新记忆种类之证据以及对理解意识和感知之影响


摘要

意识是体验的核心。然而，在科学上，人们对意识的理解仍然十分贫乏。新研究结果揭示，重复展示某物件可让人有意识地感知微弱、模糊的刺激。这项发现，为一种领先的意识理论所预测的新记忆类型 — 潜意识感官缓冲存储(SSBS) — 提供了证据。实验数据也显示，视觉遮蔽（心理学和神经科学领域广泛应用的一种技巧）并不如人们先前所认为的那样，会删除或覆盖信息，而只是会限制人们有意识地获取信息。这些发现对于意识研究和认知科学具有深远影响。

1. 介绍

意识是我们最清楚知觉，但同时又感到莫明神秘的东西。我们的每一项体验都是自我意识的结果(Pang, 2023a)。可是，虽然意识对我们来说是很贴切熟悉之物，但是却对之难加定义，而科学上对意识的理解也很贫乏(Pang, 2023b)。意识是人类一己体验的基础。然而，我们对于遥远星际及海洋最深处的了解，却远超于对意识的了解。一位著名的神经学科学家曾在 1998 年打赌，说人们将在25年内发现构成意识的神经机制。最近，他承认自己输了(Lenharo, 2023)。尽管人们对意识仍然缺乏全面的了解，但这个领域的研究还是取得了重大进展。1996 年，《国际心理学词典》(International Dictionary of Psychology) 在意识这一词条下写到：“尚没有值得一读的论述”(Sutherland, 1996)。但是，现在已有多不胜数的书籍、学报、实验室和研究部门致力推进这方面的研究。其中一项富有成效的方法，便是从感知入手，探索有意识感知的刺激，以及仍然是无意识感知的刺激两者之间的差异，而遮蔽刺激物是控制刺激物可见度的常见做法。

2. 视觉遮蔽

视觉遮蔽法是指在短暂展示一个通常能够让人产生意识感知的图像的近乎同一时间和同一地方，展示一个让人分心的图像（称为遮蔽膜），使人对原有的图像变得无意识(Breitmeyer 及 Öǧmen, 2006)。此方法被广泛应用于感知和意识方面的研究(Bachmann 及 Francis, 2014; Breitmeyer 及 Öǧmen, 2006)。传统模型将上述现象解释为遮蔽膜删除或覆盖原有刺激物的记忆表征(Averbach 及 Coriell, 1961)。这个解释受到很多研究人员的质疑(Breitmeyer及Öğmen, 2000; Losier等人, 2017; Vogel, Woodman 及 Luck, 2006)，但是，在无法提出任何实验性证据的情况下，信息删除的假说依然占据主导地位(Pang 及Elntib, 2021)。

3. 无意识记忆

记忆是最重要的认知功能之一。一旦罹患健忘症等记忆障碍，会在方方面面阻碍人体机能，后果十分严重(Allen, 2018)。记忆分为长期存储及短期存储。另一种区分法，是将记忆分为可以有意识地读取和描述的外显记忆，以及不需要意识便能运作的内隐记忆。传统模型只考虑了两类内隐记忆：程序记忆和促发记忆 (Irvine, 2013; Squire 及Dede, 2015; Soto 及Silvanto, 2014)。程序记忆包括习惯、技巧（例如骑单车）、简单形式的条件作用等 (Squire 及 Dede, 2015)。当短暂出现的刺激物影响后续行为表现，而没有进入知觉时，就会发生促发效应(Bargh, 2016; Francken等人, 2011)。一个典型例子，就是向参加者短暂展示一个颜色词语，然后将该词语遮掩起来。虽然该人不知道这个被遮掩的词语，但结果显示，如果其后向他展示一个图像，而图像的颜色与事先展示的词语一致，则参加者辨识该图像颜色速度会更快；反之，若图像的颜色与事先展示的词语不一致，则参加者辨识图像颜色的速度会较慢(Cheesman及Merikle, 1984)。

更为近期的研究对这种有意识的记忆占大部分、无意识记忆占有限部分的传统区分方法提出了质疑。有迹象显示，潜意识刺激或会维持一些时间，然后在延迟一段时间后，用于执行与行为表现有关的任务 (Soto 等人, 2011; Pan 等人, 2014; Samaha 等人, 2016; Henke 等人, 2013)。有研究描述在没有自觉意识的情况下与记忆编码相关的神经特征(Degonda等人, 2005; Duss等人, 2014; Bergström及 Eriksson, 2018)。另一些研究则将神经数据与行为表现方面的结果直接连系起来，进一步支持潜意识信息存在记忆编码的说法(Dutta 等人, 2014; Trübutschek等人, 2017; Züst等人, 2014; Reber等人, 2012)。虽然无意识记忆的笼统概念逐渐获得广泛认同，但这些记忆存储的详细功能、分类及目的仍有争议。尽管研究人员已进行了大量研究，但对于内隐记忆，我们的了解仍然非常贫乏 (Persuh等人, 2018; Stein 等人, 2016)。

4. 一种新的记忆：潜意识感官缓冲存储(SSBS)

最近，我和研究伙伴找到证据，证明存在一种新的内隐记忆。这种记忆对了解人们如何感知微弱、模糊的刺激、视觉遮蔽如何起作用、微弱和模糊的外部输入如何被转化成为自觉体验，发挥关键的作用(Pang, 2021a;2021b)。我们的研究发现已刊载于英国自然出版集团(Nature)的《科学报告》(Scientific Reports) (Pang 及Elntib, 2021)及爱思唯尔出版社 (Elsevier)的期刊《意识与认知》(Consciousness and Cognition) (Pang 及Elntib, 2023)。人们无法有意识地感知单次出现、被严实遮蔽的视觉刺激物。不过，我们发现，若一个原被遮蔽的刺激物在短时间内重复出现，它便会走进人们的自觉意识，突然变得可见(Pang 及Elntib, 2021;2023)。这说明被遮蔽的信息不会被删除或覆盖，而是会在所谓的潜意识感官缓冲存储(SSBS)里保留一段短时间。人们无法通过自觉意识读取这种缓冲存储，但如果获得了确认性证据，信息便会累积并且转化成更持久、可以有意识读取的存储形式(Pang 及Elntib, 2021;2023)。

虽然人们对意识的了解仍然贫乏，但研究人员已提出过几种理论，试图解释意识的一些关键方面。其中一个主要理论，便是意识的全局工作空间理论 (GWT)。这个理论将自觉体验描述为多种无意识过程的整合结果(Baars, 1988;Dehaene等人, 2006; Kouider及Dehaene, 2007) ，并同时提出，潜意识信息会争夺如同聚光灯一样的自觉意识。至于什么能够进入这个聚光灯，则取决于刺激物的强度（自下而上的强度），以及各种自上而下的因素，例如该人的注意力、期望和优先次序(Kouider及Dehaene, 2007)。要使这个过程得以运作，潜意识信息便需要在与其他刺激物争夺自觉意识时，被短暂地存储起来，之后要不是被舍弃，就是被有意识地感知到。之前，有几名研究人员纯粹从基础理论出发，明确预测人们具备无意识的缓冲存储，可保留信息至少几百毫秒(Kouider及Dehaene, 2007; Smith 等人, 2011; Smithson 及Mollon, 2006)。但是，这项论点缺乏直接实证支持(Pang 及Elntib, 2023)。我们的研究则填补了这一空隙，不但为这种记忆存储的存在提供了直接实验证据，也为存储的持续时间和衰减情况等提供了进一步的资料。

5. 方法

根据重复测量、双盲设计和对照实验的原则，我们通过三组实验，对感知、意识和记忆展开研究。实验1招募了40名年龄介乎18岁至66岁的参加者（16男，24 女）（平均年龄=38.5，标准偏差=13.08）。实验2和3则由15名年龄介乎20 岁至61岁的参加者（7男，8女）（平均年龄=34.6，标准偏差=12.96）组成。

在所有实验中，参加者被要求先看电脑屏幕上的一系列展示，然后在一空白栏内报告他们所看到的内容(内容报告 (CR)) 。如果他们不肯定看到什么的话，则在空白栏中填写猜想的内容。提交答案后，参加者还要在一个分为四等的感知意识等级表 (PAS) 上，为他们体验的清晰程度(Romsøy及 Overgaard, 2004)评级。为使等级表更为直观，等级表使用了Peremen及Lamy (2014)的调整办法，评级从零开始，以反映缺乏体验的情况。在评价阶段的最后部分，参加者要在一个强制性选择任务 (FCT) 里，从四个选项中指出一个正确的目标图像。

展示顺序包含一个焦点讯号，然后是一系列的目标图像和遮蔽膜(如图1所示)。实验1有三种不同的条件设定，分别展示目标刺激物10次、5次或1次（展示1次乃作为对照条件）。当展示5次或只是1次时，目标刺激物会被空白画面取代。此外，实验1会藉延长遮蔽膜的展示时间，来改变重复相隔时间。实验2使用了三个不同的重复相隔时间（分别为35 毫秒、70 毫秒，以及139 毫秒加空白画面），而实验3则使用了70 毫秒的重复相隔时间加空白画面，但设定了两个对照条件，一是目标刺激物在一开始时展示，二是在结束时展示。有关方法详情，请参阅Pang 及Elntib (2021; 2023)。


图 1: 实验里使用的展示顺序：先展示一个焦点讯号，然后是遮蔽膜 (M)和目标物(T)的重复序列。实验1有三种不同的条件设定，即分别展示目标物10 次、5次或1次，并采用不同的重复相隔时间（重复相隔时间每延长一次，遮蔽膜的展示时间也随之延长）。在实验2、实验3中，目标物展示之前和之后都会加上空白画面，以增加遮蔽效果。

6. 结果

我们采用主观和客观两种测量方法，通过重复展示一个被严实遮蔽的视觉刺激物，来测试对感知的影响。在实验1中，我们进行了多场试验，以研究在不同的重复相隔时间下，对感知有何影响。不同场次的试验中，所使用的重复相隔时间不一，可短至7 毫秒，或长至8,337 毫秒。一如所料，在对照条件下，加设遮蔽严重限制了对目标刺激物的感知，只引起了最低限度的自觉意识。这与之前关于使用遮蔽物的研究结果一致(Bachmann 及 Francis, 2014; Breitmeyer及Öğmen, 2000; 2006)。不过，当以短相隔时间重复展示时，那个被遮蔽的刺激物就会被有意识地感知到。不论我们采用何种测量方法，这种认知的提升都是显著的，如图2所示：PAS（感知意识等级表）平均值结果，从没有重复展示被遮蔽刺激物时的0.28（标准偏差= 0.50），提升至重复展示5次时的0.89（标准偏差= 0.92）。当重复展示10次时，平均值结果进一步提升至1.05（标准偏差= 0.98）。多因子变异数分析显示，所得数据在统计学上属于显著，而且效应量极强F(1.48,57.79)=148.75, p<0.01 ηp2=.79 (ε=.74)。事实上，p值低于物理学里用于核证新发现的5-<,i>sigma要求（根据要求，结果纯粹出于统计学异常的机率低于350 万分之一；Lamb, 2012）。心理学和神经科学有太多可以影响结果的变量，故此一般不会采用这么严格的标准。我们的实际p 值的规模约为10-13，显示这极不可能是统计上的侥幸，反而很可能代表真实的现象。这些评分是所有重复相隔时间评分的平均值，而重复相隔时间越短，评分越高，显示在有关条件下，效应量更为加大。采用客观测量方法得出的结果类似：得出正确的内容报告(CR)的百分率，在对照条件下为11.9%，作5次展示时增至43.1%，作10次展示时更增至48.9%，F(1.98,77.25)=149.59, p<0.01, ηp2=.79 (ε=.99)。在强制性选择任务 (FCT) 里给予正确回应的百分率，在对照条件下为34.8%，作 5 次和 10 次展示时，则分别增至60.8%和65.9%，F(1.93,75.25)=96.70, p<0.01, ηp2=.71 (ε=.97)。这两种客观测量方法的P值的规模都达10-13，同样比该领域常用以表示统计显著性0.05 和 0.01 的门槛值低几个数量级。

虽然展示目标物的次数会影响参加者的感知，但这只发生在重复相隔时间短的情况下。在重复相隔时间长的情况下，重复展示的做法对参加者的感知的影响可说是微不足道。不过，在相隔时间短的情况下，被遮蔽的刺激物变得清晰可见。我们并未观察到数据中有明显的转折点，反而观察到逐渐消退的现象。大约在 300 毫秒之后，提取有意义的信息受到严重的影响，而大多数的数据在 700 毫秒后便会消失。不论采用何种测量方法，在统计学上，重复相隔时间的影响显著，数据如下：感知意识等级表 (PAS)F(8.92, 347.70) = 52.17, p < 0.01, ηp2 = .57 (ε = .47; 补充列表1)，内容报告 (CR)结果F(12.58, 490.78)=22.88, p < 0.01, ηp2 = .37 (ε=.66; 补充列表2)，以及强制性选择任务 (FCT) 表现F(12.41, 483.95) = 11.34, p < 0.01, ηp2=.23。


图 2: 实验1主观性测量方法的结果（PAS，图像a）及客观性测量方法的结果（CR 及 FCT, 图像b 及 c）。当重复展示被遮蔽的刺激物时，所有测量结果均显著较高，但重复相隔时间加长，测量结果也随之降低。


图3：实验2的结果。在实验2，每个参加者的数据点较多，但测试范围较小，从而确认之前在较广范围下所得的测试结果。

实验2把每名参加者的每个条件与重复间相隔时间作配对。每名参加者使用的数据点更多，但测试的条件只有两个（10 次展示及作为对照条件的1 次展示），重复相隔时间有3 个，用以确认上述两个主要发现所得。所有结果均显示具有统计显著性和较大的效应量（见 Pang 及Elntib, 2021）。实验2的结果见于图 3。

由于在对照条件下（目标物在展示序列的开头显示），从展示目标物起，到进行评估的时间较长，因此我们设计了一个新实验（实验3），修改了对照条件，并改在结尾时才展示目标物。然而，这并无改变结果，反而印证了我们之前的发现：即展示次数对感知继续产生重大影响，而对照条件（以及经修改的对照条件）下的目标物所在位置，对感知并无显著影响（详见Pang 及Elntib, 2023）。

7. 讨论

过往很多研究发现，遮蔽做法会使视觉刺激物变得不可见（Bachmann 及 Francis, 2014; Breitmeyer 及 Öǧmen, 2006）。我们的结果显示，当重复完全相同的展示序列时，参加者可以有意识地感知到之前看不见的刺激物。这个看来很简单的结果，当中却蕴含深远意义。在此，我们将讨论当中三个主要意义：关于遮蔽做法不会删除或覆盖来自目标刺激物的信息的证据；关于存在一种新记忆的证据；以及这种记忆与意识之间的关系。

正如上文（2. 视觉遮蔽做法）所述，传统上，遮蔽做法被解作遮蔽物会删除或覆盖目标刺激物的记忆痕迹(Averbach 及 Coriell, 1961; Pang, 2017)。这项假说受到广泛质疑(Breitmeyer及Öğmen, 2000; Losier 等人, 2017; Vogel, Woodman及 Luck, 2006)。多名研究人员曾预测，潜意识记忆存储在理论上存在(Kouider及Dehaene, 2007; Smith 等人, 2011; Smithson 及Mollon, 2006)，但它们的论点却缺乏实证支持。我们的研究显示，遮蔽做法不会删除或覆盖目标刺激物的记忆痕迹，否则，若是每次重复都在没有任何先存信息的情况下开始，那么重复就不会产生任何效果。此外，我们的数据显示，这种效果不能简单地归因于重复展示目标物增加了察觉目标刺激物机会的次数、或者令察觉目标刺激物的整体机率有所增加（见 Atas 等人, 2013）。这是因为，重复展示的相隔时间不论长短，察觉目标物的机会（即展现目标物的次数）并无不同。重复相隔时间较长时，对目标物的感知没有显著提高，只有在重复展示的相隔时间较短时，才会清晰地发生感知。另一种解释是，目标物的碎片在遮蔽做法下得以幸存，并且可以通过重复展示整合在一起。但是，这发生种情况的可能性不大，原因如下：第一，这个假说同样无法解释，为何上述碎片的整合，没有在重复相隔时间较长的情况下发生。第二，遮蔽物每次都一样，所产生的碎片也一样，根本无法整合成一个整体，因为无论重复展示目标物多少次，都少了一些关键碎片。第三，参加者不单展现出更好的客观目标物识别能力，还报告称有更高的主观感知意识。最后，只有未被覆盖的碎片得以幸存，说明这个假说还暗示遮蔽物和目标物两者直接互相竞争。换言之，对目标物的感知越强，对遮蔽物的感受就越弱。这与我们自己尝试进行实验的感受不符，同时也与一些非正式参加者所报告的不符。在该等实验中，按次序重复展示目标物时，目标物突然出现，但我们仍可清晰地感知得到遮蔽物 — 不过，我们还需要作进一步研究，取得数据，再作正式分析（见Pang 及Elntib, 2023）。整体而言，我们的数据为反驳删除和覆盖信息的假说，提供了实证支持，并为那些质疑这一假说和提出其他解释的人，提供支持证据。视觉遮蔽法是最受广泛使用的心理物理学工具之一，其用途涵盖多种研究领域。我们的研究所得直接挑战对此现象的普遍解释，并就曾有研究人员预测过，但未获实证支持的短暂性记忆缓冲存储形式这一解释，提出我们的看法。

如果对目标刺激物的记忆痕迹没被删除或覆盖，那么那些痕迹则必须以自觉意识无法直接读取的方式保留下来。这样，遮蔽法才能起作用。无意识地读取的信息是一个广获接受的概念（例如见Del Cul 等人, 2007）。我们的数据显示，当单独展示被遮蔽的刺激物时，刺激物很难被人感知。若以很短的相隔时间重复展示，它们就变得可见和可辨识。这些发现表明，信息被短暂地保留在无意识（或潜意识）的记忆存储中，通过重复展现而累积起来，然后这些确认性证据就能进入自觉意识。我们将这种记忆称为潜意识感官缓冲存储(SSBS)，这是因为这种记忆包含感官数据。而所谓缓冲，是指这种记忆十分短暂。鉴于认知度于重复相隔时间少于 300 毫秒时最高，而当重复相隔时间超过 700 毫秒，最有意义的信息就会失去，所以信息似乎只在SSBS中短暂保留，随后便以逐渐、而非二元（即并非突然截断）的方式迅速消退，情况与已知的上意识短期记忆存储类似 (Yi 等人, 2018)。SSBS与上意识短期记忆存储（例如映像记忆）不同，因为它无法被自觉意识所读取。它也与之前描述的潜意识忆存储（例如促发记忆）不同，因为它不只是影响后续的行为表现而不被察觉得到，而且还允许信息积累和被有意识地取读。虽然我们的研究方法可能会引致一些促发效应，但研究结果却显示出与纯粹促发效应截然不同的东西，意味著SSBS具备可独自划分成类的性质。

为潜意识感官记忆找出实证证据，对于理解意识具有广泛意义。正如上文（4. 一种新的记忆：潜意识感官缓冲存储(SSBS)）所述，我们的研究所得为一项具主导地位的意识理论预测提供了直接支持：Kouider及Dehaene (2007) 曾明确预测，有一种记忆存储的特性与SSBS惊人相似，但由于缺乏实证证据，这种记忆存储成为意识和认知辩论的争辩点(Block, 2011)。此处所指有关无意识记忆存储的证据，不仅有助目前有关意识的辩论，还为有关研究提出了新见解，开辟了新领域。例如，在使用脑电图 (EEG)测量大脑活动时，在刺激物展示后约 250 至 500 毫秒，会引发产生P300：一种被视为自觉意识关键特征(Polich, 2007)的独特可测量波。鉴于遮蔽物在目标刺激物展示后才显示，遮蔽的做法能极有效地消除人们在遮蔽物展示前对所显示内容的感知 (Breitmeyer及Öğmen, 2006)，因此所有视觉刺激都可能先经过SSBS，由大脑则会评估其重要性，然后才被有意识地感知为临时占位信息。这便可解释为何 P300 波的波元会延迟出现，以及为何其他研究也发现自觉体验延迟出现的情况。虽然这仍属猜想，但SSBS有可能在更广泛意义上对意识产生关键作用。无意识的SSBS表征与有意识地取读的记忆痕迹两者间的差异，为受有意识感知的具体大脑活动，提供了新的研究方法，而我们与Atas等人 (2013) 提出的首创方法，即只需调校重复展示的时间，便能精确控制相同刺激物的可见性，很可能在一系列不同的研究环境中证明有用。

8. 限制

本文讲述的实验并不包括任何脑成像或神经测量技术。因此，并无提供关于SSBS背后的神经机制或涉及哪些大脑区域的实证数据。此外，虽然这里描述的解释框架已十分有力，但仍不能排除对该等数据的其他解释。例如，不能排除被遮蔽的刺激物曾短暂进入自觉意识，但在评估阶段开始前已被参加者所忘记，因此无法给予报告。然而，考虑到以上数据、以及基于人们对意识和感知的普遍了解，上述情况的可能性不大。若要证明大脑状态在不同条件下会有差异，便需要对大脑活动进行直接测量。最后，我们也没有评估是否发生了促发效应，以及促发效应是否对所采用的客观测量方法（内容报告和强制性选择任务）造成影响。尽管潜意识促发效应可能对参加者的回应构成影响，但那些效应不会改变我们的整体结论。我们的整体结论包含了建基于客观测量方法和主观报告，调查坚实，而结果也明确指出参加者的体验发生了明显的变化。若要为这些问题寻找确切答案，并对SSBS有更深的了解，有需要进行更多研究，例如测试SSBS是否包含预先分类或早已处理的信息。

9. 结论

意识仍是一个未解之谜，但通过运用新方法，研究人员正对当中涉及的某些方面（特别是与自觉感知相关的方面）有更深的了解。本文所提出的潜意识感官缓冲存储 (SSBS)证据，与以往描述的记忆存储不同。感官信息被短暂地保存在这种记忆存储中，在信息逐渐消失前无法被有意识地读取。信息衰减约在 300 毫秒后以迅速但渐进的方式开始，并约于 700 毫秒后失去大部分信息。全局工作空间理论 (GWT)是目前有关意识研究的最主要解释框架。 SSBS为其下的关键概念提供了实证，并进一步显示，视觉遮蔽的做法不会删除或覆盖目标刺激物的记忆痕迹；相反，SSBS以一种无法有意识地读取的方式将那些记忆痕迹存储起来，这或对整体自觉感知具重要作用，并使之成为确认和评估有关信息显著性和重要性之处（这或可用以解释为何很多研究人员都观察到自觉意识普遍出现延迟的现象）。若在这些发现的基础上，开展进一步研究，特别是对大脑活动直接进行测量和造像，或可帮助我们更深入了解将感知性输入转化成有意识体验的神经机制。意识究竟是甚么，目前还是个谜，但研究人员正慢慢揭开这个谜团。有关工作就如一幅尚未完成的巨大拼图，本文介绍的研究则为这幅拼图补上了一小块拼片。

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作者：
Mr Damian K F Pang, MSc

Damian K F Pang先生擁有碩士學位，是一位飛行員、企業家、科學家和哲學家。他的主要研究方向為意識、感知和記憶。他發現了一種潛意識感官緩衝存儲（SSBS），它在模糊和含糊不清的刺激的自覺感知中發揮着關鍵作用。他的其他研究興趣包括心靈哲學，以及人類認知與人工智能（AI）之間的差異和相似之處。

2023年10月