Muisti. Otto Lappi Kognitiotiede/Psykologian laitos Helsingin yliopisto

Transkriptio

1 Muisti Otto Lappi Kognitiotiede/Psykologian laitos Helsingin yliopisto Pauli Brattico Kognitiotiede/Tietojenkäsittelytieteen laitos Jyväskylän yliopisto Kognitiotieteessä muistilla tarkoitetaan organismin tai artefaktin kykyä tallentaa tietoa omaan rakentee-seensa siten että tieto on myöhemmin kognitiivisten prosessien käytettävissä. Keskeiset käsitteet: Muisti; kapasiteetti; koodi; kesto; koodaus;; konsolidaatio. Muisti on läsnä jokapäiväisessä elämässämme muistoina, muistikuvina, aamulla tehtyinä suunnitelmina jotka ohjaavat päivän kulkua, ja osittain tiedostamattomina tuttuuden aikaansaamana kykynä toimia jokapäiväisessä fyysisessä ympäristössämme. Muistin toiminnot voidaan abstraktimmin tarkastellen jakaa kolmeen erilliseen kognitiiviseen kapasiteettiin: (i) informaation koodaukseen & tallentamiseen, (ii) muistissa säilyttämiseen ja (iii) muistista hakuun ja dekoodaukseen/palauttamiseen. Tässä luvussa tarkastellaan ihmismielen/aivojen muistijärjestelmiä kognitiivisen psykologian ja neuropsykologian näkökulmasta. Muistin jakamisesta komponentteihin Muisti kognitiivisena kykynä voidaan jakaa loogisesti tai funktionaalisesti tarkastellen kolmeen komputationaaliseen kompetenssiim: tiedon koodaamiseen käytetyn muistijärjestelmän käsittelemään muotoon ja muistiinpainamista varten sopivaan muotoon koodatun tiedon tallentamiseen (koodaus & konsolidaatio), tallennetun tiedon ylläpitämiseen ja säilyttämiseen muistissa (varastointi), ja muistissa olevan tiedon käyttämiseen psykologisten toimintojen ohjaamiseen ja säätelyyn (haku & palauttaminen). Psykologit erottavat perinteisesti toisistaan myös erilaisia muistijärjestelmiä. Ehkä keskeisin jako erottaa deklaratiiviseen eli tietomuistin (deklaratiiviseen muistiin tallennetusta tiedosta voidaan sanoa A tietää että ) ja proseduraaliseen eli taitomuistiin (A tietää miten ). Deklaratiivinen muisti jakautuu edelleen episodiseen eli tapahtumamuistiin, ja semanttiseen eli yleistietomuistiin. Aloitamme tässä muistijärjestelmien kuvaamisen episodisesta deklaratiivisesta muistista, koska se vastaa lähimmin sitä mitä arkipsykologiassa kutsutaan muistiksi, ja jonka häiriöitä kutsutaan muistinmenetyksiksi. Usein sanotaan, että ärsykkeet tallennetaan muistiin, tai että edellä mainitut kolme prosessia (tallentaminen, säilyttäminen, palauttaminen) kohdistuvat ärsykkeistä tehtyihin havaintoihin (itsekin käytämme tätä löysää puhetapaa luvussa Oppiminen & Synnynnäisyys). Esitystavat ovat osittain harhaanjohtavia. Useimmitenhan kyse ei ole ollenkaan ärsykkeiden käsittelystä 1 vaan muistiin tallennetaan ärsykkeestä havaintoon koodattu informaatio t. tieto. Myöskään havaintoja ei varmaankaan tallenneta, säilytetä tai 1 Paitsi silloin kun tietoa tallennetaan muistiin pään ulkopuolelle esim. kirjoituksen tai puheen muodossa.

2 palauteta sellaisenaan, haalistuneina kopioina vaan tiedon tallentaminen muistiin sisältää informaation prosessointia informaatio tavallaan uudelleenkoodataan havaintoformaatista pitkäkestoisen muistin formaattiin (analogiana voit ajatella tietokoneen ruudulla näkyvän bittikarttakuvan uudelleenkoodaamista pakkausohjelman avulla kiintolevyllä säilyttämisen kannalta tarkoituksenmukaisempaan muotoon). Muitsin rekonstruktiivisuus Muistaminen tarkoittaa yksinkertaisimmillaan kykyä toistaa joitakin havaintoja. Esimerkiksi muodostaa mielikuva jostain aikaisemmin koetusta tapahtumasta. Useat muistikokeet ovat osoittaneet, että palautusvaiheessa koehenkilöt täydentävät muistettavaa materiaalia aiheeseen liittyvien taustatietojen avulla, sovittaen pitkäkestoisesta muistista haettavaa spesifiä tietoa yleisempään skeemaan (Bartlett, 1932) 2. Koska muistot rakennetaan tai luodaan uudestaan, (havainto)tietoa ei palauteta sellaisenaan. Tämän vuoksi ihmiset voivat tuottaa myös vääriä muistoja tai valemuistoja (Loftus xxxx Neisser, 1981). Väärät muistot ovat erityisen hankalia silloin, kun niihin liittyy juridisia kysymyksiä esimerkiksi silminnäkijälausuntoja arvioitaessa. Oikeusjärjestelmämme perustaa paljon sille (arki)psykologiselle oletukselle että silminnäkijälausunnot (esimerkiksi epäillyn tunnistaminen) ovat erittäin vahvaa todistusaineistoa. Termi palauttaminen voi johtaa hieman harhaan myös siksi, että pelkkää muistinvaraista tietoa käyttävää muistikuvien generointia huomattavasti tehokkaampi muistiprosessi on tunnistaminen: kykymme tunnistaa tuttuja asioita on paljon vakuuttavampi kuin kykymme palauttaa niitä muistista (Shepard, 1967). Näytettäessä koehenkilöille tuhansia kuvia he pystyvät vielä päivien jälkeen erottamaan nämä sellaisista kuvista, joita heille ei ole näytetty (Nickerson, 1965, Standing, Conezio, & Haber, 1970). Tunnistamisessa on kysymys perustavanlaatuisesta mutta hyvin abstraktista kategorisaatiosta, jossa ärsykkeet luokitellaan jonkinlaisen muistiprosessin perusteella siihen, onko niitä (tulkittuja ärsykkeitä) kohdattu aikaisemmin vai ei. Tämäkin kuitenkin edellyttää palauttamista siinä teknisessä merkityksessä, että tunnistaminen edellyttää aikaisemmin koodattua informaatiota joka on käytettävissä kategorisoinnissa. Muistista palauttamiseen vaikuttavat ratkaisevasti myös hakutilanteessa käytettävissä olevat hakuvihjeet. Tunnistaminen jossa alkuperäinen ärsyke on läsnä on ehkäpä muistivihjeen käytön äärimmäinen tapaus. Oppija tuo oppimistilanteeseen mukanaan pitkäkestoisen muistinsa viime kädessä kaikki aikaisemmat tietonsa ja taitonsa. Konstruktivistisissa teorioissa korostetaan sitä, että asioiden mekaanisen tallentumisen sijaan ihmisten aikaisemmat tiedot vaikuttavat oppimiseen ja esimerkiksi siihen miten opiskelijat ymmärtävät opittavia asioita. Tällöin oppiminen ei ole passiivista palauttamista, vaan siihen liittyy aktiivista tiedon hakua, valikointia, uudelleentulkintaa ja käsittelyä. (Tällöin oppiminen sekoittuu jo selvästi mielen sisäisiin, myötäsyntyisiin ominaisuuksiin, jotka osittain ohjaavat päättelyä, ks. Oppiminen & Synnynnäisyys ). Pitkäkestoisen muistin toiminnan kannalta keskeisiä ovat oppimistilanteen objektiivisten ominaisuuksien ohella yksilön tulkinta ärsykkeestä sekä muistamisvaiheessa tilanteen uudelleenkonstruointi muistissa saatavilla olevan tiedon varassa osa käytettävästä tiedosta on oppimistilanteessa tallennettua tietoa, nimenomaan oppimistilanteesta, osa yleistä taustatietoa. Se mitä muistista palautetaan riippuu siis koko muistin organisaatiosta, ei vain siitä mitä on opittu jossain tietyssä tilanteessa (tai mitä halutaan muistella). Kun oppija tietoisesti tai tiedostamattaan yrittää selvitä uudesta tilanteesta vanhan tietonsa avulla, tai kun uusi tieto vaikuttaa muistissa jo olevaan tietoon tai sen palautettavuuteen, puhutaan siirtovaikutuksesta eli transferista. Jos kyse on yleisten oppimismenetelmien omaksumisesta, oppimaan oppimisesta, joka vaikuttaa kaikkeen myöhempään oppimiseen, puhutaan epäspesifistä transferista. Esimerkiksi shakkiekspertti tai matemaatikko joka oppii pelaamaan Go-peliä saattaa hyötyä aikaisemmasta kokemuksestaan, sikäli kuin toimivien ongelmanratkaisumenetelmien tai mentaalisten strategioiden välillä on jotain abstraktia yhtäläisyyttä 3. Jos kyse on jollain tietyllä tiedon osaalueella saadusta tiedosta ja sen soveltamisesta uudella alueella, kyse on spesifistä transferista. Piirtämisen harrastaminen auttaa myös maalaamaan opeteltaessa. Spesifin transferin tehokkuuteen vaikuttaa luonnollisesti kahden tehtäväalueen samankaltaisuuden aste: mitä enemmän tehtäväalueet muistuttavat toisiaan, sitä helpompaa analoginen päättely on, ja sitä enemmän siirtovaikutusta opittujen asioiden välillä voidaan ennustaa syntyvän. Tärkeitä analogiapäättelyn ja transferin onnistumista luonnehtivia samankaltaisuuksia tehtävien välillä ovat 2 Vrt. aivohalkiopotilaiden konfabulaatio tietoisuutta käsittelevässä luvussa 7. On mahdollista, että poikkeavat selitykset ilmentävät normaalia episodisen muistin rekonstruktiivisuutta; poikkeavuus syntyisi siitä, että mieleenpalauttamisjärjestelmällä ei ole käytettävissään riittävää episodista tietoa, mitä kompensoidaan semanttisella yleistiedolla jonka pohjalta palautetaan paras arvaus. 3 Samankaltaisuutta mitataan kognitiivisessa psykologiassa yleensä yhtenevien piirteiden ja suhteiden määrällä (Tversky, 1977, Medin, Goldstone & Gentner, 1993). Tehtäväalueiden samankaltaisuus ei tässä tapauksessa kuitenkaan ole tällaisten pintapiirteiden yhdenkaltaisuutta (esim, pelilauda jako nelikulmaisiin ruutuihin), vaan jotain huomattavasti abstraktimpaa ja monimutkaisempaa.

3 mm. relationaalinen rakenneyhtäläisyys tai isomorfismi (Gentner, 1997), tehtävässä esiintyvien olioiden pinnallinen samankaltaisuus (joka voi olla myös jopa harhaanjohtavaa), sekä tehtävän ratkaisemiseen vaadittavien proseduurien rakenteellinen yhtäläisyys. Myös se, vaaditaanko transferiin enemmän abstraktia vai konkreettista tietämystä on ollut vilkkaan tutkimuksen kohteena tulosten osoittaessa, että sekä abstrakti että konkreettinen informaatio ovat tarpeellisia (Brown, 1988, Catrambone, 1996). Positiivisessa transferissa aikaisemmin opittu aines helpottaa uuden oppimista tai uuden oppiminen helpottaa myös aikaisemmin opitun mieleenpalauttamista. Transfer on negatiivista silloin, kun aikaisemmin opittu aines häiritsee uuden materiaalin oppimista niin paljon, että suoritustaso heikkenee keskimääräisen aloittelijatason alapuolelle, tai kun uusi opittu asia heikentää jo opitun asian muistamista. Muisti & emootiot Ihminen muistaa sen, mikä on hänelle tärkeää. Tietynlaiset muistot eivät tyypillisesti unohdu, emme esimerkiksi normaalisti unohda mikä päivä tänään on, ketkä ovat vanhempiamme, missä paikassa milloinkin olemme, olimmeko eilen auto-onnettomuudessa, jne. Näihin jokapäiväisessä elämässä tarvittaviin muistoihin liittyykin omakohtaisuus ja tunnepitoisuus, joiden on katsottu liittyvän ainakin osittain tavanomaisesta episodisesta muistista erillisessä muistijärjestelmässä, autobiografisessa muistissa (Tulving, 1983) sekä erityisesti mantelitumakkeeseen (amygdala) yhdistetyssä tunnemuistissa (LeDoux, 1994). Jos ihmisiä pyydetään luettelemaan kolme elävintä muistoaan, ne ovat nimenomaan omakohtaisia, hyvin tunnepitoisia tapahtumia (Rubin, 1984). On myös havaittu, että objektiivisten tietojen tai faktojen oppiminen (semanttisen tietomuistin toiminta) tehostuu huomattavasti, jos muistettavaan asiaan liitetään omakohtaisia tai tunnepitoisia asioita. Episodinen muisti tallentaa ajallista, narratiivista tietoa henkilökohtaisesta elämästämme: missä, miten, miksi ja milloin (meille) on tapahtunut mitä asioita. Tunnemuisti yhdistää tilanteisiin tunnekokemuksia synnynnäisten valmiuksien ja kokemustemme yhteisvaikutuksena. Esimerkiksi fobiassa tunnemuisti saattaa yhdistää tiettyyn ärsykkeeseen paniikkikohtaukseen etenevän pelon potilaan itsensä tajuamatta tämän reaktion syytä tai alkuperäistä laukaisijaa. Fobiassa ihmisen tunnemuisti assosioi voimakkaan pelkoreaktion johonkin "avainärsykkeeseen". Kohteet ovat usein evolutiivisesti järkeviä emme esimerkiksi pelkää autoja, hirviä tai sähkölaitteita, vaikka nämä aiheuttavat nykyisessä ympäristössämme todella paljon vahinkoa, ja ovat siis rationaalisesti, tilastollisesti, tarkastellen paljon suurempi uhka. Tiedon organisointi muistissa Tiedon käsitteleminen auttaa muistamista. Tämä perustuu muistin rakenteeseen sekä siihen, että tiedon käsittely aktivoi useita muistijärjestelmiä. Monet ekspertit pystyvät kiertämään lyhytkestoisen muistin kapasiteetti- ja kestorajoituksia käyttämällä hyväksi oman alansa erityistietoa (Chase, 1981, Ericsson, 1992). Jonkin alan ekspertit muistavat oman alansa uutta tietoa helpommin, sillä olemassa olevat skeemat lisäävät tiedon elaboraatioita rikkaiksi mieltämisyksiköiksi koodausvaiheessa, ja organisoituneet tietorakenteet pitkäkestoisessa muistissa helpottavat hakua palautusvaiheessa. Samaan tapaan vaikuttaa muistettavaan asiaan liittyvän prosessoinnin syvyys: mikäli muistettava asia voidaan liittää yhteen joidenkin aikaisemmin opittujen asioiden kanssa, tehostuu muistaminen (Craik, 1972, Gardiner, 1993). Tällöin keskeistä on muistettavan tiedon elaboroiminen. Jonkin asiakokonaisuuden perusteellinen hallinta edellyttää myös kykyä ymmärtää sen syyt ja perustelut: miksi nämä väitteet pitävät paikkansa, miksi juuri nämä tapahtumat tapahtuivat, eivätkä jotkin toiset? Filosofi Bertrand Russell kuvasi tätä vaatimusta osuvasti: When a theory has been apprehended logically, there is often a long and serious labour still required in order to feel it: it is necessary to dwell upon it, to thrust out from the mind, one by one, the misleading suggestions of false but more familiar theories, to acquire the kind of intimacy which, in the case of a foreign language, would enable us to think and dream in it, not merely to construct laborious sentences by the help of grammar and dictionary. (Russell, 1914, s. 136) Jonkin asiakokonaisuuden todellinen hallinta vaatii siis muutakin kuin sen pintalogiikan (esimerkiksi perusväitteiden) tuntemusta tai asioiden yhdistelemistä toisiinsa. Tämän kognitiivisen asiantuntijuuden kehittyminen puolestaan edellyttää pelkän älykkyyden sijaan myös pitkällistä käytännön kokemusta. Nämä tulokset ovat omalta osaltaan vaikuttaneet siihen, miten jyrkkä behavioristinen oppimiskäsitys sai kasvatuspsykologiassa ja kognitiotieteellisen tutkimuksen pedagogisissa sovellutukisissa 1950-luvun jälkeen väistyä kognitiivisemman näkemyksen tieltä 4. 4 Toisaalta samalla on todettava, että muistamiseen liittyvää omakohtaisuutta ja siitä syntyvää tärkeyttä on osattu arvostaa käytännön opetustyössä jo pitkän aikaa ennen psykologian ja kasvatustieteen syntyä (sekä tieteessä ettämyös esimerkiksi kirkon piirissä jonka harteille opettaminen on perinteisesti kuulunut). Toisaalta pedagoginen konstruktionismi on joskus johtanut elämyksellisyyden ja oppijan oman luovan prosessin liialliseen

4 Ero kognitiivisen ja behavioristisen teorian välillä on muistin ja oppimisympäristöjen suunnittelun kohdalla erityisen selvä: behavioristit näkivät oppimisen palkkioiden ja rangaistusten välittämä assosiatiivisena ehdollistumisena, missä yksilö oppi liittämään tietyt käyttäytymismallit eli reaktiot tiettyihin ärsykkeisiin tai ärsykejoukkoihin. Kognitiivisessa teoriassa varsinaisen ärsykkeen ja käyttäytymisen rooli on jäänyt hyvin pieneksi 5. Mielikuvien yhteydessä käsittelmimme sitä miten tietoaines voidaan jakaa myös kielelliseen koodiin ja eikielelliseen koodiin (Paivio xxxx,). Kielellinen muistiaines koostuu suhteista, ominaisuuksista ja asioista. Ei-kielellinen muistiaines koostuu puolestaan hajuista, mauista, tunteista, visuaalisista mielikuvista, motorisista suorituksista tai vaikkapa sävelmistä. (Esimerkiksi kauppalistaa voi kertailla mielessään verbaalisesti, jolloin kohteiden järjestäminen äänneasun mukaan tai riimittely helpottaa muistamista, tai visuospatiaalisesti, jolloin muistamista helpottaa listan kohteiden järjesteleminen järjeväksi reitiksi läpi Implisiittinen oppiminen Kaikki oppiminen ei ole yksilön kannalta tietoista: ihminen voi oppia asioita tietämättään. Oppimista joka ei ole tietoista kutsutaan implisiittiseksi oppimiseksi, tietoista oppimista kutsutaan puolestaan eksplisiittiseksi oppimiseksi. Tiedostamattomalla oppimisella viitataan tässä yhteydessä siihen, ettei yksilö muista ärsykkeitä jonka pohjalta oppiminen on tapahtunut, eikä pysty verbaalisesti raportoimaan opittua tietoa. Esimerkiksi lapsi oppii kielen implisiittisesti, tajuamatta itse sääntöjä jotka hän on oppinut. Monet taidot opitaan implisiittisesti, tekemällä pikemminkin kuin pohtimalla. Implisiittistä oppimista saadaan aikaan esimerkiksi esittämällä ärsykkeet subliminaalisesti, esimerkiksi niin nopeasti että tietoista havaintoa ei ehdi syntyä. Esimerkiksi henkilölle voidaan esittää visuaalisesti sekunnin murto-osan ajan sanoja (esim. ELEFANTTI), ja tämän jälkeen maski (########), joka pyyhkii sanan sensorisesta muistista. Koehenkilö raportoi, että ei ole nähnyt mitään, mutta implisiittinen prosessointi saadaan esiin pyytämällä koehenkilöä täydentämään sanoja (esim. VE, PUR, jne.). Havaitaan, että jos täydennettävässä listassa on subliminaalisesti esitettyjä sanoja vastaavia kantoja (ELE ), koehenkilö täydentää kannan esitetyillä sanoilla useammin kuin verrokkiryhmä ( elefantti eikä esim. elekieli ). korostamiseen, johtaen joskus absurdeihinkin mittasuhteisiin paisuvaan opittavan asiasisällön huomiotta jättämiseen. 5 Tässä yhteydessä on tosin jälleen todettava, että esimerkiksi fobioiden hoidossa behavioristinen psykoterapia on osoittautunut tehokkaaksi, ja eläinten kouluttamisessa Skinneriläinen välineehdollistaminen on yhä yleisin ja toimivin menetelmä. Toisenlaisessa implisiittistä oppimista kartoittavassa psykologisessa kokeessa valitaan jokin yksinkertainen kielioppi, ja oppijan annetaan opetella tämän kieliopin tuottamia merkkijonoja. Esim. ABABABABABAB AAAABBBBAAAA AABBAABBAABB AAABBBAAABBB. Itse sääntöjä ei koehenkilöille näytetä. Seurauksena he oppivat jossain määrin tunnistamaan kieliopillisia merkkijonoja epäkieliopillisista, pystymättä silti välttämättä selittämään (monimutkaisemmissa tapauksissa) minkälaisiin sääntöihin he perustavat arviointinsa. Vastaavia kokeita voidaan tehdä myös apinoilla (Hauser xxxxx). Apinakokeissa tunnistaminen voidaan havaita siten, että apinat kiinnittävät enemmän huomiota uusiin (sääntöjen vastaisiin) ääniin. Ero säännönmukaisen ja uuden, säännnönvastaisen, ärsykkeen aikaansaamassa vasteessa (esimerkiksi katsomisaika) syntyy vain sellaisille säännöille jotka apina on jollain tavalla onnistunut hahmottamaan. Samanlaisia kokeita voidaan suorittaa paitsi kielellisellä, myös muunlaisella materaalilla. Eräässä kokeessa koehenkilöille näytettiin naisten kuvia ja luettiin kuvauksia heidän ominaisuuksistaan. Koehenkilöiden tietämättä kuvien ja kuvausten välillä on yhteys: kaikki pitkätukkaiset naiset kuvattiin ystävällisiksi. Tämän jälkeen koehenkilöitä pyydettiin kuvailemaan ensivaikutelmiaan naisista, joiden kuvia he eivät olleet aikaisemmin nähneet. Kuten saattaa arvata, he kuvasivat pitkätukkaiset naiset ystävällisiksi. Koehenkilöt eivät kuitenkaan pystyneet selittämää miksi he tekivät näin, ts. he eivät oivaltaneet arvailujensa yhteyttä aikaisempiin kuviin. Kyseessä oli siis täysin implisiittinen induktiivinen oppiminen. Keskeinen kysymys yhä selvittämättä on se, mitä oppijat tällaisessa tapauksessa oikeastaan oppivat: millaisella tiedolle he herkistyvät? Oppivatko he joukon prototyyppeihin perustuvia tilastollisia faktoja, sääntöjen osia, vajaita versioita säännöistä, vai yksittäisiä eksemplaareja eli edustavia esimerkkejä joihin he vertaavat uusia syötteitä? Työmuisti Lyhytkestoinen työmuisti erotetaan pitkäkestoisesta muistista sekä funktionaalisesti että fysiologisesti. William James (1890) lienee ensimmäinen joka teki tämän jaon nykymuodossaan ja eksplisiittisesti. Työmuisti on olemukseltaan aktiivinen tietovarasto, jossa käsittelemme tietoa. Esimerkiksi uuden puhelinnumeron muistaminen vaatii tiedon kertaamista ja eksplisiittistä prosessointia työmuistissa, ennen kuin se tallentuu pitkäkestoiseen muistiin. Työmuistin kapasiteetti on rajallinen (Miller, xxxx), ja kesto lyhyt: työmuistissa oleva tieto häviää ilman kertausta

5 tyypillisesti sekunneissa. Työmuisti on yhteydessä sekä sensoriseen muistiin että pitkäkestoiseen muistiin. Lisäksi monet teoreetikot arvelevat lyhytkestoisen muistin koostuvan useista eri komponenteista, mm. visuospatiaalisesta työpöydästä ja fonologisesta silmukasta, sekä keskusyksiköstä joka koordinoi alayksiköiden käyttöä ja yhteyksiä pitkäkestoisiin tietoja taitomuisteihin (Baddeley & Hitch, 1974, Baddeley, 1988, 1990). Työmuistin kapasiteetti (7±2 mieltämisyksikköä Miller, 1956) on liukuva käsite johtuen siitä, että ihmiset pystyvät tietyissä tapauksissa niputtamaan elementtejä yhdeksi kokonaisuudeksi. Esimerkiksi toisiinsa liittymättömiä sanoja tai numeroita ihmiset muistavat huonosti, mutta merkityksellisten lauseiden osana ne eivät enää kuormitakaan työmuistia samalla tavalla, vaan itse kokonaisuus muodostaa yhden mieltämisyksikön. Kapasiteettirajoitus ei asetakaan mitään rajoitusta työmuistin mieltämisyksikön sisäisen rakenteen monimutkaisuudelle, vaan mieltämisyksiköitä voidaan upottaa sisäkkäin periaatteessa rajatta. On esitetty myös sellainen kanta, että työmuistilla ei olisi lainkaan omaa koodia ja varastoa, vaan se olisi vain pitkäkestoisen muistin aktivaatiota. Tällaisen mallin mukaan ei olisi olemassa erillistä lyhytkestoista muistijärjestelmää, vaan työmuistissa eli työstettävänä olisi aktiivisin pitkäkestoisen muistin osa. Kapasiteettirajoitukset selitetään tällaisessa mallissa aktivaation määrän rajoituksilla (Anderson, 1983; Anderson, 1998; Cowan xxxx). Tällöin vain rajallinen määrä neuraalista aktiviteettia voi ylläpitää muistettavaa ainesta mielessä sellaisessa muodossa, että sitä voidaan prosessoida ja päivittää. Työmuisti liittyy ongelmanratkaisuun ja käsitteelliseen ajatteluun, sillä monimutkaisten ongelmien ratkaiseminen ja käsitteiden kanssa työskentely vaatii useiden asioiden yhtäaikaista aktiivista käsittelyä. Monimutkaiset ongelmat ovat usein vaikeita juuri siksi, että niissä on useita eri tekijöitä joita on vaikea pitää aktiivisena mielessä yhtä aikaa. Kun asioista alkaa tulla tuttuja, ne alkavat muodostaa yhtenäisiä mieltämisyksiköitä joita voidaan käsitellä työmuistissa tehokkaasti. Tätä voi havainnollistaa pohtimalla vaikkapa seuraavaan kommenttiin sisältyvää ironiaa: Millään muilla mailla kuin Suomella se ei oo riskiä vailla. Eppu Normaali Jos lause ei ole entuudestaan tuttu, on lauseen tarkoitettu merkitys aluksi vaikea hahmottaa koska lauseen ymmärtäminen edellyttää kolmen negaation ([ei] millään, ei, vailla) keskinäisten suhteiden analysoimista. Voi tuntua, että lauseen lopussa lauseen alun merkitys on ehtinyt hävitä mielestä lyhytkestoisen sanamuistin kapasiteetin täyttyessä. Koska eri alojen asiantuntijat pystyvät kuitenkin usein kiertämään lyhytkestoisen työmuistin rajoituksia, ovat jotkut psykologit ehdottaneet pitkäkestoisen työmuistin olettamista lyhytkestoisen työmuistin rinnalle (Ericsson, 1995). Esimerkiksi shakin ammattilaiset pystyvät pelaamaan sokkosimultaanishakkia (yhtä aikaa useita pelejä eri vastustajia vastaan näkemättä pelilautoja), jolloin he joutuvat pitämään muistissaan useita kokonaisia pelitilanteita.. Tällöin kyse on pitkäkestoisen ja lyhytkestoisen muistin välisestä yhteistyöstä: käytämme jo opittuja tietoja ja taitoja hyväksi silloin, kun lyhytkestoisen muistin kapasiteetti loppuu. (Saattaa olla, että lauseenjäsennystehtävä onnistuisi parhaiten loogikolta tai kielitieteilijältä, joka on perehtynyt eri kielten kieltoilmauksiin?) Lyhytkestoisen muistin kapasiteetti itsessään ei nähtävästi kasva harjoittelun myötä, sillä on todettu että mikäli asiantuntija saa muistitehtävän joka ei liity hänen omaan erikoisosaamiseensa, katoaa poikkeuksellinen muistitaito. Sen sijaan mikä kasvaa on mieltämisyksiköiden koko niiden sisäinen monimutkaisuus. Automatisoituminen Pitkä harjoittelu johtaa tietojen tai taitojen automatisoitumiseen. Aluksi tehtävän suoritus vaatii tietoista prosessointia johon liittynee paljon deklaratiivisen tiedon käsittelyä työmuistissa (Anderson, 1983). Kun aloitamme jonkin taidon opiskelun, se perustuu harkittuun, tietoiseen prosessointiin joka nojaa usein jonkinlaiseen kielelliseen säännöstöön, kommunikoitavissa oleviin ohjeisiin siitä mitä missäkin tilanteessa tulee tehdä ( ensin painetaan kytkin pohjaan ja kytketään ensimmäinen vaihde vetämällä vaihdekeppiä itseen ja eteen päin, annetaan peruskaasu, nostetaan kytkin tuntumaan ja annetaan lisää kaasua ja samalla nostetaan kytkin liu uttamatta sitä turhaan ). Tämä prosessointi on hidasta, kuluttaa paljon kognitiivisia resursseja ja on altis virheille. Prosessissa tarvitaan lyhytkestoista työmuistia ja kielellisiä resursseja. Jos harjoittelu jatkuu, alkavat taidot automatisoitua. Tällöin prosessointi muuttuu päinvastoin nopeaksi, virheettömäksi eikä vaadi tietoista tarkkaavaisuutta, ja voimme esimerkiksi käydä keskustelua samalla kun ajamme autoa. Oppimisen nopeus näyttää noudattavan proseduraalisten taitojen kohdalla samaa funktiota alasta riippumatta (Newell, 1981). Taito kehittyy aluksi nopeasti, mutta kehitys hidastuu harjoittelun edetessä. Siitä huolimatta, että oppimista tapahtuu jatkuvasti, monet psykologit ovat ehdottaneet oppimisprosessin jakamista laadullisesti erilaisiin vaiheisiin (Anderson, 1983). Ensimmäisessä vaiheessa tehtävän rakenne koodataan deklaratiiviseen muistiin jonkinlaisen kielellisesti kuvattavan säännön muodossa. Esimerkiksi tietokoneen hiiren käyttö aloitetaan kuvaksella siitä,

6 miten hiiri toimii ja miten sillä voi valita erilaisia toimintoja. Toisessa vaiheessa harjoittelu johtaa deklaratiivisen tiedon koostamiseen paketeiksi, kompiloitumiseen, jolloin oppija rakentaa tehtäväspesifejä mieltämisyksiköitä. Tämä prosessi voidaan kuvata siten, että useiden sääntöjen joukkoja ketjutetaan yhdeksi kokonaisuudeksi, jolloin niiden sisäinen rakenne tiivistyy yhdeksi kokonaisuudeksi (Newell, 1990). Nyt yksittäisiä hiiren käyttötoimintoja ei tarvitse enää ajatella erikseen: tietoisuudessa syntyy päätös jonkin tietyn toiminnon valitsemisesta, käden ja silmän yhteispeli, hoitaa loput lähes automaattisesti, selkäytimestä (todellisuudessa keskeisiä aivojärjestelmiä ovat ainakin etuaivojen tyvitumakkeet ja pikkuaivot). Tästä huolimatta prosessi koostuu yhä useista eri vaiheista jotka osaamme myös pyydettäessä kuvata: käsi tarttuu hiireen ja siirtää sitä; visuospatiaalinen järjestelmä tunnistaa kuviot (mikä), ja koordinoi käden liikkeet niin, että tietty kuvio asettuu oikeaan kohtaan näytöllä (missä/miten); sormi painaa oikeaa nappulaa riittävän monta kertaa. Tämän jälkeen seuraa varsinainen automatisoituminen, kun kompiloidut mieltämisyksiköt muuttuvat refleksinomaisiksi ja niiden sisäinen rakenne voi sulautua lähes kokonaan implisiittiseksi. Tästä syystä ekspertit eivät välttämättä pysty selittämään taitojaan verbaalisesti. Andersonin mukaan deklaratiivinen tieto siis muuttuu tällöin proseduraaliseksi, suoriksi toimintasäännöiksi. Kielellinen tieto muuttuu harjoittelun myötä vähitellen implisiittisiksi toimintasäännöiksi. Samalla nämä säännöt häviävät tietoisuuden ja tarkkaavaisuuden piiristä, emmekä enää kysyttäessä välttämättä osaa sanoa mitä teemme ja missä järjestyksessä. Automatisoituminen ei kuitenkaan tarkoita sitä, että taidot koostuisivat pelkästään yksinkertaisista ja nopeista assosiatiivisista kytkennöistä, jonkinlaisista kognitiivisista reflekseistä. Niihin näyttää liittyvän myös hierarkkista ja monitasoisempaa tietoa. Instrumenttien soiton opiskelu on hyvä esimerkki taitojen automatisoitumisesta. Aluksi opiskelijan on keskityttävä tietoisesti jokaiseen pieneenkin yksityiskohtaan, mutta vähitellen nämä prosessit siirtyvät tiedostamattomaan ja prosessointitilaa jää muille toiminnoille, kuten taiteelliselle tulkinnalle. Mihin työlästä ja virhealtista välivaihetta sitten tarvitaan? Onko siitä mitään hyötyä? Kielellinen tieto on kommunikoitavissa, yleistettävissä, neuvoteltavissa, kirjoitettavissa muistiin mielen ulkopuolelle jne. Sen sijaan automatisoitunut taito on vaikea opettaa, ja hyvin tehtäväspesifiä. Esimerkiksi shakkieksperttien kyky valita tehokkaita siirtoja katoaa kun peliasema ei ole tyypillinen t. järkevä (Chase, 1973; Chase, 1973; de Groot, 1965), jolloin taitavakin pelaaja joutuu käyttämään hidasta, eksplisiittistä ja työmuistia kuormittavaa menetelmää. Tämä pätee myös muihin tutkittuihin taitolajeihin, kuten bridgeen, musiikkiin tai tietokoneohjelmointiin. Koska automatisoitunut prosessointi ei vaadi tietoista prosessointia, vapautuvat nämä prosessit muiden tehtävien palvelukseen Scardamalia & Bereiter (xxxx) esittävätkin, että todellista asiantuntijuutta ei olekaan mikään tietty saavutettu taitotaso, vaan juuri näiden yli jäävien resurssien uudelleensijoittaminen alan hallitsemiseen yhä korkeammalla vaikeustasolla. Tiedon tallennus Koodaus Konsolidaatio säilyttäminen Muistijäljen ylläpito (transfer?) MUISTI palauttaminen Haku Tarvittavan tiedon (re)konstruktio Transfer Yhteenvetona voidaan todeta, että kognitiivisena kapasiteettina muisti muodostuu useista osatekijöistä (ks. kuva). Aivojen ja mielen ihmisen muisti on modulaarinen ja koostuu useista keskenään vuorovaikuttavista järjestelmistä. Näiden eri muistijärjestelmien toteuttamiseen ovat erikoistuneet eri järjestelmät aivoissamme (ks. kuva seuraavalla sivulla). Muisti ei muodosta yhtä tietovarastoa, vaan se koostuu joukosta toisistaan melko riippumattomia järjestelmiä (Schacter, 1994). Lähdeviitteet Anderson, 1983; Anderson, 1998 Baddeley & Hitch, 1974 Baddeley, 1988, 1990 Bartlett, 1932 Brown, 1988, Catrambone, 1996 Chase, 1981 Chase, 1973 Cowan xxxx Craik, 1972, de Groot, 1965 Ericsson, 1992 Ericsson, 1995 Gardiner, 1993 Gentner, 1997 Hauser xxxxx James (1890) LeDoux, 1994 Loftus xxxx

7 Miller, xxxx Neisser, 1981 Newell, 1981 Nickerson, 1965 Paivio xxxx Rubin, 1984 Scardamalia & Bereiter (xxxx) Shepard, 1967 Standing, Conezio, & Haber, 1970 Tulving, 1983 Käytä EndNoten APA 5th muotoiluja.

8 Lyhytkestoinen muisti Sensorinen muisti Kortikaaliset sensoriset (projektio) alueet Työmuisti Otsalohkot ja aivokuoren sensoriset järjestelmät MUISTI Deklaratiivinen Episodinen Hippokampus (konsolidaatio), aivokuori (säilytys & haku) Pitkäkestoinen muisti Semanttinen Aivokuori, ohimolohkot erityisesti Proseduraalinen Kognitiiviset ja motoriset Prefrontaalinen motorinen aivokuori ja taidot ja rutiinit Pikkuaivot, tyvitumakkeet isoaivojen Ei-assosiatiivinen Behavioristinen oppiminen Assosiatiivinen Behavioristit tarkastelivat oppimista ärsykkeiden ohjaamana yksilön adaptaationa ympäristön ärsykkeisiin ja näiden välisiin suhteisiin joko aistimusten ja reaktoiden tottumisen (habituaatio), herkistymisen (sensitisaatio) tai ärsykkeiden ja reaktioiden toisiinsa assosioimisen kautta. Tavoitteena oli selvittää yleiset, universaalit, oppimisen lait, jotka muodostavat organismien kognitiivisen arkkitehtuurin niin rotilla kuin ihmisilläkin. Habituaatio Sensitisaatio Klassinen ehdoll. Väline-ehdoll. (muut assosiationistisen oppimisen muodot) Ohessa (vas.) behavioristisen oppimisen muodot radikaalin behaviorismin mukaan (Watson, Skinner). Jotkut behavioristit (Hebb, Hull) laajensivat reaktion ja assosiaation käsitettä ulkoisista ärsykkeistä ja käyttäytymisestä myös organismin sisäisiin tiloihin, joita voitiin assosioida ärsykkeisiin, käyttäytymiseen ja ennenkaikkea toisiinsa. Tällainen arkkitehtuuri mahdollistaa traditionaalista ehdollistumista monimutkaisemmat assosiatiivisen oppimisen mallit, joista osa on ajankohtaisia yhä nykyään). Assosiaatioiden hermostollisen perustan ajateltiin olevan aivojen ja keskushermoston refleksiratojen synapseissa, joiden modifikaatiot vastaavat assosiaatioiden vahvistumista ja heikkenemistä. Kognitiotieteessä oppimista tarkastellaan muistin toimintana. Muisti taas kuvataan tiedon tallettamisena, varastoimisena ja hakuna. Tieto on koodattu aivojen hermosoluverkkoihin, joiden ajatellaan siten muodostavan representaatioita. Yllä ihmisen muistijärjestelmien perinteinen psykologinen luokittelu, sekä ko. muistityypin kannalta keskeisenä pidettyjä aivoalueita (huom! tämä ei tarkoita että kaikki ko. muistin kannalta oleelliset hermosoluverkot sijaitsisivat ko. alueella).