短时记忆的保持和遗忘
短时记忆中的信息能够保持多长时间呢？研究这个问题首先要明确一个前提，也就是这里所说的保持是信息在没有复述的情况下的保持。如果信息不断地得到复述，那么它不仅可以长时间地保持在短时记忆中，而且可以进入长时记忆。而我们要研究的是短时记忆本身保持信息的特点。这样，就要求研究者在进行短时记忆保持实验时将复述这一因素排除出去。
但是，要让被试不进行复述，也是不太容易的事情，因为被试在实验中看到或听到一些信息之后，总会不由自主地加以复述。为了解决这个问题，布朗（Brown，1958）与彼得森和彼得森（Peterson＆Peterson，1959）几乎同时分别独立地完成了一个著名的实验，这个实验后来被称为布朗-彼得森实验。他们得出的结论是相同的，那就是短时记忆中的信息在没有复述的情况下只能保持20秒。
实验是这样进行的：用1秒钟向被试听觉呈现1个由3个辅音字母组成的三音连串，例如J—Q—B，B—T—R……，要求被试在分别经过3秒、6秒、9秒、12秒、15秒和18秒以后进行回忆（各种条件分别试验）。而在这些时间间隔内，被试要对一个三位数进行减3计算，例如给出309这个数，被试要每次减3地倒数：“306、303、300、297……”每秒钟数一个；等达到了规定的时间间隔，就给被试发信号，让他回忆刚才呈现的是哪三个辅音字母。结果表明，仅仅间隔3秒钟（只倒数了3个数），就产生了遗忘，但是仍有80%的正确率。当间隔时间为6秒时，正确率急剧降到了55%。以后随着间隔时间的延长，正确率继续下降，到了间隔18秒钟时，已经不到10%了。可以设想，如果不让被试做减3计算，被试就会默默地重复这三个字母，保持时间就会延长，甚至进入长时记忆。这种现象说明，复述是在短时记忆中保持信息的手段；如果不让被试复述识记材料，就会很快产生遗忘，并且在1分钟内把短时记忆的内容几乎忘个一干二净。
默多克（Murdock，1961）的一个类似的实验则表明，识记材料性质上的改变不会影响短时记忆的保持或遗忘。他采用了3个辅音字母、由3个字母组成的单个单词（例如CAT）、由3个字母组成的3个单词作为识记材料。实验程序与布朗-彼得森实验基本相同，另外还增加了一个新的条件——即时回忆（时间间隔为0）。实验结果表明，3个辅音字母和3个单词的保持或遗忘情况几乎相同，当时间间隔为18秒时，回忆正确率降低到20%左右。但引人注目的是，由3个字母组成的单个单词一直保持着很高的回忆正确率。减法计算的干扰似乎没有什么作用。这可能与组块有关：1个单词就是1个组块，而3个辅音字母和3个单词在没有学习的情况下就是3个组块。它们占用的注意资源大不相同。1个组块占用的资源比较少，就可以腾出较多的资源来进行复述。换句话说，1个组块的情况下要彻底排除复述因素比较困难。
无论是布朗--彼得森实验还是默多克实验，都说明了复述在短时记忆保持中的重要性。但是为什么没有复述就会遗忘呢？最简单的解释就是痕迹消退说：随着时间的流逝，那些得不到复述的信息在头脑中产生的记忆痕迹就会逐步消退，直至消失。
但是，问题似乎没有这么简单。凯佩尔和安德伍德（Keppel＆Underwood，1962）仔细考察了彼得森和彼得森的实验结果。结果发现，在第一次试验的时候，从间隔时间3秒到间隔时间18秒，被试回忆正确率的下降并不显著；然而，在进行第三次试验的时候，正确率的下降就相当明显（见图4-8，其中黑色和白色柱条分别表示延迟3秒和18秒时的正确率）。如果遗忘仅仅是因为记忆痕迹消退，那么第一次和第三次试验中的下降幅度应该都是一样的。现在的结果则表明在第一次试验的时候，阻碍复述并没有使得痕迹消退。这样，痕迹消退说就受到了质疑。凯佩尔和安德伍德认为，遗忘的原因应该是前摄抑制干扰。这是遗忘的干扰说的基本论点。
图4-8 彼得森和彼得森的实验结果
（来源：Keppel＆Underwood，1962）(https://www.daowen.com)
布朗-彼得森实验的结果确实可以用干扰说来解释。实验中的减法计算任务可能不仅仅是阻止了被试的复述，而且还对被试短时记忆中的信息造成了干扰。计算产生的信息不断地进入短时记忆，可以取代短时记忆中原来的信息。
但是，要彻底否定遗忘的痕迹消退说也不是一件容易的事情。道理很简单，在布朗-彼得森实验中，计算任务的过程中也可能存在痕迹消退。为此，沃和诺曼（Waugh＆Norman，1965）设计了一种新的实验范式——数字探测任务（probe digit task）。在实验中，先向被试呈现一个16位的数字串，例如1596234789024815，其中最后一位数字是提供给被试的一个线索，它在之前也出现过，被试应该报告最早出现的这个数字的后面一位数字。例如，上述数字串的最后一位数字是5，被试就应该找到数字串中最早出现的5，然后报告它后面的那一位数字9。
图4-9 数字探测任务实验结果示意图
（来源：Waugh＆Norman，1965）
沃和诺曼在实验中还控制了数字呈现的速度，从而将实验条件分为快速呈现（每秒4位数字）和慢速呈现（每秒1位数字）。这样做的原因是，两位学者认为，如果遗忘是消退造成的，那么在慢速呈现的条件下，由于时间拖得比较长，记忆痕迹的消退量就会多一些；但是这种条件与快速呈现条件下的干扰因素是一样的，因此慢速呈现的条件下被试的遗忘量就会多一些，作业成绩会比较差。如果遗忘仅仅是由干扰因素造成的，这两种呈现速度就不会造成成绩的差异。最后的实验结果表明，两种呈现速度并没有造成被试成绩的差异。而且，随着最后一位线索数字与最先出现的该数字之间的间隔位数的增加，被试的成绩逐步下降。这样就支持了干扰说，否定了痕迹消退说。图4-9是实验结果示意图。
威肯斯等人（Wickens，Born＆Allen，1963）通过前摄抑制释放实验为干扰说提供了进一步的证据。在实验中，让被试学习一系列的三位字符串，有的是数字（例如179），有的是字母（例如DKQ），总共进行10次试验。被试分成两部分：一部分被试学习的10个字符串都是同类的，即都是字母的，或都是数字的；另一部分被试学习的中途改变字符串类型，例如先学习3个字母串，以后一直学习数字串。结果发现，同类型的学习受到前摄抑制的影响，字符串越靠后，学习成绩越差。而中途变换字符串类型的学习却没有受到前摄抑制的影响，即出现了前摄抑制释放效应。
不过，也有学者提供了对痕迹消退说有利的证据。赖特曼（Reitman，1971，1974）也采用布朗-彼得森任务范式，但是其干扰任务改为从一连串听觉呈现的音节（toh）中检测一个与之接近的音节（doh），目的仍然是防止被试复述短时记忆中的信息，同时又避免了原来的计算任务对识记信息的干扰。结果确实发现，在没有复述也没有干扰的情况下，短时记忆中的信息并没有随着保持时间的延长而下降。这原本是符合干扰说的结果。但是，在后来的实验中，赖特曼（Reitman，1974）发现她的被试不太“老实”：他们会在完成检测任务的同时偷偷地复述识记材料，两不耽误。如果将那些没有偷偷复述识记材料的被试的结果单独提取出来，就发现在15秒以后，只有65%的材料能够回忆出来。这就说明，短时记忆中的信息如果不加以复述，是可能消退的。