编辑Charles R. Gallistel，罗格斯，新泽西州立大学，Piscataway，NJ，并于2008年5月13日批准（2007年10月17日接受审查）
成年人可以通过使用存储的概念知识将项目分割成相互关联的单元来扩展他们有限的工作记忆能力。例如，成年人在把字母串PBSBBCCNN分解成三个较小的单元后，会更好地记住它：电视首字母缩写PBS、BBC和CNN。这种分块是通过教学习得的策略吗？我们通过询问未经训练的婴儿是否可以使用概念知识来增加记忆，探索了这种能力的起源。在没有任何分组提示的情况下，14个月大的婴儿一次只能追踪三个隐藏的物体，这证明了工作记忆的标准极限。在四个实验中，我们发现，当给予婴儿知觉、概念、语言或空间线索，将更大的数组解析为更小的单元，从而更有效地存储在记忆中时，婴儿可以超过这一限制。这项研究为未经训练的语言前受试者提供了基于概念知识的记忆扩展的证据。我们的研究结果表明，在没有指令的情况下，在没有健壮的语言的情况下，基本的记忆计算在整个生命周期内都是可用的，比显式元记忆策略的发展早了几年。
成人（1-6岁）和婴儿（7-11岁）的工作记忆能力严重受限，两组人一次只能记住大约三个独立的项目。成年人很少意识到这种限制的一个原因是，我们可以按层次重新组织要记忆的刺激，从而增加我们可以存储的项目总数。例如，字母串PBSBBCCNN在识别出构成它的三个熟悉的电视首字母缩写PBS、BBC和CNN后，更容易回忆起来。这种分块需要使用以前获得的概念将不可分割的数组解析为更小的单元，这些单元更有效地存储在内存中。存储的表示现在有两个嵌套级别：块（电视首字母缩写）及其组件（每个首字母缩写中的字母）。
成年人（12-17岁）广泛依赖于分级记忆重组，这既是一种显性策略，也是一种无意识记忆过程（14、18、19），但其起源仍然是个谜。如果提供明确的教学（20-22岁），五岁的儿童可以分层构建记忆，这增加了这个过程是通过明确教学获得的文化建构的可能性。研究表明，婴儿会根据知觉或统计特征（23-25）对项目进行分组，但这种分组并不能真正扩大基于项目的记忆限制，因为它无法保留组的表征#39；单个组件。尽管婴儿对空间分组项目的记忆能力比未分组项目的记忆能力更强（26），但这种能力不同于传统的组块，因为它依赖于外部线索，而不是内部存储的知识。因此，人类如何在先前获得的知识的基础上获得扩展工作记忆的能力尚不清楚。在这里，我们通过检查未经训练的婴儿的记忆能力来测试这种能力是否是通过明确的指导学习的。
在使用各种方法进行的数十项实验中，成年人的工作记忆能力受到限制。例如，在屏幕上短暂闪现的字母和数字阵列中，成年人只能在屏幕消失后记住有限数量的项目（6）。几十年来，这个有限的数字被认为是7±2（16）。然而，最近的分析表明，7±2高估了工作记忆容量。当采取措施阻止分块时，成年人只能储存三到四种物品（1）。该限制广泛适用于视觉和听觉实体，包括彩色形状、定向线、口语字母和口语单词，用于同时或顺序呈现的项目（审查请参见参考文献1）†。
在几种方法中，婴儿同时记忆的项目数量也突然受到限制，无论项目是按顺序呈现还是同时呈现（7-11）。例如，当一个、两个或三个物体被藏在盒子里时，10到20个月大的婴儿会记住并搜索正确的数字，但当四个或更多物体被藏在盒子里时，会失败（7-9）。因为物体被隐藏了几秒钟甚至几十秒钟，这些任务被认为是利用工作记忆的极限，而不是注意力的极限。在目前的实验中，我们询问婴儿是否能像成年人一样，通过精神重组刺激来扩展这种有限的记忆能力。我们预测，如果使用存储的概念知识扩展记忆不需要显式训练，那么婴儿和成人一样，将能够超过三项限制，并记住四个对象，但仅限于对象可以被视为形成有意义的概念组的数组。在成年人中，当刺激项目可以根据概念、知觉或空间线索进行分组时，层次重组是可能的（12-19）。在目前的研究中，我们测试了语前婴儿#39；能够使用其中的每一项，重点是三项中最抽象的一项：将概念知识作为记忆重组的基础。
在我们的实验中，14个月大的婴儿看着一名实验者把物体藏在盒子里，然后被允许搜索它们。在一些试验中，我们隐藏了四件物品，让婴儿取回其中两件，然后询问婴儿是否会继续寻找剩余的物品（这些物品被秘密扣留）。在其他试验中，我们隐藏了两到四个物体，让婴儿取回所有物体，并询问他们是否会在盒子预计为空时继续搜索。如果婴儿能够成功地记住四个物体，他们应该在试验中搜索更长的时间，而不是在盒子预期为空时以前使用这种方法测量婴儿#39；工作记忆显示，当一个、两个或三个物体被隐藏时，婴儿会成功，但如果有四个物体（7-9个），婴儿就会失败。婴儿和#39岁；这种方法中的搜索仅取决于记忆对象的数量，而不取决于婴儿#39；对物体类型（例如，纯白球与小玩具）的兴趣（7），到达之间的时间延迟（7,26），年龄（10到20个月之间）（9,29），或连续变量，如物体总面积（7）。
在我们的第一个实验中，我们比较了14个月大的婴儿#39；四个对象数组的内存，这些对象数组可以根据概念或知觉线索解析，而数组不能。婴儿（n=44）看到的玩具对象要么是概念上熟悉的（猫和汽车），要么是新奇的（虾和坦克），这是由父母评定的。对象在空间上分组或交错（图1）。与之前的许多实验不同的是，婴儿无法记住总共四个物体，我们发现，当两组概念上熟悉的物体被呈现时（总共=四个物体），婴儿能够成功地进行搜索，而不管物体是什么#39；空间组织。通过减去婴儿#39；当盒子预计为空时（即，两个物体被隐藏且均被取回后，以及四个物体被隐藏且四个物体被取回后§）的试验平均搜索，以及当盒子预计包含更多物体时（即，四个物体被隐藏且仅取回两个物体后）的试验平均搜索。当婴儿看到两只猫和两辆车被藏起来，并取回一只猫和一辆车时，这种“搜索增加”的测量值显著大于零[在空间上分组的熟悉概念：t（21）=2.95，P=0.008；在空间上交错的熟悉概念：t（21）=2.32，P=0.030]。然而，当婴儿看到藏着两只虾和两个水箱，并取回一只虾和一个水箱时，只有当每组中的对象彼此直接相邻时，婴儿的搜索能力才会显著增强[新概念空间分组：t（21）=3.44，P=0.002；新概念空间交错：t（21）=0.08，P=0.94]（图1）。这些结果表明婴儿'；对概念上熟悉的对象的记忆是分层重组的，不管对象是什么#39；但当相同的物体相邻并形成知觉完形时，他们对概念上新奇物体的记忆才被分层重组。这种成功和失败的模式，再加上所有的婴儿#39；之前记忆四个物体的失败表明，当根据概念或知觉信息将数组分解成更小的单元时，婴儿会记住更多的物体。
支持婴儿的基本概念知识有多抽象；分级记忆重组？如果婴儿使用抽象类别来构造记忆（例如，如果他们根据概念CAT和CAR解析数组），那么他们也应该成功使用相同概念类别的不相同标记。为了询问婴儿是否能在精神上对不相同的类别成员进行分组，我们测试了一组单独的婴儿（n=22），进行了受试者内部比较，涉及两种情况，顺序平衡（图2）。在这两个代币中，两种类型的婴儿看到了来自两个熟悉类别的四个不相同的物体（例如，一只直立的橙色猫和一只倾斜的黑猫；一辆灰色的跑车和一辆绿色的旅行车）。与实验1一样，问题是婴儿在看到这四个隐藏的物体并只取回其中两个后是否会继续搜索。婴儿成功了，在看到两只不相同的猫和两辆不相同的汽车被藏起来，并且只取回一只猫和一辆汽车后，他们的搜索能力显著增强[t（21）=2.99，P=0.007]。在四个代币中，同一种情况下，这些婴儿看到了四只不同的猫或四辆不同的汽车。由于所有对象都来自同一概念类别，因此没有明确的基础来解析数组。我们发现婴儿在四个标记中没有表现出更多的搜索，一种类型的条件[t（21）=−0.38，P=0.71]，与婴儿和#39一致；以前在没有层次重组线索的情况下，记不住四个物体。
这些发现表明，概念知识增加了婴儿#39；记忆力然而，另一种解释是，我们的一些阵列支持知觉分组，而其他阵列则不支持，并且只有知觉线索支持组块（即，不需要概念知识）。在我们的第一个实验中，婴儿之前可能对猫和汽车有更多的体验，而不是对虾和坦克，这可能使他们更容易根据熟悉的感知特征组成小组。尽管实验2表明婴儿成功地使用了不相同的标记，但它并不排除知觉分组，因为两种不同的猫在知觉上比一只猫和一辆汽车更相似。因此，我们对第三组婴儿（n=22）分别在两种情况下进行了测试，顺序平衡。就像在EXP中一样。1和2我们比较了婴儿和#39；在看到四个隐藏的对象并仅检索其中两个后进行搜索，在看到两个隐藏的对象并检索两个后进行搜索，或者在看到四个隐藏的对象并检索四个后进行搜索。关键的是，在实验3中，阵列总是包含相同的等间距橙色球（图3）。在以前的研究中，婴儿使用这种阵列时总是失败（7-9）。然而，在这个实验中，我们通过语言标记使感知上相同的对象在概念上不同。在躲藏之前，实验者依次指向每个球，在概念标签条件下说，“看，一个dax！看，一个dax！看，一个blicket！看，一个blicket！”在通用标签条件下，她说：“看这个！看这个！看那个！看那个！”之前的研究表明，婴儿将使用相同计数名词（但不是相同的通用标签）的物体视为同一类别的成员（31）。因此，这两种情况都涉及感知上未分组的数组，但只有概念标签条件提供了口头证据，证明对象是不同类别的成员[与它们共享隐藏属性或本质一致（32，33）]。正如预测的那样，婴儿在概念标签条件[t（21）=2.21，P=0.039]下的搜索能力显著增强，但在一般标签条件[t（21）=−0.18，P=0.86]（图3），表明婴儿根据共享的语言标签对物体进行分组。婴儿是否先在概念性标签或一般性标签条件下接受测试没有影响。因此，在概念标签试验中听到对比计数名词并不会导致婴儿在所有后续试验中将球视为两组；相反，分组的效果似乎仅限于在隐藏前立即给对象贴上对比标签的对象。总体而言，婴儿和#39岁；概念标签条件下的成功搜索模式表明，工作记忆可以通过概念线索扩展到层次重组，即使在没有任何视觉基础来解析刺激数组的情况下也是如此。
最后，对于成年人来说，分级记忆重组是一个强大的工具，因为它不仅能够在记忆中存储一两个额外的项目，还能够存储远远超过通常的三项或四项工作记忆限制的项目（14）。为了询问婴儿是否能以这种方式有力地增加容量，我们对一组单独的婴儿（n=22）进行了受试者内比较，包括两种情况，顺序平衡（图4）。在三组两种情况下，六个相同的橙色球在空间上分组，这样两个球放在盒子左侧的平台上，两个放在盒子顶部，两个放在盒子右侧的平台上。这种安排提供了空间分组线索（26），用于将六个相同的球分成三组，每组两个。在一组六个条件下，所有六个球都放在盒子顶部的一组中，不提供分组的线索（26）。在每种情况下，我们比较了婴儿'；当盒子预计包含更多对象时（即，在六个对象被隐藏和四个对象被检索后）搜索，而当盒子预计为空时（即，在四个对象被隐藏和四个对象被检索后，以及在六个对象被隐藏和六个对象被检索后）搜索。我们发现婴儿在三组两种情况下[t（21）=3.02，P=0.006]的搜索能力显著增强，但在一组六种情况下[t（21）=0.55，P=0.589]的搜索能力没有显著增强（图4），这表明，当存在空间分组线索时，婴儿成功地将六个物体的隐藏与四个物体的隐藏区分开来，但在没有空间分组线索时，婴儿则没有。这项研究发现，婴儿在记忆扩展过程中会经历六个项目的排列，而考虑到他们典型的三个项目的能力，这些项目的数量是可能的两倍，这进一步使未经训练的14个月大的婴儿与成人的能力保持一致。
这些实验提供的证据表明，在没有训练和可能没有意识努力的情况下，婴儿可以使用多种信息源，包括存储的概念知识，来增加他们能记住的项目的数量。这一知识使婴儿能够在一个更大的集合中识别更小的群体，甚至在感知相同的项目中。以这种方式在头脑中组织项目为构建内存提供了一种更有效的格式，从而产生更大的存储容量。
我们的研究结果表明，对于在容量有限的系统中存储大量信息的问题，重构内存是一个基本的、早期发展的解决方案。之前的研究发现，婴儿使用空间、知觉和概念信息将物体与模糊场景分开（34,35）。例如，4.5个月大的婴儿将一个包含黄色圆柱体的数组解析为两个不同的对象（34）。目前的研究表明，婴儿不仅利用这种能力将复杂的场景解析为他们的组成对象，而且还可以将单个对象想象为形成统一的群体。这一分组扩大了婴儿'；工作记忆容量，同时仍保留单个组件项的表示。这种层次结构重组提供了一种扩展内存存储的方法，超越了基于项目的工作内存的严格限制。
在目前的实验中发现的记忆过程是否与成人经典组块的记忆过程相同？这个问题的答案取决于组块的定义。在一些阅读材料中，分块需要对PBSBBCCNN解析为PBS、BBC和CNN时所涉及的类型进行概念上的重新编码。这种重新编码需要每个新创建的表征单元对应于长期记忆中的一个现有的、单一的概念（例如，CNN是雇佣Wolf Blitzer的媒体公司）（36，37）。对组块的不同定义也需要概念知识，但不需要重新编码。例如，成年人记住“茄子、螺丝刀、胡萝卜、洋蓟、锤子、钳子”比记住“茄子、花椰菜、胡萝卜、洋蓟、黄瓜、西葫芦”更容易，因为记住两种概念类型的三个标记比记住一种类型的六个标记更容易（38）。在这种情况下，与统一概念CNN的例子不同，记忆扩展会发生，尽管目前还没有统一概念“茄子-胡萝卜-洋蓟”包含所有且仅包含这三个项目。组块的第三个定义完全不需要概念性知识，而是允许非概念性信息（如知觉或时空相似性）作为解析数组的基础（1）。例如，根据数字'，将电话、信用卡和社会保险号码分成两到四个数字组的日常做法；时间或空间上的接近。重要的是，被记住的不仅仅是群体的数量，还有群体的身份#39；组件，展示了所涉及的表示的层次性。这三种定义之间的差异突显出，对于什么是组块，人们缺乏共识。然而，上述观点都同意，内存扩展取决于层次结构重组。目前的实验表明，婴儿的语前记忆自发地参与了这一过程。
目前有几种进一步调查的途径。首先，心理学和认知科学仍然缺乏一个令人信服的机制来解释层级重组如何扩展工作记忆。这种算法的提出超出了目前工作的范围。然而，我们证明，多种证据来源（概念、知觉、语言和空间）都可以激发未经训练婴儿的记忆扩展，这将有助于限制问题空间，并提供对评估未来算法建议有价值的数据。第二，14个月大的婴儿可以使用层次重组来扩展记忆，而年龄大得多的学龄前儿童通常需要明确的指导（20-22），这一结果表明，对记忆重组的自愿控制可能会经历显著的发展变化。未来的工作将需要理解记忆重组的内源性和外源性控制的变化。第三，应该探索早期能力的限制。研究表明，成年人有意识地创造出复杂的心理层次结构，在这种结构中，几十个项目可以被保存在记忆中（14）。目前尚不清楚婴儿是否也能做到这一点，或者如何做到这一点
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