延迟估计法测量视觉工作记忆的精确性
1. 刺激设计。
为颜色工作记忆实验选择颜色对实验的成功至关重要。应选择位于同一心理颜色环上的颜色，以确保所有颜色具有相同的亮度（因其位于同一平面上）和相同的对比度（因其与背景色的距离相等）。从物理角度而言，人所感知的颜色与一个线性维度相关，即从表面反射的光的波长。但从感知角度而言，颜色空间——颜色在心理上的表征关系——是非线性的。甚至在早期教育阶段，儿童就被教导去理解颜色的“色环”和“色圈”概念。
在本视频中，每个实验试次包含三个部分（图1）：A部分为样本阶段，从180种颜色中随机选取1至8种，每种颜色以一个小方块形式在屏幕上呈现500毫秒；B部分为延迟阶段，样本颜色消失，参与者面对空白屏幕900毫秒；C部分为测试阶段，屏幕上出现一个空方块和完整的色环。参与者的任务是回忆样本阶段（A部分）中看到的颜色，并用鼠标在色环上点击该颜色。
图1. 延迟估计程序。 在每次试验中，呈现180种单独颜色中的一种（样本）500毫秒，随后屏幕空白900毫秒，然后参与者需通过在颜色环上单击鼠标来报告其记忆中的样本颜色。
- 从大量不同的颜色中选择一组单独的颜色，作为各次试验的刺激材料。
- 确保这些颜色具有相同的亮度（光强度）以及相对于背景的相同对比度，以避免任何一种颜色因物理特性而天然比其他颜色更易记忆。
- 在选择颜色时，参考CIELAB系统，这是一种国际标准化的三维感知颜色空间描述方法，有助于更准确地选取具备所需特性的颜色。
- 选择一组能共同构成一个圆形分布的颜色，其中背景色作为该圆的中心。大多数实验包含180种不同的颜色，每种颜色具有相同的亮度，但在色调上有所变化（图2）。
图2. 一个包含180种不同颜色的色环。该色环以CIELAB色彩空间呈现。所有样品具有相同的L*坐标值，大致意味着它们具有相同的亮度。色环的中心点（准确显示为灰色）为消色点，其亮度与样品颜色相同，但无色度值（即，a*和b*坐标均为零）。这180种不同的颜色样品在a*和b*值上各不相同，分别表示其蓝/黄和品红/绿成分的比例混合，以生成每一种特定颜色。
2. 实验步骤。
- 开始之前，指导参与者记住刺激材料及其颜色。在每次试验中，于显示屏上呈现1至8种来自180种颜色的颜色，持续500毫秒。
- 每次试验中随机选择颜色，并将每种颜色渲染为一个小方块，占据约1°的视觉角度。这些方块即为样本刺激。
- 确保每次试验包含1至8个方块。整个实验应包含60次试验，每次分别呈现1、2、3、4、5、6、7和8个样本方块。总计共480次试验。
- 除480次正式试验外，实验开始前先进行10次练习试验。前五次练习试验应仅包含1-2个样本项目，以帮助参与者适应。
- 实验开始时，向参与者说明如下指导语：“在此实验中，我们希望研究人们记忆颜色的精确程度。在每次试验中，您将同时看到多个不同颜色的方块。您的任务是尽可能精确地记住每个方块的颜色。大约半秒后，这些方块将消失，请在脑海中保持对它们的记忆。随后，其中一个方块的位置将被探测，您需要在一个色轮上报告此前位于该位置的方块的颜色。我们将进行10次练习试验，以帮助您熟悉整个过程。如有任何问题，请随时提问。请尽力而为，若感到不确定，也可进行猜测。”
- 样本方块消失后，呈现一个空白显示界面，持续900毫秒。此为延迟期，期间参与者需保持对刚刚看到的样本项目的记忆，因为这些项目已不再出现在显示界面中。
- 延迟期结束后进入测试阶段：首先从样本显示中随机选择其中一个项目。
- 在该项目原先所在的位置绘制一个黑色方框轮廓。此即探测提示，用于指示参与者从记忆中回忆哪一个项目。
- 同时呈现探测提示和用于选择颜色的色环（颜色即从该色环中选取）。
- 指导参与者在色环上点击其记忆中最接近被探测样本项目颜色的位置。
- 在每次测试试验中，以不同的随机旋转角度呈现色环，以防止参与者将空间中的特定区域与特定颜色关联起来。
- 务必向参与者说明，若在任何一次试验中对答案感到不确定，应进行猜测。测试界面应持续显示直至参与者做出反应，当参与者点击色环时，该次试验即结束。
- 尽可能多地记录每次试验的数据。本实验的输出文件中需包含以下关键信息：
- 在电子表格中创建输出文件。表格中的每一行代表一次试验。
- 关键记录内容包括：试验中的样本项目数量、被探测项目的实际颜色，以及参与者作为回应所选择的颜色。基于这些数据，后续可计算实际颜色与回应颜色之间的角度差异。
3. 分析。
- 对每次试验，计算角响应误差。
- 计算每次试验中正确响应与实际给出响应之间的颜色数量差，然后将该数值乘以 2，因为每种颜色之间相隔 2°。所得结果即为该次试验的角误差。
- 将此结果作为电子表格中的一列。
- 对所有试验的角误差进行平均（假设没有任何一种颜色导致的平均角误差会大于其他颜色）。由此得到不同角误差出现频率的分布（图 3）。注意该分布的均值为零，且呈正态分布。
- 根据角误差的分布，计算颜色工作记忆的精度。
图3. 实验过程中所有试验合并后的角度误差频率分布。 误差应呈以零为中心的正态分布——表明正确反应为平均答案。该分布的变异程度，即标准差，可用于估计记忆精度。
实验心理学家使用延迟估计范式来评估视觉记忆的精确性，以及当个体同时尝试记忆更多内容时，这些记忆是如何退化的。
一方面，人类记忆受限于个体能够记住的信息项目数量——例如需要补充 pantry 的物品数量——这意味着记忆在数量上是有限的。
记忆也可能在精确性上受到限制。例如，一个人可以通过电话认出自己的母亲，因为他们记住了她声音的特点。然而，个体“存储”中的母亲声音记忆可能并不完全匹配其实际的物理声学特征。因此，记忆也可能在质量上受限。
延迟估计范式为评估记忆的数量限制与质量限制之间的关系提供了一种方法。
本视频演示了研究视觉工作记忆精确性的方法，包括如何设计刺激材料、如何开展基于延迟估计范式的实验，以及如何分析和解释实验结果。
在此实验中，颜色为评估视觉工作记忆精确性提供了一个理想的刺激，因为它可以在心理上表示为一种连续的非线性光谱，称为颜色环。
参与者需完成多个试验，每个试验中必须记住一个颜色刺激。每个试验包含三个阶段：样本阶段、延迟阶段和测试阶段。
在样本阶段，一个随机颜色的方块在屏幕上显示 500 ms，随后消失，留下一个空白屏幕。
在随后的延迟阶段，参与者需注视空白屏幕 900 ms，在此期间必须记住样本颜色。
在最后的测试阶段，一个以黑色轮廓勾勒且无填充颜色的探测方块出现在之前彩色方块所在的位置。
同时，参与者会看到一个由 180 种不同颜色组成的颜色环，并被要求选择颜色环中最接近原始样本颜色的区域。
需注意，颜色环始终以随机方向呈现，以确保参与者无法将屏幕上的特定位置与特定颜色关联。
为增加任务难度，记忆负荷——即每个试验中呈现的彩色方块数量——从 1 到 8 不等。
因此，因变量为颜色工作记忆的精确性——即参与者对样本阶段所呈现颜色的记忆准确程度。
对于给定的样本颜色，参与者的选择通常在“真实”颜色范围内波动，但极少选择差异极大的颜色。
随着记忆负荷的增加，颜色工作记忆的精确性可能下降。
首先，选择一组包含180种不同色调的颜色，这些颜色共同构成一个色环。确保这些颜色在屏幕上相对于背景色具有相同的亮度和对比度，以保证在实验过程中没有任何一种颜色对参与者而言更具记忆性。
当参与者到达后，引导他们到计算机前，并讲解实验的流程。
强调当屏幕上的某一特定区域被探测时，参与者应仅选择此前在同一位置出现过的色块的颜色。此外，若参与者不确定被探测样本的颜色，应要求其进行猜测。
为确保参与者理解任务要求，允许他们先完成十次练习试验。
一旦参与者理解了实验指令，即让其完成480次正式实验试验，其中记忆负荷从1到8的每种条件下的试验次数相等。
对于每次试验，记录记忆负荷、样本色块的真实颜色，以及参与者在延迟后所选择的颜色。
为了排除颜色因素独立分析数据，针对每次试验中呈现并探测的每个样本色块，计算角误差——即真实颜色与选择颜色在色环上的角度距离（以度为单位）。
如果参与者在延迟期后准确记住了样本色块的颜色，则角误差应为零。
对于处理相同记忆负荷的一组试验，绘制频数分布曲线，其中横轴（X轴）表示角误差，纵轴（Y轴）表示频数。
生成频数分布曲线后，计算每条曲线的标准差——即数据值围绕均值的离散程度。
取标准差的倒数，得到代表记忆精度的数值。该数值越大，表明该组试验的记忆精度越高。
为可视化数据，将计算得到的记忆精度值作为记忆负荷的函数进行绘图。注意随着负荷增加，记忆精度趋于下降，表明参与者能同时记住的项目数量与记忆的精确性之间存在权衡关系。
现在您已经了解了如何设计并实施基于延迟估计的实验，接下来让我们看看研究人员目前如何利用这一范式来解析视觉记忆的不同方面。
到目前为止，我们讨论的都是如何利用延迟估计范式来评估短期工作记忆，即参与者只需在单次试验中短暂存储颜色信息。然而，研究人员也可以利用该范式探究长期颜色记忆，并在更长的时间尺度上进行评估。
此外，该范式还可用于比较不同个体之间视觉记忆的精确度，例如以视觉为导向的职业者（如室内设计师）与视觉依赖性可能较低的职业者（如律师或医生）之间的差异。
最后，尽管研究人员通常使用延迟估计范式来评估颜色记忆，但它也可用于其他类型视觉工作记忆的神经认知评估，例如与形状相关的记忆。
您刚刚观看了 JoVE 关于延迟估计法的介绍。我们回顾了如何实施该方法，以及如何收集和分析参与者的颜色记忆数据。重要的是，我们注意到该技术如何帮助理解人类颜色记忆的定性限制如何受到定量因素的影响。
感谢观看！
来源：Jonathan Flombaum 实验室——约翰斯·霍普金斯大学
人类的记忆是有限的。在其发展历史的大部分时期，实验心理学一直专注于研究记忆的离散性、数量性限制——即一个人能够记住多少条独立的信息。近年来，实验心理学家也开始关注更偏向定性方面的限制——信息的存储精度如何？
记忆精确性的概念可…
本视频中的章节
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Overview
1:14
Experimental Design
3:06
Running the Experiment
4:17
Representative Results
5:35
Applications
6:37
Summary