらのコードは、知覚的なものとは対照的に、概念的なもの、時には恣意的なものを表します。 この見方では、メモリ内のコーディングは画像の文のような記述になります。 対照的に、機能的等価性仮説は、メモリ内の画像のコーディングが、表現されている情報と同じ構造を持つと仮定します。 このビューでは、LTM を考慮するためにシンボリック コードは必要ありません。 インターフェイスでは、デュアルコード理論は、メモリから画像の表現を取得するときに、アナログ (または知覚コード) と任意のシンボルまたは言語コードの両方が使用されることを前提としています 6,7。
視覚記憶の内容と形式に関する問題は、視覚 LTM の能力と視覚刺激の表現の忠実性の両方を評価することを目的とした研究を通じて、視覚シーンの知覚の分野でも取り上げられています。 1960 年代と 70 年代、大規模な記憶手順を使用した研究により、人間はそれぞれわずか数秒間提示された何千もの画像を記憶する並外れた能力を持っていることが明らかになりました 8,9。 これらの研究は、LTM に保存できる視覚アイテムの数は潜在的に無制限であること、そのような記憶は少なくとも数日間持続すること、そして記憶のパフォーマンスは主にターゲット刺激と同時刺激 (フォイル刺激) の間の区別に依存すると結論付けています。記憶課題（例：認識）１０． それにもかかわらず、使用された刺激間の実質的な視覚的および意味的不均一性のため、これらの研究は視覚記憶の LTM へのコーディングに関する関連情報を提供しませんでした。
数十年後、変化盲目と不注意失明の現象を報告した研究を受けて、この問題は新たな関心を集めました11。 視覚入力の大幅な変化さえも検出できないという劇的な無能さにより、多くの著者は、現実世界の刺激に対する記憶表現は貧弱で、まばらで、不安定で、視覚的な詳細が欠如していると主張しました12-16。 2000 年代初頭の影響力のある理論では、visualLTM の表現は要点に似ており、意味論的であると仮定されました (例 17)。 この立場は後に検討され、覆されました。 強制選択パラダイムまたは長時間曝露のいずれかでテストされた場合に参加者が変化を検出する能力は、視覚的エピソードが要点だけでなく「視覚的」（または知覚的）情報を含むより完全な記憶痕跡を残すという強力な証拠を提供しました18。 その後、大規模な記憶研究によってこの結論が強く支持され、visualLTM にはオブジェクトやシーンの視覚的な詳細を保存できる膨大な容量があることが示されました (レビュー用 19,20)。
たとえば、最初に 2500 個の物体に 3 秒間さらされた参加者は、ターゲットとフォイル刺激が異なるカテゴリに属している場合、2 強制選択認識タスクで 92% の成績を達成しました。同じ基本レベルのカテゴリに属している場合は 88% でした。同じオブジェクトが異なる状態またはポーズで提示された場合は 87% でした21。
それにも関わらず、何が画像を記憶に残るものにするかを決定することを目的とした最近の研究では、特徴性、非定型性、感情的価値、意味的属性などの高レベルの特性がその記憶に強く寄与していることが示唆されています。 対照的に、顕著性、色、その他の単純な画像特徴などの低レベルの画像プロパティは、比較的弱い寄与をします22-24。 意味論のない物体は記憶性の予測には効果的ではないかもしれないが、物体や写真に関連付けられた意味論的ラベルの存在により記憶力が向上する可能性がある。 たとえば、各画像に単一のラベル (つまり、単一の要点) を提供できる可能性は、画像を記憶に残るものにするもののほとんどを説明できる可能性があります22。 したがって、シーンの意味論は記憶の主要な基盤となります。
これまでのところ、VLTM のほとんどのモデルと理論は、メモリ内の視覚表現を取得するために使用されるコーディングにおいて、知覚的特徴よりも概念的な特徴を重視しています 25-29。 「知覚的に豊かで特徴的であるだけでは、VLTM をサポートするには十分ではない可能性があります。(…) VLTM 表現は階層構造になっており、概念的またはカテゴリ固有の機能が階層の最上位にあり、知覚的またはよりカテゴリ一般的な機能が階層の下位レベルにあります。」 (Bradyら、2011、p1919）。 Mary Potter (2012a、p128) によれば、「いくつかの特定の視覚情報は残りますが、時間の経過に伴う写真の知覚表現と記憶表現の形式と内容は、概念的な情報が早期に抽出され、LTM に残るもののほとんどを決定することを示しています。」
しかし、視覚的LTMに関するほとんどの研究では、記憶の内容は学習直後または翌日に検査されました。 したがって、画像の記憶がどのように進化するかという問題は未解決のままです。しかし、この問題は、視覚的表現がどのように変換され、視覚的記憶に統合されるかを決定するために重要です。 このフレームワークにおいて、この研究の目的は、視覚的および意味的特徴が遅延によってどのような影響を受けるかを調査し、「概念的な情報が早期に抽出され、LTM に残るもののほとんどを決定する」という仮説が数回を超えて持続する記憶にまで及ぶかどうかをテストすることでした。数週間。 この仮説は、成人と 9 歳児の両方で検証されました。
生涯にわたる記憶の発達に関する文献は、記憶の多くの側面、特に作業記憶 30 と宣言的記憶 31,32 において、発達に大きな違いがあることを示唆しています。 それにもかかわらず、視覚認識記憶は通常、初期に出現した記憶形式であると考えられており、生後最初の数か月から測定できます 33。 Brady らによって開発された資料の短縮版を使用します。 (2008)、Ferrara、Furlong、Park、Landau 34 は、アイテムの数の多さと認識に必要な詳細レベルの両方の点で、4 歳児による印象的な視覚記憶能力を報告しました。 画像の数は成人を対象に行われた実験よりも大幅に少なかったが、結果のパターンは同様であった。 しかし、画像の記憶が数週間にわたってどのように進化したか、またこの進化が発達全体で異なるかどうかを調べた研究は、あったとしてもほとんどありません。
この枠組みでは、成人と9歳児の両方において、画像が意味のあるものであるか無意味であるかに応じて、画像の認識がどのように進化するかを調査しました（図1）。 意味のある画像とは、現実世界の風景や物体の写真でした。 これらはラベル付けが簡単であると考えられていました (つまり、要点が自動的に抽出されると考えられていました)。 意味のない画像とは、抽象絵画、フラクタル画像、または複雑な幾何学図形であり、アプリオリに意味を持たないと考えられていました。 この仮定はパイロット実験で検証されています。 この実験では、参加者は学習段階中に 1 回または 2 回提示された画像に 1 つのラベルを付ける必要がありました。
その結果、2 回提示された意味のある画像に対して、参加者は 85% の確率で同じ 1 つのラベルを提示したことがわかりました。 逆に、意味のない画像にラベルを付けるのははるかに困難であり、このラベルが 2 つの露光間で一致するのは 35% の確率にすぎませんでした。さらに、このラベルは主に画像の全体的な色のパターンに関連しており、同じでした。ラベルはさまざまな画像に使用されました。 したがって、この研究の枠組みでは、単一のラベル（つまり、単一の要点）で指定できる意味のある画像と、現実世界から派生したものではなく、要点が与えられていない無意味な画像を考慮しました。事前に抽出され、自動的に抽出されません。
実験には 2 つのフェーズが含まれていました。 学習段階では、参加者は何百もの無意味な画像と有意義な画像にさらされました。 視覚記憶に関するほとんどのモデルは、RapidSerial Visual Presentation (RSVP) 手順または大規模記憶手順 (たとえば、両方の手順を組み合わせたもの、35、36 を参照) を使用した研究に基づいているため、2 つの曝露期間を調べました。 実際、この文献に基づくと、曝露期間は記憶性能、特に視覚的特徴と意味的特徴の抽出に異なる影響を与えるようです。 したがって、変更ブラインドネスは、視覚的な詳細に対するメモリ制限ではなく、エンコード時間の不足や各オブジェクトへの注意の不足が原因である可能性があります37。
期間に強い影響を与えると想定したため、画像は学習フェーズ中に 120 ミリ秒または 1920 ミリ秒のいずれかで表示されました。 また、暗記において重要な役割を果たす可能性がある別の要因、つまりイメージの反復の影響も調べました。 実際、私たちは 1 回の露光では画像を非常に長期間メモリ内に保持するには不十分である可能性があると予想していました。 したがって、画像は学習段階中に 1 回または 2 回提示されました。
学習段階の直後、または 3 週間または 6 週間遅れた後、参加者の記憶は、新旧の無意味な画像と意味のある画像を含む認識タスクを通じて評価されました。新しい意味のある画像の中には、基本的な画像に属するものもありました。学習段階では使用されなかったレベルのカテゴリ (新しい画像) と、学習段階ですでに使用されている基本レベルのカテゴリ (模範的なルアー) に属するものもあります。 これを図 2 に示します。
参加者はまず画像が古いか新しいかを判断し、次に4-ポイントの信頼度スケールを使用して自分の回答にどの程度自信があるかを示すように求められました（「自信はありますか？1= 単なる推測です、2 =よくわからない、3 =自信がある、4=とても自信がある）。意味のある条件と無意味な条件で異なる応答バイアスが存在する可能性があることを考慮して、意味のある条件と無意味な条件を比較するための最も適切な尺度を決定することを目的として、これらの信頼度評価を収集する 38.信号検出理論 (SDT) から導出された受信機動作特性曲線 (ROC) は、データに適用する最適なモデルを提供するのに役立つはずです39。
意味情報が早期に抽出され、LTM28 に残るもののほとんどが決定されるという仮説は、次の 4 つの予測につながります。(1) 非常に短時間の露出では、意味のある画像のみが認識にアクセスできるはずです。 (2) 意味のない画像は、意味のある画像よりも数週間で忘れられやすいはずです。 (3)模範的なルアーに対する誤認識は、新しい画像に対する誤認識よりも多くなるはずであり、この影響は時間の経過とともに増加するはずです。 実際、要点だけが数週間にわたって保持されている場合、古い画像と模範的なルアー画像の間でますます混乱が観察されるはずです。 (4) 発達面に関しては、子どもたちの成績が低いことが予想されました。 それにもかかわらず、子供の視覚記憶に関する文献を考慮すると、同様の結果パターンが 9 歳児と成人でも観察される可能性があります 33,34。 この分野の文献が弱いことを考えると、この問題は依然として非常に探索的なものである。
結果と考察
認識タスクで観察されるヒット（つまり、画像が古く、参加者の応答が古い場合）と誤報（FA、つまり、画像が新しく、参加者の応答が古い場合）は、画像の種類、露出時間に応じて異なります。 （120 対 1920 ミリ秒）、曝露回数（1 対 2）、遅延（即時対3-週間対6-週間）、参加者の年齢（大人対子供） ）は、補足資料の表S1およびS2に示されています。 信頼度評価から導出された各条件の ROC 曲線も、補足資料の図 1 と 2 に示されています。 S1とS2。
zROC (ヒットの Z スコアと座標としてプロットされた FA に対応) を調べると、ほぼ常に 1 とは異なる傾きが明らかになり、参加者の応答における不等分散のガウス分布が示唆されました。 したがって、da38 の識別可能性尺度を使用して認識精度を計算しました。 各日は、各参加者、画像の種類 (意味のないものと意味のあるもの)、および曝露条件 (120 対 1920 ミリ秒および 1 対 2 の曝露) の誤報とヒット率から個別に計算されました。 毎日は、各条件の zROC の傾きによって補正されました。 Te da は次のように計算されました。
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