解析视觉记忆搜索中的相似性效应：分类、语义和视觉因素的贡献

《Journal of Memory and Language》：Unpacking similarity effects in visual memory search: categorical, semantic, and visual contributions

视觉记忆搜索中，视觉、语义和类别相似性对长期记忆（LTM）和短时记忆（STM）的影响存在差异。通过回归分析发现，STM更依赖视觉和类别相似性，而LTM受语义相似性影响更大。视觉相似性在深层卷积神经网络（如AlexNet第6层）中显著预测反应时，语义相似性（基于Word2Vec模型）和类别二分性（动画/无机物）同样独立解释了记忆搜索绩效。实验表明，STM因容量限制更易使用类别策略压缩信息，而LTM整合语义和视觉特征更全面。

　　本研究探讨了在短时记忆（STM）和长时记忆（LTM）搜索中，视觉相似性、语义相似性和类别相似性各自扮演的角色。实验中，参与者被要求在记忆集中识别目标或排除干扰项，这些干扰项来自相同或不同的对象类别。研究发现，视觉、语义和类别相似性都能解释记忆搜索中的反应时间（RT）变化，但它们对STM和LTM的影响程度有所不同。视觉和类别相似性对STM的影响更为显著，而语义相似性则在LTM中发挥更重要的作用。这些结果揭示了STM和LTM在信息编码和检索过程中的相似性和差异性，为理解记忆搜索机制提供了新的视角。

研究背景表明，人们在日常生活中经常需要通过视觉记忆搜索来识别目标对象，例如在超市购物时，需要将眼前看到的饮料与记忆中的购物清单进行比较。以往的研究显示，来自不同类别的干扰项更容易被快速排除，这可能与视觉和语义相似性有关。然而，由于同一类别中的对象通常在视觉和语义上具有更多相似性，因此需要进一步区分这些因素对记忆搜索的影响。

为了深入分析这些因素的作用，研究者采用了一种结合视觉、语义和类别相似性的方法。他们使用深度神经网络（如AlexNet）计算视觉相似性，使用Word2Vec建立语义相似性，而类别相似性则以二元形式（相同或不同类别）进行衡量。通过回归分析，研究者评估了这些相似性对记忆搜索表现的影响，并进一步探讨了它们在STM和LTM中的不同作用。

在数据处理方面，研究者对所有任务中的反应时间进行了标准化处理，并排除了异常值以确保分析的准确性。对于视觉相似性，研究者发现其在STM任务中的预测能力较强，特别是在较大的记忆集合中，视觉相似性对反应时间的影响更加显著。这表明在短时记忆中，视觉信息可能占据更重要的位置，因为其编码方式更接近于视觉感知，而长时记忆可能更依赖于语义信息。

在语义相似性的分析中，研究者发现即使在排除了视觉和类别相似性之后，语义相似性仍然对LTM表现具有显著影响。这说明语义信息在长时记忆搜索中起着关键作用，尤其是在处理大量信息时，语义相似性可能帮助人们更有效地识别目标对象。相比之下，语义相似性对STM的影响则较为有限，这可能是因为STM更依赖于具体的视觉特征，而不是抽象的语义关系。

类别相似性的分析显示，它在STM任务中具有更强的预测能力，尤其是在较大的记忆集合中。这表明在短时记忆中，参与者可能更倾向于使用类别信息作为快速排除干扰项的依据，而长时记忆中类别信息的作用相对较弱。这种差异可能与STM和LTM在信息存储和检索过程中的不同机制有关，STM可能更依赖于记忆中的类别结构，而LTM则更注重细节的存储和提取。

研究结果进一步表明，视觉、语义和类别相似性在记忆搜索中各具特点。视觉相似性主要影响STM的反应时间，尤其是在记忆集合较大时；语义相似性则对LTM表现更为关键；类别相似性在STM中表现出更强的预测能力，特别是在处理大量信息时。这些发现不仅揭示了记忆搜索中的多维影响，还强调了STM和LTM在信息处理方式上的差异。

此外，研究还探讨了不同记忆集合大小对记忆搜索的影响。在STM任务中，随着记忆集合的增加，视觉和类别相似性对反应时间的影响逐渐增强，而语义相似性的影响则相对稳定。在LTM任务中，语义相似性的影响随着记忆集合的增加而增强，这可能反映了LTM在处理复杂信息时对语义特征的依赖。值得注意的是，当所有相似性因素都被控制后，仍然存在一定的类别效应，这可能意味着类别信息在记忆搜索中具有独立的贡献。

研究还指出，STM和LTM在某些情况下表现出相似的模式。例如，当记忆集合较小时，STM和LTM的反应时间变化趋势相近。然而，当记忆集合较大时，STM表现出更强的类别和视觉相似性影响，而LTM则更多依赖语义相似性。这种差异可能与STM的有限容量和对视觉特征的依赖有关，而LTM则能够存储和检索更复杂的语义信息。

综上所述，该研究通过系统分析视觉、语义和类别相似性对STM和LTM搜索的影响，揭示了记忆搜索的多维机制。研究结果表明，不同记忆任务中，这些因素的贡献存在显著差异，为理解记忆系统的运作提供了新的证据。未来的研究可以进一步探索这些相似性因素在不同任务和环境中的具体作用，以及它们如何相互作用以影响记忆搜索的表现。