Ozvěnová paměť je jedním ze senzorických paměťových registrů; složka senzorické paměti (SM), která je specifická pro uchovávání sluchových informací. Senzorická paměť pro zvuky, které lidé právě vnímali, je formou echogenní paměti. Na rozdíl od zrakové paměti, při níž mohou naše oči snímat podněty stále dokola, sluchové podněty nelze snímat stále dokola. Celkově se echogenní vzpomínky uchovávají o něco déle než vzpomínky ikonické (vizuální). Sluchové podněty jsou uchem přijímány po jednom, než je lze zpracovat a pochopit. Například poslech rádia se velmi liší od čtení časopisu. Rádio může člověk v daném okamžiku slyšet pouze jednou, zatímco časopis může číst stále dokola. Dá se říci, že echová paměť je jako koncept „zadržovací nádrže“, protože zvuk je nezpracován (nebo zadržen), dokud neuslyšíme zvuk následující, teprve pak může nabýt smyslu. Toto zvláštní smyslové úložiště je schopno uchovávat velké množství sluchových informací, které se uchovávají pouze po krátkou dobu (3-4 sekundy). Tento ozvučený zvuk rezonuje v mysli a je přehráván po tuto krátkou dobu krátce po prezentaci sluchových podnětů. Ozvěnová paměť šifruje pouze mírně primitivní aspekty podnětů, například výšku tónu, která určuje lokalizaci do neasociativních oblastí mozku.
Jednoduchým příkladem práce s echovou pamětí je, když vám kamarád odříká seznam čísel a pak se náhle zastaví a požádá vás, abyste zopakovali poslední čtyři čísla. Abyste se pokusili najít odpověď na otázku, musíte si v mysli „přehrát“ čísla tak, jak jste je slyšeli. Protože echová paměť trvá několik sekund, pokud by mezi okamžikem, kdy váš přítel přestal předříkávat seznam, a okamžikem, kdy vás požádal, abyste zopakovali poslední číslice, nebyla žádná pauza, pak by vaše echová paměť byla schopna zachytit několik posledních čísel a přeříkat je zpět zcela přesně. Pokud by však mezi okamžikem, kdy přestal počítat, a okamžikem, kdy vás požádal o zopakování čísel, byla pauza, vaše vybavování by nebylo tak kvalitní, protože čísla opustila vaši echovou paměť (Brown, 2001).
Krátce po dílčích studiích George Sperlinga o vizuální senzorické paměti začali vědci zkoumat její protějšek ve sluchové oblasti. Termín echová paměť zavedl v roce 1967 Ulric Neisser pro popis této krátké reprezentace akustických informací. Zpočátku byla studována pomocí podobných paradigmat částečných zpráv, jaká používal Sperling; moderní neuropsychologické techniky však umožnily vypracovat odhady kapacity, trvání a umístění zásoby echogenní paměti. S využitím Sperlingova modelu jako analogie pokračují výzkumníci v aplikaci jeho práce na sluchové senzorické úložiště pomocí experimentů s částečnými a celými zprávami. Zjistili, že echogenní paměť má trvání až 4 sekundy a v případě nepřítomnosti interference se ukázalo, že trvá až 20 sekund. Byly však navrženy různé doby trvání existující ozvěny po prezentaci sluchového signálu. Guttman a Julesz navrhli, že může trvat přibližně jednu sekundu nebo méně, zatímco Eriksen a Johnson navrhli, že může trvat až 10 sekund.
Baddeleyho model pracovní paměti se skládá z vizuálně-prostorového náčrtníku, který souvisí s ikonickou pamětí, a fonologické smyčky, která se podílí na zpracování sluchových informací dvěma způsoby. První z nich je fonologická paměť, která má schopnost uchovávat informace po dobu 3-4 sekund před rozpadem, což je mnohem delší doba než ikonická paměť (která je kratší než 1000 ms). Druhým je proces subvokálního nácviku, jehož cílem je neustále obnovovat paměťovou stopu pomocí vlastního „vnitřního hlasu“. Tento model však neposkytuje podrobný popis vztahu mezi počátečním smyslovým vstupem a následnými paměťovými procesy.
Ve studiích, které provedl N. Cowan, si všiml, že existují důkazy o tom, že echová paměť se podílí na sluchové pozornosti, a také našel důkazy o dvou oddělených systémech (Cowan 1984), což posílilo Baddeleyho návrh a jeho model pracovní paměti (Baddeley 1978). Tuto myšlenku pak rozšířili Ben Weedon a Zofia Kaminska, kteří zkoumali roli echogenní paměti ve sluchové pozornosti a zjistili, že echogenní paměť může hrát významnou roli v modelech sluchové pozornosti poté, co si všimli, že kapacita pozornosti byla 3 sluchové proudy, když echogenní paměť mohla přispět k výkonu paměti (Weedon & Kaminska, 1999).
Model krátkodobé paměti, který navrhl Nelson Cowan, se snaží tento problém řešit tím, že podrobněji popisuje vstup a ukládání verbální senzorické paměti. Navrhuje systém preatraktivního smyslového ukládání, který dokáže udržet velké množství přesných informací v krátkém časovém období a skládá se z počáteční fáze vstupu trvající 200-400 ms a sekundární fáze, která přenáší informace do dlouhodobějšího paměťového úložiště, aby byly integrovány do pracovní paměti, která se začíná rozpadat po 10-20 s.
Metody testování paměti Echoic
V návaznosti na Sperlingovy (1960) postupy při řešení úkolů ikonické paměti se budoucí výzkumníci zajímali o testování stejného jevu u sluchové senzorické paměti. Ozvučná paměť se měří pomocí behaviorálních úloh, při nichž jsou účastníci požádáni, aby zopakovali sekvenci tónů, slov nebo slabik, které jim byly předloženy, což obvykle vyžaduje pozornost a motivaci. Nejznámější úloha částečné zprávy byla provedena tak, že účastníkům byl předložen zvukový podnět do levého, pravého a obou uší současně. Poté byli požádáni, aby nahlásili prostorovou polohu a název kategorie každého podnětu. Výsledky ukázaly, že prostorová poloha se při inhibici informací z jednoho ucha oproti druhému vybavovala mnohem snadněji než sémantické informace. V souladu s výsledky u úloh ikonické paměti byly výsledky v podmínkách částečného hlášení mnohem lepší než v podmínkách celého hlášení. Kromě toho byl pozorován pokles výkonu s rostoucím interstimulačním intervalem (ISI) (délka času mezi prezentací podnětu a vzpomínkou).
Sluchové maskování zpětného rozpoznávání
Sluchové zpětné rozpoznávání masek (ABRM) je jednou z nejúspěšnějších úloh při studiu sluchu. Spočívá v tom, že účastníkům je předložen krátký cílový podnět, po němž následuje druhý podnět (maska) po (ISI). Délkou ISI se manipuluje s dobou, po kterou je sluchová informace dostupná v paměti. Výkonnost indikovaná přesností cílové informace se zvyšuje s prodloužením ISI na 250 ms. Maska neovlivňuje množství informací získaných z podnětu, ale působí jako interference pro další zpracování.
Objektivnějším, nezávislým úkolem, který je schopen měřit sluchovou smyslovou paměť a který nevyžaduje soustředěnou pozornost, jsou úlohy s negativitou nesouladu (mismatch negativity, MMN), které zaznamenávají změny aktivace v mozku pomocí elektroencefalografie (EEG).
Ta zaznamenává prvky sluchových potenciálů souvisejících s událostmi (ERP) mozkové aktivity vyvolané 150-200 ms po podnětu. Tímto podnětem je nezúčastněný, málo častý, „podivný“ nebo odchylný podnět prezentovaný mezi sekvencí standardních podnětů, čímž se odchylný podnět porovnává s paměťovou stopou.
Vstup do fonologické paměti
Ozvěnovou paměť lze rozšířit, pokud se opakuje ve fonologické smyčce, která procvičuje verbální informace, aby se udržely v krátkodobé paměti. V tomto případě, kdyby vám váš přítel sděloval své telefonní číslo, byste si ho v duchu opakovali, jakýsi „vnitřní hlas“. Pokud by pak přestal čísla odříkávat a požádal vás, abyste je odříkali, byla by větší pravděpodobnost, že dokážete správně odříkat všechna čísla, a to i přesto, zda došlo k mírné pauze, nebo ne (Bogen, 2006).
Bylo zjištěno, že sluchová senzorická paměť je uložena v primární sluchové kůře kontralaterálně k uchu, které ji prezentuje. Na tomto ukládání sluchové paměti se podílí několik různých oblastí mozku, a to vzhledem k různým procesům, na kterých se podílí. Většina zapojených mozkových oblastí se nachází v prefrontální kůře (PFC), protože zde se nachází výkonná kontrola, která je zodpovědná za kontrolu pozornosti. Zdá se, že fonologická paměť a systém nácviku jsou paměťové systémy založené na levé hemisféře, protože v těchto oblastech byla pozorována zvýšená mozková aktivita. Hlavními zapojenými oblastmi jsou levá zadní ventrolaterální prefrontální kůra (VLPFC), levá premotorická kůra (PMC) a levá zadní parietální kůra (PPC). V rámci VLPFC je Brocovou oblastí hlavní místo odpovědné za verbální nácvik a artikulační proces. Dorzální PMC se uplatňuje při rytmické organizaci a nácviku a konečně PPC vykazuje úlohu při lokalizaci objektů v prostoru.
Kortikální oblasti v mozku, o nichž se předpokládá, že jsou zapojeny do sluchové senzorické paměti, která se projevuje reakcí MMN, nebyly konkrétně lokalizovány. Výsledky však ukázaly srovnatelnou aktivaci v horním temporálním gyru (STG) a v dolním temporálním gyru (ITG).
Bylo pozorováno, že s věkem se zvyšuje aktivace nervových struktur odpovědných za echovou paměť, což ukazuje, že s věkem se zvyšuje schopnost zpracovávat sluchové smyslové informace.
Výsledky studie (MMN) také naznačují, že doba trvání sluchové smyslové paměti se s věkem prodlužuje, a to výrazně mezi druhým a šestým rokem věku od 500 do 5000 ms. Děti ve věku dvou let vykazovaly reakci MMN v ISI mezi 500ms a 1000ms. Děti ve věku 3 let mají MMN odpověď od 1 do 2 sekund, 4leté děti přes 2 sekundy a 6leté děti od 3 do 5 sekund. Tyto vývojové a kognitivní změny a které se objevují v mladém věku a prodlužují se do dospělosti, až se nakonec ve stáří opět sníží.
Výzkumníci zjistili zkrácení doby trvání echové paměti u bývalých pozdních mluvčích (LT), dětí se syndromem prekordiálního záchytu (PCS) a ústních rozštěpů, přičemž informace se rozpadají před 2000 ms. Tato zkrácená echová paměť však nepředpovídá jazykové obtíže v dospělosti.
V jedné studii bylo zjištěno, že když byla slova prezentována jak mladším subjektům, tak dospělým subjektům, mladší subjekty překonávaly dospělé subjekty, když se zvýšila rychlost prezentace slov.
Zdá se, že kapacita echové paměti nezávisí na věku.
U dětí s deficitem sluchové paměti byly prokázány vývojové poruchy jazyka. Tyto problémy je obtížné posoudit, protože jejich výkon může být způsoben spíše neschopností porozumět danému úkolu než problémem s pamětí.
U osob s přisouzeným jednostranným poškozením dorsolaterální prefrontální kůry a temporálně-parietální kůry po prodělané cévní mozkové příhodě bylo provedeno měření pomocí testu MMN. U kontrolní skupiny byla amplituda MMN největší v pravé hemisféře bez ohledu na to, zda byl tón prezentován v pravém nebo levém uchu.
U pacientů s temporálně-parietálním poškozením byla MMN výrazně snížena, když byl sluchový podnět prezentován do kontralaterálního ucha na straně mozkové léze. To odpovídá teorii o sluchové senzorické paměti, která je uložena v kontralaterální sluchové kůře prezentace ucha. Další výzkumy obětí cévní mozkové příhody se sníženým ukládáním sluchové paměti ukázaly, že poslech denní hudby nebo zvukových knih zlepšil jejich sluchovou paměť. To ukazuje na pozitivní vliv hudby při nervové rehabilitaci po poškození mozku.
Echoická paměť byla studována u pacientů trpících schizofrenií. Když dostali dva různé zvukové tóny, nebyli pacienti se schizofrenií schopni přiřadit dva tóny po velmi krátké době zpoždění (300 milisekund), ale byli schopni je správně přiřadit, když mezi tóny nebyla žádná prodleva. To ukázalo, že schizofrenie postihuje oblasti mozku, které řídí echovou paměť mimo prefrontální kůru (Strous et al., 1995).