Соотношение хранения и переработки информации в рабочей памяти

Величковский Борис Борисович Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Рабочая память (РП) представляет со­бой систему когнитивных процес­сов, обеспечивающих оперативное хранение и переработку информации. Значение РП для познания можно продемонстрировать на примере вычислений «в уме». В этом случае ресурсы рабочей памя­ти привлекаются для хранения операндов, промежуточных и основных результатов, а также для применения арифметических операций к оперативно удерживаемым данным. Как система оперативного хране­ния и переработки информации РП зани­мает центральное место во многих совре­менных теориях познания (Baddeley, 2012; Bargh, 2005; Белова и Малых, 2013). Это связано с тем, что фундаментальной осно­вой когнитивных теорий является идея о психике как системе сбора и переработ­ки информации и построения модели мира на этой основе (Найссер, 1981). Поэтому неудивительно, что рабочая память, предъявляющая «эксклюзивные права» на переработку информации человеком, претендует на роль системы, опосредую­щей познавательную деятельность.

Важная роль РП в реализации познава­тельной деятельности проявляется в на­личии выраженных корреляций между ее индивидуальными характеристиками и эффективностью различных видов слож­ной деятельности. В частности, объем РП коррелирует с эффективностью обуче­ния иностранным языкам и языкам про­граммирования, с пониманием текстов, со способностью к умозаключениям и управлению сложными техническими си­стемами (Engle & Kane, 2004). Эти эмпи­рические связи кульминируют при нали­чии сильных корреляций между объемом рабочей памяти и текучим интеллектом gF (Ackerman et al., 2005). До 50% дисперсии способности к решению новых, интеллек­туально-сложных задач может быть объ­яснено индивидуальной изменчивостью РП. Хотя эти связи носят корреляционный характер, их существование заставляет исследователей обращать пристальное вни­мание на рабочую память, ее механизмы и структуру.

Современные исследования РП долгое время испытывали влияние модели рабо­чей памяти А. Бэддели (Baddeley, 1986). Эта модель предполагает выделение в структу­ре РП подсистемы, ответственной за пе­реработку информации, контроль оперативного хранения и контроль внимания (центральный исполнитель), а также ряд подсистем хранения информации (фонологическая петля, зрительно-пространст­венный блокнот, эпизодический буфер). На сегодняшний день существует несколь­ко альтернативных моделей рабочей па­мяти, развивающих представления о роли процессов внимания в ней (Cowan, 1999), о дифференциации различных актива­ционных состояний оперативно удержи­ваемой информации (Oberauer, 2009), а также о значении разделения ресурсов хранения и переработки в реализации ее функций (Barroillet & Camos, 2007). Все существующие модели РП сходятся в том, что ее функционирование основывает­ся на совместной реализации функций хранения и переработки информации. В настоящей работе рассматриваются во­просы возможной организации такого взаимодействия.

Хранение и переработка в рабочей памяти

Совместная реализация функций хранения и переработки в РП являет­ся основой ее определения (Daneman & Carpenter, 1980). Рабочая память, по­нимаемая как кратковременная память, т.е. как система оперативного хранения без реализации функции переработки, неспособна играть центральную роль в обеспечении познавательной деятель­ности (на что претендует конструкт РП). Это проявляется в наличии расхождения между эффектами индивидуальных ха­рактеристик кратковременной памяти и РП. Так, не обнаруживаются выражен­ные связи основного средства оценки объема кратковременной памяти – циф­рового охвата (который используется, например, в шкале интеллекта Векслера) с общим интеллектом. Добавление к зада­че удержания набора цифр задания пере­работки информации позволяет рассчи­тать показатели объема РП, выраженно коррелирующие с общим интеллектом (Величковский, 2014). Таким образом, совмещение хранения и переработки яв­ляется конституирующим признаком ра­бочей памяти, как системы, опосредую­щей познавательную деятельность.

Можно выделить несколько направ­лений исследований, проблематизиру­ющих взаимосвязь функций хранения и переработки в РП. Основная дихото­мия, различающая эти подходы – это дихотомия зависимости/независимости хранения и переработки в РП. Первый вопрос: зависят ли хранение и перера­ботка друг от друга или же они реали­зованы как независимые, изолирован­ные функции? Если они зависят друг от друга, то второй вопрос: каков харак­тер этой зависимости? Ниже будут рас­смотрены сначала направления, трак­тующие хранение и переработку как взаимодействующие функции, затем на­правления, трактующие хранение и пе­реработку как независимые функции. Потом будет рассмотрен эмпирический подход к проблеме зависимости/незави­симости хранения и переработки.

Первое направление рассматривает хранение и переработку как функции, взаимодействующие на основе разделе­ния единого «когнитивного ресурса». В рамках этой концепции представляется, что один и тот же ограниченный ресурс должен выделяться для осуществления и хранения, и переработки. Очевидно, что в этом случае реализация одной функции приводит к затруднениям в реализации другой функции – обе функции выступа­ют по отношению друг к другу в качест­ве «дополнительных задач». Увеличение объема хранения приводит к снижению эффективности переработки и наоборот. Такие представления развивались, напри­мер, в работе М. Daneman и Р. Carpenter, в которой впервые был реализован прин­цип совмещения функций хранения и переработки для создания теста на опреде­ление объема рабочей памяти (Daneman & Carpenter, 1980). Концепция разделе­ния ресурсов, очевидно, перекликается с концепцией внимания как резервуара не­специфических когнитивных ресурсов Д. Канемана (2006) и разделяет с ней методологические проблемы операциональ­ного определения понятия ресурса.

Концепция разделения ресурсов по­лучает эмпирическое подтверждение в рамках второго направления исследо­вания, трактующего хранение и перера­ботку как взаимодействующие функции рабочей памяти. Это направление за­ключается в изучении эффекта порядка стимула и эффекта времени переработ­ки, обнаруживаемых при выполнении тестов на определение объема РП. Впер­вые эти эффекты были показаны в ра­боте J. Towse с коллегами (Towse et al., 1998). Эффект порядка стимула состоит в том, что объем хранения в РП увели­чивается, если продолжительность пере­работки в ходе выполнения теста снижается. Эффект времени переработки заключается в том, что скорость перера­ботки снижается к ее концу.

Оба эффекта указывают на отрицатель­ную корреляцию между функциональны­ми возможностями хранения и перера­ботки в рабочей памяти. Эффект порядка стимула может быть связан с тем, что, если в конце выполнения теста переработка за­нимает меньшее время, т.е. для нее требу­ется меньше ресурсов, то эти ресурсы мо­гут быть выделены для удержания новых элементов информации в дополнение к тем, которые уже содержаться в РП. Та­ким образом, общий объем хранения в рабочей памяти будет увеличиваться. Эф­фект времени переработки может быть связан с тем, что к концу выполнения те­ста увеличение количества удерживаемых в РП элементов приводит к выделению до­полнительных ресурсов для хранения ин­формации, что приводит к нехватке ре­зервов для переработки и к снижению ее эффективности. Таким образом, оба эф­фекта объясняются с позиции разделения единого неспецифического ресурса меж­ду функциями хранения и переработки в РП. Обе функции в этом случае оказыва­ются зависимыми друг от друга.

Альтернативное направление иссле­дований исходит из признания незави­симости функций хранения и перера­ботки (Towse & Hitch, 1995; Barrouillet & Camos, 2007). Его авторы предполагают, что необходимые для реализации этих функций ресурсы разделяются между ними на основе некоторого алгоритма их переключения. Например, при вы­полнении тестов на определение объ­ема РП ресурсы направляются сначала на функцию хранения, затем переключаются на реализацию функции пере­работки, потом переключаются на реа­лизацию функции хранения и так далее. Таким образом, в ходе выполнения зада­ния не происходит разделение единого ресурса между хранением и переработ­кой в той или иной пропорции, а имеет место систематическое переключение ресурсов между ними. При этом возни­кает снижение объема хранения при интенсивной переработке, вследствие угасания активированной в рабочей па­мяти информации в то время, когда не­обходимые для ее реактивации ресурсы переключены на переработку. Очевидно, что при такой трактовке ресурсы РП по­нимаются как ресурсы внимания.

Ярким примером такого подхода яв­ляется модель основанного на време­ни разделения ресурсов П. Барруиллэ (Barrouillet & Camos, 2007). Эта модель предполагает, что ресурсы рабочей па­мяти выделяются на реализацию фун­кций хранения и переработки поочеред­но. При этом хранение обеспечивается ресурсами тогда, когда они не заняты обеспечением переработки. Если ресур­сы переключены на переработку, храня­щаяся в РП информация угасает. Когда ресурсы переключены на хранение, они могут быть использованы для реактива­ции хранящихся в рабочей памяти элементов информации, препятствуя их угасанию. Эта концепция получила эм­пирическое подтверждение в серии эк­спериментов, в которых использовались задания на определение объема РП, со­четающие хранение набора элементов и очень простую, высокоавтоматизированную задачу переработки. Казалось бы, такая задача переработки совершен­но не требует когнитивных ресурсов и поэтому хранение не должно страдать от нехватки ресурсов (согласно моде­ли разделения ресурсов). Такая карти­на действительно наблюдается, однако, только если задача переработки подает­ся с невысокой скоростью. При высо­кой скорости подачи стимуляции в зада­че переработки, объем хранения резко снижается. Эти результаты свидетель­ствуют о переключении ресурсов меж­ду хранением и переработкой в рамках определенных интервалов времени.

Еще одно направление в исследовании взаимодействия функций рабочей памя­ти – это сопоставление совместного и изолированного выполнения заданий на хранение и переработку. Это направле­ние так же, как и предыдущее, читает хра­нение и переработку независимыми функциями РП. Например, S. Duff и R.Logie показали, что совмещение заданий на хранение и на переработку информации снижает эффективность их выполнения не более чем на 30%, по сравнению с их изолированным выполнением (Duff & Logie, 2001). При этом у большинства испытуемых вообще не наступало никакого снижения эффективности выполнения заданий при их совмещении. Возника­ющее же у части испытуемых снижение (интерференция двойной задачи) может быть объяснено трудностями координа­ции их выполнения и возможной кон­куренцией за разделяемые структурные ресурсы. В пользу этого также свидетель­ствует тот факт, что снижение сходства между заданием на хранение и задани­ем на переработку приводит к редукции снижения эффективности совместного выполнения заданий по сравнению с их изолированным выполнением. Все эти эффекты говорят о том, что хранение и переработка являются независимыми функциями, а их взаимодействие носит опосредованный характер.

Последним, чисто эмпирическим и не отягощенным теоретическими пред­почтениями направлением является из­учение корреляционных взаимосвязей эффективности хранения и перера­ботки информации в рабочей памяти. В целом ряде исследований этого на­правления были получены результаты, противоречащие гипотезе о разделении ресурсов между функциями хранения и переработки. Оказалось, что эффектив­ность хранения коррелирует со скоро­стью переработки либо положитель­но (Barrouillet & Camos, 2007; Towse & Hitch, 1995), либо статистически незна­чимо (Waters & Caplan, 1996). Такой же результат был получен и относительно корреляций точности хранения с точ­ностью переработки – они также могут быть либо положительными (Daneman & Tardiff, 1987; Shah & Miyake, 1996), либо незначимыми (Shah & Miyake, 1996; Turner & Engle, 1989). Эти данные пред­ставляют большой интерес, так как здесь предсказанная концепциями разделения ресурсов отрицательная корреляция эф­фективности хранения и переработки не наблюдается. Кроме того, интерес представляет положительная корреля­ция скорости и точности переработки, выводимая из этих данных. Любая мо­дель взаимодействия хранения и пере­работки в РП должна будет объяснить эти противоречивые результаты.

Открытые вопросы соотношения хранения и переработки

Приведенные выше результаты не по­зволяют сделать однозначный вывод о механизмах взаимодействия функций хранения и переработки в рабочей па­мяти. С одной стороны, существуют концепции тесной взаимосвязи этих функций на основе механизма разде­ления единого ресурса. С другой сто­роны, существуют данные, говорящие о независимости функций хранения и переработки и опосредованности их взаимодействия. Также существуют эмпирические свидетельства в пользу того, что эффективность хранения и пере­работки в РП позитивно коррелируют между собой, т.е. представляют родст­венные или, даже, эмпирически нераз­личимые конструкты. Какая же из этих интерпретаций существующих данных является корректной?

Прежде чем попытаться ответить на этот вопрос, следует прояснить, в чем заключается суть эмпирических проти­воречий. Представляется, что в основе противоречивых позиций лежат две эм­пирические оппозиции.

Во-первых, это противоречие между данными об эффектах порядка стиму­ла и времени переработки (Towse et al., 1998; Maehara & Saito, 2007), с одной сто­роны, и данными о независимости фун­кций хранения и переработки, с другой стороны (Barrouillet & Camos, 2007; Duff & Logie, 2001). Действительно, эффекты порядка стимула и времени переработки показывают, что хранение и переработ­ка связаны негативной зависимостью и что поэтому для их выполнения должен разделяться единый ресурс. Первый эф­фект заключается в том, что количество удерживаемых в компонентах хранения рабочей памяти элементов информации может быть большим, если первоначаль­но выполняются продолжительные, а позднее – короткие задачи переработ­ки. При обратной последовательности задач переработки становится сложнее (и даже невозможно) удерживать в РП большое количество элементов инфор­мации. Если предположить, что и пере­работка, и хранение требуют для своей реализации один и тот же ресурс, то эф­фект порядка стимула может получить следующую интерпретацию.

В начале выполнения теста рабочей памяти в компонентах хранения удер­живается небольшое количество эле­ментов. Их удержание требует неболь­шой доли ресурса, и оставшаяся часть обеспечивает выполнение затратной (продолжительной) задачи переработ­ки. В конце выполнения теста в компо­нентах хранения удерживается большое количество элементов, удержание кото­рых требует большой доли ресурса. Он может быть выделен, так как незатрат­ная (непродолжительная) задача пере­работки требует незначительной доли ресурса. Таким образам, взаимодейст­вие хранения и переработки сводит­ся к разделению единого ресурса меж­ду ними в какой-то пропорции (причем эффект порядка стимула предполага­ет также, что в случае превышения об­щего количества ресурса суммарными требованиями к нему ресурсное обеспечение переработки будет иметь приори­тет над ресурсным обеспечением хране­ния). Наличие аналогичного механизма можно предположить и для объяснения эффекта времени переработки. В конце выполнения теста на определение объе­ма РП в компонентах хранения удержи­вается большое количество элементов. Их удержание требует значительной доли разделяемого ресурса, и на выполнение задачи переработки может быть выделена только малая его доля. Поэто­му задача переработки выполняется ме­нее эффективно, т.е. менее быстро.

Концепция переключения ресурсов предполагает другое видение взаимо­действия хранения и переработки в РП. Здесь тоже предполагается, что один и тот же ресурс обеспечивает реализацию обеих функций. Однако для реализации конкретной функции он должен быть за­действован целиком. Поэтому возникает необходимость в механизме переключе­ния, а также в гипотетическом компонен­те – «диспетчере», который осуществляет это переключение. Например, в моде­ли разделения ресурсов, основанного на времени, (Barrouillet & Camos, 2007) переключение осуществляется в соответст­вии с фиксированными отрезками вре­мени, выделенными на выполнение задач хранения и переработки.

Во-вторых, в основе противоречивых данных о взаимодействии хранения и пе­реработки лежит оппозиция результатов, свидетельствующих о негативной связи эффективности хранения и переработки (первые четыре исследовательских направления) и результатов, говорящих об их позитивной/нулевой связи (послед­нее, «эмпирическое» исследовательское направление). Концепция разделения ре­сурсов, например, предполагает, что реа­лизация функций хранения и переработ­ки обеспечивается единым разделяемым ресурсом. Очевидно, что в этом случае концепция предсказывает антагонисти­ческие отношения между хранением и переработкой – выделение большего количества ресурса на реализацию одной функции и, следовательно, ее большая эффективность будут связаны с выделе­нием меньшего количества ресурсов на выполнение другой функции и, соответ­ственно, с ее меньшей эффективностью. Яркие примеры такой негативной связи представляют собой предполагаемые в рамках концепции разделения ресурсов (первое и второе исследовательские на­правления) механизмы возникновения эффектов порядка стимулов и времени переработки, описанные выше.

Концепция переключения ресур­сов так же, по крайней мере, на первый взгляд, предполагает антагонистические отношения между эффективностью ре­ализации хранения и переработки. Это происходит, несмотря на то, что эта концепция постулирует независимость этих функций. При переключении ре­сурса на выполнение задачи переработ­ки (эффективное ее выполнение), эффективность хранения страдает за счет угасания активированных в компонен­тах хранения элементов информации. Так становится возможной негативная связь межу переработкой и хранением. Обратная ситуация, кстати говоря, на­личествует необязательно – переключе­ние ресурса на обеспечение хранения не обязательно снижает эффективность переработки, так как последняя просто не реализуется в этот момент.

Наиболее нейтральные теорети­ческие предсказания дают результа­ты исследований совмещенного и изо­лированного выполнения заданий на хранение и переработку. Так как они предполагают независимость функций хранения и переработки, то их резуль­таты совместимы с нулевыми корреля­циями эффективности хранения и пе­реработки, а опосредованно – через механизм координации совместного выполнения и с позитивными корреля­циями. Однако через механизм струк­турной интерференции результаты исследований совмещенного и изолированного выполнения заданий на хра­нение и переработку совместимы и с негативными корреляциями эффектив­ности хранения и переработки. В целом, необходимо понять, какие механизмы рабочей памяти могут приводить к воз­никновению наблюдаемых позитивных/ нулевых корреляций, несмотря на пред­полагаемую антагонистичность хране­ния и переработки информации в ней.

Имеющиеся эмпирические противо­речия заставляют поднять ряд вопросов о реальном соотношении функций хра­нения и переработки. Это следующие вопросы:

1. Существует ли единый ресурс, обес­печивающий реализацию и функции хранения, и функции переработки?

2. Являются ли функции хранения и пе­реработки независимыми или они связны с действием единых механиз­мов?

3. Необходимо ли существование ме­ханизма переключения ресурса («ди­спетчеризация»)?

4. Как можно совместить данные о пози­тивной/нейтральной корреляции эф­фективности хранения и переработки с имеющимися теоретическими моде­лями РП?

Ответы на эти вопросы предполага­ют рассмотрение гипотетических ме­ханизмов рабочей памяти (в частности, выполнения заданий на определение ее объема), а также критического анализа современных моделей РП. Действитель­но, имеющиеся сегодня теоретические построения в области моделирования рабочей памяти отличаются достаточ­но большой степенью произвольности и концептуальной неясности. Это во мно­гом объясняется тем, что для когнитивных моделей характерна апелляция к «интуитивно понятным» метафорам и схемам, за которыми часто скрывается отсутствие четко понимаемых механиз­мов реализации тех или иных когнитив­ных функций. Хотя такое положение дел понятно и даже продуктивно на начальных стадиях разработки определенной тематики, современное состояние иссле­дований РП требует перехода к описа­нию не метафор, а механизмов функцио­нирования этой важнейшей подсистемы когнитивной сферы. Такие требования уже выражаются ведущими исследовате­лями рабочей памяти (Oberauer, 2013).

Возникающие при анализе соотноше­ния хранения и переработки в РП пробле­мы, безусловно, относятся к существенным проблемам изучения рабочей памяти. Это следует из конституирующего значения этих функций для самого понятия РП, как отмечалось выше. Центральной пробле­мой при этом является проблема возмож­ной независимости функций хранения и переработки и их возможного антаго­низма, а также попытки разрешить эти проблемы посредством привлечения по­нятия когнитивных ресурсов. Решение этих проблем представляет собой насущ­ную необходимость для прогресса в обла­сти эмпирических исследований РП.

Схема соотношения хранения и переработки

Ниже будут рассмотрены возможные сегодня ответы на поднятые вопросы о соотношении хранения и переработки в рабочей памяти.

Существование единого ресурса.

Существование единого неспеци­фического ресурса, необходимого для выполнения различных когнитивных функций, является одной из наибо­лее устойчивых метафор когнитивной психологии (Navon, 1984). В контек­сте изучения РП свидетельства в пользу существования единого ресурса предо­ставляют факты снижения эффектив­ности хранения и переработки при их совместном выполнении (по сравнению с изолированным). Об этом также сви­детельствуют эмпирические эффекты антагонизма хранения и переработки, проявляющиеся в описанных выше эф­фектах порядка стимула и времени пе­реработки. Существование единого ре­сурса предполагается и эмпирически достаточно хорошо обоснованной кон­цепцией переключения ресурсов.

Следует отметить, что само фундамен­тальное различение функций хранения и переработки может оказаться необо­снованным. При внимательном анализе можно отметить, что только функция хранения носит базовый характер, а пе­реработка является производной фун­кцией. Например, при переработке требуется удерживать в оперативной па­мяти исходные данные и результаты пе­реработки, т.е. переработка сама требу­ет реализации функции оперативного хранения. Это очевидно в заданиях на определение объема РП, таких как ох­ват операций (Turner & Engle,1989). В них задача переработки включает в себя удержание нескольких цифр в дополнение к удержанию в рамках выполнения задачи на хранение набора букв. Поэто­му реализацию функций хранения и пе­реработки могут выполнять единые ме­ханизмы, что может трактоваться как действие «единого ресурса».

Интересно, что концепция разделе­ния единого ресурса может быть со­гласована с прямо противоположными исходами расчета корреляций эффек­тивности хранения и переработки. С одной стороны, она предсказывает от­рицательные корреляции, так как вы­деление доли ресурса на реализацию одной функции уменьшает долю ресур­са, доступную другой функции. С дру­гой стороны, она совместима с поло­жительными корреляциями, так как в этом случае за функциями хранения и переработки может угадываться дейст­вие единого фактора – единого ресур­са. Низкая специфичность концепции разделения ресурсов по отношению к результатам корреляционных исследо­ваний взаимодействия хранения и пере­работки заставляет усомниться в ее прогностической силе.

Особенно проблематичными для концепции единого ресурса представ­ляются результаты исследований о совместном и изолированном выпол­нении заданий на хранение и перера­ботку. Наблюдающееся во многих случа­ях отсутствие снижения эффективности совместного исполнения функций хра­нения и переработки по сравнению с изолированным исполнением свидетельствует о том, что хранение и пере­работка не обязательно разделяют об­щий ресурс. Их взаимодействие, если оно существует, должно носить опосре­дованный характер. Например, оно мо­жет быть ограничено конкуренцией за общие структурные ресурсы. В целом, следует отметить, что концепция разде­ления единого ресурса между функция­ми хранения и переработки не находит однозначного подтверждения, а под­тверждающие ее эффекты могут быть связаны с частичным пересечением ме­ханизмов, реализующих процедуры из­мерения хранения и переработки.

Независимость хранения и переработки.

Являются ли хранение и переработ­ка независимыми функциями? Положи­тельно ответить на этот вопрос можно на основе результатов исследований в рамках концепции разделения ресурсов и сравнения совместного и изолирован­ного исполнения функций хранения и переработки. Оба исследовательских направления предполагают, что хране­ние и переработка реализуются изолированно, не будучи связанными единым механизмом. Такая изоляция функций хранения и переработки представляет­ся выигрышной в рамках доминирую­щих структурной модели рабочей памя­ти (Baddeley, 1986) и в контексте общих представлений о модулярности когни­тивных функций (Fodor, 1983). Дейст­вительно, независимые функциональ­ные компоненты в составе когнитивных систем обладают повышенной устойчи­востью к ошибкам, сниженной интер­ференцией и изолированной модифицируемостью, что дает таким системам эволюционные преимущества. Теорети­чески, это делает изолированную организацию хранения и переработки более привлекательной.

Поддержку представлениям о незави­симости хранения и переработки в РП оказывает так называемая концентриче­ская модель рабочей памяти (Oberauer, 2009). В этой модели в составе РП вы­деляются компоненты с различным ак­тивационным уровнем содержащихся в них репрезентаций. В частности, разли­чаются компоненты оперативного хра­нения (представляющие собой активи­рованное подмножество репрезентаций долговременной памяти) и фокус вни­мания, в котором содержится актуаль­но перерабатываемая репрезентация и который является локусом когнитивной переработки. Наши исследования (Ве­личковский, Румянцев, Никонова, 2015), проведенные на основе метода аддитив­ных факторов С. Стернберга, указывают на относительную независимость ком­понентов оперативного хранения и фо­куса внимания как компонента текущей переработки (эти компоненты оказыва­ются чувствительными к действию раз­личных экспериментально манипули­руемых факторов). Аналогично, нами было показано (Величковский, 2014б), что при факторном анализе показателей эффективности выполнения различных заданий на РП выделяются независимые (т.е. некоррелирующие) факторы, свя­занные с фокусом внимания и компо­нентами оперативного хранения. Таким образом, наличествует известная сте­пень независимости функций перера­ботки и хранения в рабочей памяти.

Проблематичным для представления о независимости хранения и перера­ботки являются эффекты порядка сти­мула и времени переработки. Действи­тельно, эти эффекты могут трактоваться как свидетельствующие об обратно про­порциональной зависимости эффектив­ности хранения и переработки, т.е. о те­сной связи между этими функциями. Для этих эффектов, однако, характерно сме­шение понятий интенсивности и време­ни переработки (более длительная пе­реработка рассматривается как более интенсивная, т.е. как требующая боль­ших ресурсов). Однако понятие про­должительности переработки является также основным конструктом концеп­ции переключения ресурсов. Рассматри­вая указанные эмпирические эффекты в рамках этой концепции, можно дать им и другую интерпретацию. Эффект порядка стимула возникает, потому что менее продолжительная переработка в конце теста позволяет реактивировать большое количество элементов в компо­ненте хранения. Эффект времени пере­работки возникает потому, что в конце теста необходимо чаще перенаправлять ресурсы интеллектуального внимания на реактивацию элементов. Их переклю­чение на задачу переработки становит­ся более дробным и ее выполнение за­медляется.

Таким образом, эмпирические эф­фекты, трактуемые в пользу тесной зави­симости хранения и переработки, могут получить объяснение и в рамках кон­цепции независимости этих функций. В целом, имеющиеся данные можно ин­терпретировать как говорящие о незави­симой реализации функций хранения и переработки, а их взаимодействие сле­дует рассматривать как опосредованное специализированным механизмом переключения когнитивных ресурсов и разрешения структурных конфликтов. Такое предложение требует более де­тального рассмотрения этого гипотети­ческого механизма.

Необходимость «диспетчеризации».

Представление об изолированной реа­лизации функций хранения и переработ­ки и переключении когнитивных ресур­сов между ними требует постулирования в составе РП системы, контролирующей выделение ресурсов на основе опреде­ленных алгоритмов. Например, ресурсы могут переключаться между хранением и переработкой на основе схемы систе­матического чередования, если соот­ветствующая стимуляция тоже подается чередующимся образом. Компонент, ко­торый выполняет такую координацию реализации функций хранения и переработки, должен иметь доступ к специали­зированным ресурсам, к оценке ресурсо­емкости тех или иных заданий, к оценкам вероятности стимульных событий, к мо­тивационным переменным и многим другими факторам, определяющим опти­мальные приоритеты в ресурсном обес­печении когнитивных функций.

Очевидно, что такие механизмы пла­нирования и регуляции когнитивной де­ятельности свойственны префронталь­ным отделам коры (Лурия, 2003). Следует отметить, что в модели внимания как уси­лия Д. Канемана (2006) – а при анализе проблемы выделения когнитивных ресур­сов в РП речь идет, прежде всего, о ресур­сах интеллектуального внимания (Cowan, 1999) – содержится компонент, реализу­ющий подобные функции координации обеспечения внимательной переработ­ки ресурсам на основе внутренних схем и мотивационных переменных. Можно предположить, что именно такой компо­нент должен быть добавлен в современ­ные модели рабочей памяти. Следует от­метить, что это соответствует тенденции к рассмотрению РП и внимания как тесно связанных конструктов, как, например, в концепции рабочей памяти как регули­рующего внимания (Engle & Kane, 2004).

Объяснение корреляций.

Каким образом представления об ог­раниченной роли неспецифических ресурсов в реализации функций РП, независимости функций хранения и пе­реработки, а также переключении ре­сурсов посредством координирующей инстанции могут быть согласованы с имеющимися данными о корреляциях показателей эффективности хранения и переработки?

Нулевые корреляции эффективности хранения и переработки хорошо согла­суются с указанными граничными усло­виями структурной организации рабо­чей памяти. Действительно, отсутствие корреляций функциональных возмож­ностей хранения и переработки может возникать как следствие их независимо­сти друг от друга и опосредованности их взаимодействия механизмами раз­решения динамической и структурной интерференции. При этом такие корре­ляции могут возникать в результате соче­тания действия многих факторов, кото­рые снижают степень согласованности в реализации обеих функций РП. В частно­сти, такие факторы, как скорость предъявления стимуляции, иррелевантная ин­терференция и, что особенно важно, – семантика предъявляемого материала, могут оказывать существенное влияние на динамику реализации функций рабо­чей памяти. Поэтому обнаружение нуле­вых корреляций не противоречит идее (опосредованного) взаимодействия хра­нения и переработки, но особенно хоро­шо согласуется с идей их относительной независимости.

Обнаружение положительных корре­ляций эффективности хранения и пе­реработки также хорошо согласуется с выявленными особенностями соотно­шения этих функций в рабочей памя­ти. Положительные корреляции обыч­но трактуются как результат действия общего фактора. В данном случае таким общим фактором, возможно, являет­ся действие механизма, регулирующего взаимодействие хранения и переработ­ки («диспетчер»). Как отмечалось выше, такой механизм оптимизирует это взаимодействие на основе учета множества переменных, так что эффективность и хранения, и переработки становится оптимальной в имеющихся условиях. Эм­пирически это приводит к появлению положительных корреляций при сохра­нении независимости обеих функций РП. В любом случае и сделанные выше предположения о структуре рабочей памяти, и факт отсутствия негативных корреляций эффективности хранения и переработки противоречат упрощенной идее о разделении единого когнитивно­го ресурса между этими функциями.

Проведенный анализ позволяет по­строить следующую схему взаимодейст­вия хранения и переработки в РП (рис. 1). В рабочей памяти реализуются две не­зависимые функции – хранение и пере­работка. Их реализация основывается на множестве механизмов удержания и трансформации информации – как общих, так и модально-специфических. Для выполне­ния хранения и переработки необходимо выделение когнитивных ресурсов (напри­мер, для реактивации удерживаемой в РП информации). Ресурсы могут быть затре­бованы функциями хранения и перера­ботки напрямую, а также опосредованно выделяться через специальную инстан­цию – «диспетчер». Диспетчер осуществ­ляет оптимальное переключение ресур­сов между хранением и переработкой с учетом текущих условий, отражающих­ся в когнитивных и мотивационных пе­ременных. Так возникает опосредован­ное взаимодействие данных функций РП, приводящее, например, к появлению по­ложительных корреляций показателей их эффективности. Схема не исключает, что в случае конкретных тестов на определе­ние функциональных возможностей ра­бочей памяти при реализации хранения и переработки могут использовать общие механизмы, что приводит к их более те­сному эмпирическому взаимодействию.

Рисунок 1. Взаимодействие хранения и переработки в рабочей памяти на основе стратегии оптимального переключения ресурсов (сплошная линия – обязательные связи, прерывистая линия – опциональные связи)

Заключение

В статье рассматривался вопрос о со­отношении двух конституирующих фун­кций РП – хранения и переработки. Проанализированы основные направления исследований этого вопроса. Было пока­зано, что их основное различие сводит­ся к дихотомии независимости/зависи­мости хранения и переработки. В рамках концепции разделения единого ресурса и исследований эффектов порядка сти­мула и времени переработки предпола­гается, что хранение и переработка те­сно связаны, и их функционирование основывается на разделении единого не­специфического ресурса. Направления, связанные с исследованием переключе­ния когнитивных ресурсов и сопостав­лением совместного и изолированного выполнения функций рабочей памяти, предполагают относительную независи­мость хранения и переработки. Отмеча­лось, что такое предположение требует представления о существовании специ­ализированной инстанции – «диспетче­ра», осуществляющего оптимальное переключение ресурсов между хранением и переработкой с учетом ограничений текущего контекста. Также рассматрива­лись результаты исследований корреля­ций эффективности хранения и пере­работки. Отмечалось, что современные модели взаимодействия хранения и пе­реработки должны объяснять результа­ты, получаемые в исследованиях, прохо­дящих в их рамках.

В результате проведенного анализа было показано:

1. в реализации функций хранения и пе­реработки принимают участие неспе­цифические когнитивные ресурсы;

2. функции хранения и переработки ре­ализуются независимо друг от друга;

3. взаимодействие функций хранения и переработки осуществляется опосре­дованно на основе оптимального пе­реключения ресурсов посредством активности специализированной ин­станции.

Предложена схема взаимодействия хранения и переработки в РП. Сделан­ные выводы хорошо согласуются с ре­зультатами корреляционных иссле­дований эффективности хранения и переработки, а также с результатами экспериментальных исследований пе­реключений ресурсов при реализации функций рабочей памяти. Сделанные выводы также позволяют дать новую интерпретацию эффектам порядка стиму­ла и времени переработке как поддер­живающих концепцию переключения ресурсов. Полученные в настоящей ра­боте результаты могут быть использова­ны для дополнения современных моде­лей РП и расширения представлений о реализации ее конституирующих фун­кций – хранения и переработки.

Исследование поддержано РГНФ, грант № 16-06-00065.

Литература:

Белова А.П., Малых С.Б. Природа индивидуальных различий рабочей памяти // Теоретическая и экспериментальная психология. – 2013. – Т. 6. – С. 54–64.

Величковский Б.Б. Тестирование рабочей памяти: от простого к сложному и снова к простому // Теоретическая и экспериментальная психология. – 2014 (а). – Т. 7. – № 2. – С. 133–142.

Величковский Б.Б. Структура корреляционных зависимостей между показателями эффективности выполнения разных классов заданий на рабочую память // Вестник Московского университета. Серия 14. Психология. – 2014 (б). – № 4. – С. 18–32.

Величковский Б.Б., Никонова Е.Ю., Румянцев М.А. Структура рабочей памяти: Эффекты увеличения количества информации, усложнения обработки и интерференции // Психологический журнал. – 2015. – Т. 36. – № 3. – С. 38–48.

Канеман Д. Внимание и усилие. – Москва : Смысл, 2006.

Лурия А.Р. Основы нейропсихологии. – Москва : Академия, 2003.

Найссер У. Познание и реальность. – Москва : Прогресс, 1981.

Ackerman, P.L., Beier, M.E., Boyle, M.O. (2005) Working memory and intelligence: the same or different constructs? Psychological Bulletin. 131, 30-60.

Baars, J. (2005) Global workspace theory: Toward a cognitive neuroscience of human experience? Progress in brain research. 150, 45-55.

Baddeley, A. (1986) Working memory. Oxford, Oxford University Press.

Baddeley, A. (2012) Working memory: Theories, Models, and Controversies. Annual Review of Psychology. 63, 1-29.

Barrouillet, P., & Camos, V. (2007) The time-based resource-sharing model of working memory. The cognitive neuroscience of working memory. Oxford: Oxford University Press. 59-80.

Cowen, N. (1999) An embedded-processes model of working memory. Models of Working Memory. Mechanisms of active maintenance and executive control. Cambridge, Cambridge University Press. 62-101.

Daneman, M., & Carpenter, P.A. (1980) Individual differences in working memory and reading. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior. 19, 450-466.

Daneman, M., & Tardiff, T. (1987) Working memory and reading skill re-examined. Attention and Performance. NY, Erlbaum. 491-508.

Duff, S., & Logie, R. (2001) Processing and storage in working memory span. The quarterly journal of experimental psychology. 2001. 54, 31-48.

Engle, R., & Kane, M. (2004) Executive attention, working memory capacity, and a two-factor theory of cognitive control. The psychology of learning and motivation. NY, Academic Press. 145-199.

Fodor, J. A. (1983) Modularity of Mind: An Essay on Faculty Psychology. Cambridge, Mass., MIT Press.

Maehara, Y., Saito S. (2007) The relationship between storage and processing in working memory span: not two sides of the same coin. Journal of Memory and Language. 56, 212-228.

Navon, D. (1984) Resources – a theoretical soupstone? Psychological Review. 91, 216-234.

Oberauer, K. (2009) Interference between storage and processing in working memory: Feature overwriting, not similarity-based competition. Memory & Cognition. 37. 346-357.

Oberauer, K. (2013) The focus of attention in working memory – from metaphors to mechanisms. Frontiers in Human Neuroscience. 7, 673.

Pogozhina, I. N. (2015). Determination of cognitive development: postnonclassical theoretical model. National Psychological Journal [Natsional’nyy psikhologicheskiy zhurnal]. 3 (19), 35-44.

Shah, P., & Miyake, A. (1996) The separability of working memory resources for spatial thinking and language processing: An individual differences approach. Journal of Experimental Psychology: General. 125, 4-27.

Towse, J. & Hitch, G. (1995) Is there a relationship between task demand and storage space in tests of working memory capacity? Quarterly Journal of Experimental Psychology. 48, 108-124.

Towse, J. Hitch, G., & Hutton, U. (1998) A reevaluation of working memory capacity in children. Journal of Memory and Language. 39, 195-217.

Turner, M., & Engle, R. (1989) Is working memory capacity task dependent? Journal of Memory & Language. 1989. 28, 127-154.

Waters, G., & Caplan, D. (1996) The measurement of verbal working memory capacity and its relation to reading comprehension. Quarterly Journal of Experimental Psychology. 49, 51-79.