工作记忆如何催生意识

# 工作记忆如何可能产生意识 来源：https://www.scientificamerican.com/article/how-working-memory-could-give-rise-to-consciousness/ *以下文章经许可转载自**The Conversation** (https://theconversation.com/)*，这是一家报道最新研究的在线出版物* 你是否有过这样的经历：走进一个房间，却立刻忘记了自己为什么进来？或许你本来是要去拿钥匙。在去房间的路上，你还在想着要拿钥匙。但当你到达时，钥匙完全从你的脑海中消失了。 这种现象有时被称为**门口效应** (https://link.springer.com/content/pdf/10.1186/s40359-021-00536-3.pdf)，因为它经常在你走进一个新房间时发生。为什么会这样？答案与一种叫做“工作记忆”的能力密切相关。当我们当前从事的任务需要某些信息时（比如记得要拿钥匙），这些信息就会被存储在工作记忆中。 --- ## 关于支持科学新闻 如果你喜欢这篇文章，请考虑订阅 (https://www.scientificamerican.com/getsciam/) 以支持我们屡获殊荣的新闻工作。通过购买订阅，你正在帮助确保那些塑造当今世界的发现和故事能够拥有光明的未来。 --- 工作记忆之所以如此引人入胜，正是因为它与意识的密切关联。门口效应表明，当信息从工作记忆中移除时，它似乎立刻就从意识中消失了。这也表明，工作记忆中的信息很容易被遗忘。 在心理学、哲学和神经科学领域，工作记忆与意识之间的联系正受到越来越多的关注。工作记忆是否可能以某种方式产生意识？在我的**新书** (https://global.oup.com/academic/product/natural-kinds-and-the-science-of-perception-9780198995050?cc=gb&lang=en&) 中，我探讨了这两者之间复杂的关系。 ## 工作记忆：既丰富又贫乏 要理解门口效应，我们需要先了解一些关于工作记忆的知识。工作记忆之所以特别，一方面在于它的丰富性——无论是它能够获取的信息量，还是它的处理能力。根据**最新的工作记忆模型** (https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(09)02133-2)，它可以从感觉通道（视觉、触觉、嗅觉等）以及长时记忆等其他记忆系统和大脑的语言处理系统中提取信息。换句话说，工作记忆是你大脑中大量信息汇聚的地方。 一旦工作记忆拥有了这些信息，它就可以做很多事情。在工作记忆内部，有许多针对特定任务的不同子系统，包括视觉和空间推理（比如解魔方）以及存储信息块（比如电话号码）。甚至还有一个“中央执行”系统（我最喜欢的）。这个执行系统就像一个无情的老板，给工作记忆中的各个子系统分配任务，并控制一切。 另一方面，工作记忆之所以特别，也在于它同时非常贫乏。尽管有丰富的信息**可供**它使用，但工作记忆在任何特定时间实际上只能**存储**极少量的信息。 在1997年报道的**一项经典实验** (https://www.nature.com/articles/36846) 中，人们被要求观看一个屏幕，上面有一些彩色的形状，他们被告知要记住这些形状。然后形状消失大约一秒钟，接着出现一组新的彩色形状。其中一个新的形状可能改变了颜色。参与者被要求找出两组形状之间是否有任何变化。这被称为“变化检测”。 当每组只有1-3个形状时，人们几乎能完美地完成这项任务，但随着形状数量从4个增加到12个，他们的表现逐渐变差。实验者认为，这是因为随着形状数量的增加，存储信息变得更加困难。这是因为工作记忆的容量不够大，无法存储大量的形状。实验者得出结论，工作记忆的容量只有大约四个“槽位”。一旦这些槽位被占满，工作记忆就满了：根本没有空间容纳任何新信息。 工作记忆有“槽位”的想法与一种叫做“组块化”的概念密切相关。这里有两串字母（每串九个）。试着记住它们： **BBC FBI WWF** **ZQK EWP WLJ** 我敢打赌你会发现第一串字母更容易记住。这是因为它们很熟悉，所以你的大脑自然会将它们分成三个组块。然后它们可以作为**三个不同的组块存储在工作记忆中** (https://psycnet.apa.org/record/2018-18179-001)。因此，第一组只占用了工作记忆中的三个槽位。第二串字母则不熟悉，因此需要我们以单独组块的形式存储所有九个字母。这很困难，因为工作记忆很快就会耗尽槽位。 但就像工作记忆的许多特征一样，它的容量也是一个争议激烈的问题。**越来越多的科学家** (https://www.nature.com/articles/nn.3655.pdf) 拒绝了它拥有“槽位”的观点，而是认为它的容量更像是一种灵活的资源，可以不同地分配到不同的信息片段上。根据这种观点，工作记忆的容量——远非四个僵硬的槽位——可能更像是一个用来浇灌花园的水箱：你可以给每个区域一点水，或者只给一两个区域很多水。 同样地，工作记忆可能能够存储关于许多物体的少量信息，或者只存储关于一两个物体的非常详细的信息。 2004年的**一项研究** (https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.1111/j.0963-7214.2004.01502006.x) 支持了这种灵活资源观，而非槽位观。这个实验也使用了形状变化检测。 关键的是，实验者尝试了不同种类的形状。有时他们只使用非常简单的形状，有时则使用非常复杂的形状。他们发现，人们似乎能够将关于更简单形状的更多信息存储在工作记忆中。而存储关于复杂形状的信息则要困难得多。事实上，实验者提出，工作记忆对非常复杂物体（比如一个有许多不同颜色面的立方体）的容量可能只有1到2个。 这似乎表明，当工作记忆试图记住非常复杂的物体时，其容量会被更多地“消耗掉”。这表明工作记忆没有固定数量的槽位，它的容量取决于你试图存储的信息的复杂程度。 对我来说，工作记忆在可获得信息量上的丰富性和在存储容量上的贫乏性之间存在着某种浪漫的色彩。它仿佛总能看见浩瀚的宝藏，但每次却只能攫取极小的一部分。 工作记忆的低容量可以帮助我们理解为什么它存储的信息如此容易被遗忘，就像门口效应那样。工作记忆中没有太多空间，所以当新信息进来时，旧信息就必须离开。 正如我一开始提到的，研究**表明** (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352154617300037)，仅仅是走过一扇门的行为就可能触发遗忘。**一项实验显示** (https://link.springer.com/article/10.3758/bf03193261?utm_source=getftr&utm_medium=getftr&utm_campaign=getftr_pilot&getft_integrator=scopus)，与走过相同距离但没有跨过门槛的人相比，走过门的人在记忆事物方面更为困难。当我们进入一个新房间时，大脑就像冲洗掉工作记忆中旧的、不相关的事实，为我们在新环境中可能需要的全新信息做准备。 从进化角度来看，门口效应是合理的：遗忘旧信息对于帮助我们保持开放和警觉以应对新环境中的新颖信息至关重要。 思考工作记忆的容量有助于阐明为什么我们如此容易忘记事情，即使我们前一秒还在想着它们。但这里还有一个更诱人的可能性。当我们忘记像钥匙这样的东西时，它们似乎完全从我们的意识中消失了。这暗示着**工作记忆和意识** (https://global.oup.com/academic/product/the-centered-mind-9780198738824?cc=gb&lang=en&) 可能是相伴而行的。 ## 工作记忆与意识 意识或许是当今科学和哲学面临的最大谜题。这里所说的“意识”，指的是我们对世界的主观体验。意识包括美丽日落的视觉图像，巧克力的味道，以及爱与愤怒等情绪。 许多**哲学家** (https://global.oup.com/academic/product/the-conscious-brain-9780195314595?cc=gb&lang=en&) 和**科学家** (https://digitalcommons.memphis.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1111&context=ccrg_papers) 认为**工作记忆可以帮助我们理解意识**。 (https://www.cell.com/trends/cognitive-sciences/fulltext/S1364-6613(06)00079-9) 工作记忆与意识之间的紧密联系，从当今心理学和神经科学中一些主要的意识理论中就可以看出。我个人非常推崇**全局神经元工作空间理论** (https://theconversation.com/human-vision-what-we-actually-see-and-dont-see-tells-us-a-lot-about-consciousness-276310)，该理论认为，意识产生于信息在大脑中“全局工作空间” (https://www.sciencedirect.com/science/chapter/bookseries/abs/pii/S0079612305500049) 被“广播”的过程。这个工作空间就像一个**中央信息存储库** (https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S1364-6613%2806%2900079-9)，可以处理信息并将其全局性地分发到大脑的许多不同系统。 这听起来像不像工作记忆？如果是，那并非巧合：全局工作空间和工作记忆是**相似的概念** (https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S1364-6613%2803%2900056-1)。它们的相似性甚至可以在大脑中看到。关于工作记忆**在大脑中的位置** (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364661316302170) 仍有很多未解之谜，但一个重要的区域是前额叶皮层。它位于大脑前部，就在眼睛上方、前额后面。同样的区域似乎也对全局工作空间理论家认为**负责意识** (https://www.frontiersin.org/journals/psychology/articles/10.3389/fpsyg.2021.749868/full?ref=thegalacticmind.com) 的那种**全局广播** (https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(20)30052-0?dgcid=raven_jbs_etoc_email) 至关重要。 对全局神经元工作空间理论持友好态度的科学家**提出** (https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(20)30052-0?dgcid=raven_jbs_etoc_email)，当我们关注存储在工作记忆中的信息时，这些信息的音量会被放大，并在整个大脑中广播——而这正是使其成为意识的原因。根据这种观点，意识产生于工作记忆和注意力共同作用之时。 注意力与工作记忆可能都对意识至关重要的观点似乎与我们的自身经验相符。当你试图在脑海中记住一个电话号码时，你的注意力停留在电话号码上，你也能意识到它。如果有人通过问问题分散你的注意力，你的注意力就会从电话号码上被拉走，它也会立刻从你的意识中被删除。根据这种图景，**没有注意力 = 没有意识** (https://direct.mit.edu/books/monograph/2640/Inattentional-Blindness)。 工作记忆和注意力的重要性也与实验数据吻合。我最喜欢的实验之一是研究一个春日下午穿过庭院的人们。研究发现，75%正在使用手机的人**完全没有注意到一个紫黄色的杂耍独轮车小丑** (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/acp.1638) 在院子里穿行。尽管这个小丑可能与他们擦肩而过，甚至可能造成危险的碰撞。他们在打电话，注意力在别处，所以小丑没有进入他们的意识。这再次表明，没有注意力 = 没有意识。 我一生都害怕小丑。想到附近可能有一个我没注意到的、吓人的小丑，就让我充满恐惧。（我是说真的，**他们显然很可怕** (https://www.imdb.com/title/tt1396484/)） 但与意识相关的一切一样，意识与工作记忆之间的联系也存在争议。有些人认为意识太丰富了，无法容纳在工作记忆中。另一些人则认为工作记忆的某些部分根本没有意识。让我们来看看这些论点。 ## 工作记忆对于意识来说太小了吗？ 我们已经看到工作记忆的容量很小。这引出了一个显而易见的问题：如果工作记忆负责意识，那岂不是意味着意识的容量也必然很小吗？ 这可能是一个难以接受的想法。想象你正望向一片乡村景色。你看到起伏的山丘、明媚的阳光和一群奶牛。你听到鸟鸣，闻到新割的草香，感受到风吹在皮肤上。你肯定是一瞬间就意识到了这整个场景。但我们知道工作记忆的容量太小，无法同时容纳所有这些信息。如果意识源于工作记忆，那我怎么能同时意识到所有这些事物呢？ 事实上，一些**哲学家** (https://www.cambridge.org/core/journals/behavioral-and-brain-sciences/article/consciousness-accessibility-and-the-mesh-between-psychology-and-neuroscience/63BF0B7E5DB1654ED680E160D413F3D0) 和**科学家** (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/17588921003731586) 正是这样论证的，他们认为意识**溢出了** (https://www.cell.com/trends/cognitive-sciences/fulltext/S1364-6613(11)00222-1) 工作记忆的容量。如果这是真的，那么对于认为意识源于工作记忆的人来说，这将是一个问题。 针对这个问题，工作记忆与意识联系的支持者们辩称，意识并没有你想象的那么大。对于乡村景色，你可能**认为**你同时意识到了所有的景象、声音和气味。然而，根据这种观点，实际上你在任何特定时刻都只能意识到零星的几个片段。之所以会**感觉**你意识到了更多，是因为每当你注意到某样东西时，注意力会将相关信息提升到意识中。 这被称为**冰箱灯幻觉** (https://www.psychologytoday.com/gb/blog/ten-zen-questions/200907/is-the-light-always-inside-the-fridge)。想象一个人认为冰箱里的灯总是亮着的，因为每当他打开门检查时，灯都是亮着的。显然，问题在于正是开门的行为导致灯亮了起来。 同样地，正是检查你是否意识到鸟鸣的行为，促使你将注意力指向它，从而将鸟鸣带入意识。根据这种观点，我们在任何时刻都只能意识到几个小的片段，但注意力能够轻松地做到这一点