Miten muisti toimii?

Muistaminen kuuluu aivojen keskeisiin tehtäviin. Ilman muistia ihminen ei oppisi mitään eikä pystyisi palauttamaan mieleensä tärkeitä asioita ja tekemään päätöksiä. Muistamaton ihminen on monin tavoin eksyksissä aivan arkisissakin tilanteissa.

Aivojen muistitoimintoihin perustuu mitä moninaisimpien aistiärsykkeiden tulkinta. Kun kuulo rekisteröi vaimean äänen, tuntoaisti havaitsee kevyen kosketuksen tai silmät huomaavat pientä liikettä näkökentän laidassa, liikkeelle lähtee vain sekunnin murto-osien ajan kestäviä hermoimpulsseja. Aivot tarvitsevat kuitenkin jonkin verran enemmän aikaa ärsykkeiden käsittelyyn.

Aivot vertaavat eri aistimista yhtä aikaa välittyviä tietoja keskenään ja suhteuttavat uudet viestit aikaisempiin kokemuksiin. Vasta sitten aivot ovat valmiit päättämään, antavatko ärsykkeet aihetta jatkotoimenpiteisiin vai eivät. Jos muisti ei säilyttäisi tietoja, aivot joutuisivat pitämään hirvittävää kiirettä ehtiäkseen käsitellä niitä edes pintapuolisesti.

Työnjaosta väännetään kättä

Alkuvaiheessa säilytysvastuussa on niin sanottu työmuisti, joka yleensä käsitetään huomiota eri seikkoihin suuntaavaaksi henkiseksi rakenteeksi. Siihen mahtuu vain hyvin vähän informaatiota, ja sen sisältö vaihtuu monta kertaa sekunnissa. Työmuistin ansiosta ihminen pystyy hahmottamaan ympäristöään, kun taas muut muistityypit pitävät huolta siitä, että tilannetietoja voidaan käyttää hyväksi eivätkä normaalin henkisen toimintakyvyn kannalta olennaiset asiat pääse unohtumaan kesken kaiken.

Vaikka nykyään ollaan pitkälti yksimielisiä siitä, että muistaminen perustuu eri muisti­tyyppien väliseen työnjakoon, on melko epätodennäköistä, että ihmisellä on täysin erillisiä osamuisteja. Monet tutkijat ovatkin luopuneet jaottelusta lyhytkestoiseen työmuistiin ja pitkäkestoiseen säilömuistiin, sillä niitä erottava raja on äärimmäisen häilyvä.

Vanhastaan on ajateltu, että työmuisti on niin tallennuskapasiteetiltaan kuin varastointiajaltaankin paljon vaatimattomampi kuin säilömuisti, joka voi säilyttää periaatteessa suunnattoman määrän tietoa ihmisen koko elämän ajan.

George Millerin yhdysvaltalaisessa Harvardin yliopistossa vuonna 1956 tekemien tutkimusten jälkeen on pidetty selvänä, että työmuistiin mahtuu kerralla enintään seitsemän tietosisältöä eli elementtiä, jotka se pitää tallessa noin 20 sekuntia. Tuoreimman tiedon valossa näyttää kuitenkin siltä, että työmuistissa tuskin on tilaa useammalle kuin neljälle elementille. Jos ihmiselle esitetään pikaisesti esimerkiksi numerot 3, 7 ja 2, hän yleensä pystyy palauttamaan ne myöhemmin mieleensä. Jos numerosarja on kaksi tai kolme kertaa niin pitkä, sen muistaminen on selvästi vaikeampaa.

Muisti käsittelee elementtejä

Muistin toimintaa voidaan tutkia kokeellisesti monella tavalla. Siksi tuloksetkin antavat sijaa erilaisille tulkinnoille. Muun muassa on paljastunut, että tietosisällöt, joilla työmuisti operoi, eivät ole vain yksittäisiä numeroita tai kirjaimia, vaan niiksi kelpaavat myös lyhyet sarjat, kuten tavut tai sanat, jotka käsitetään yhdeksi kokonaisuudeksi.

Kahdeksanosaista puhelinnumeroa on vaikea painaa mieleen kahdeksan erillisen numeron sarjana, mutta jos se jaetaan nelinumeroisiksi jaksoiksi, työmuisti alkaa pitää niitä kahtena helposti muistettavana elementtinä. Ryhmittelymenetelmällä, johon viitataan joskus myös Millerin käyttämällä englannin­kielisellä nimellä chunking, on mahdollista ottaa irti kaikki mahdollinen työmuistin rajallisesta kapasiteetista.

Työmuisti toimii sitä paremmin, mitä tutumpia ja konkreettisempia muistettavat elementit ovat. Kokeiden mukaan on paljon helpompi muistaa usein toistuvia yleiskielen sanoja kuin sanoja, jotka eivät esiinny puheessa kovinkaan usein. Samoin lyhytkestoiselle muistille ovat pienempiä haasteita jotakin esittävät kuin abstrakti­set kuvat. Kaava pätee myös uusiin kasvoihin: vento­vieraat panevat muistijärjestelmän koville, kun taas jostain yhteydestä etäisesti tutut – esimerkiksi julkisuuden henkilöiden kasvot – päästävät sen helpommalla.

Kasvomuistia ovat tutkineet Margaret Jackson ja Jane Raymond Walesin yliopistosta. Heidän vuonna 2008 julkistamaansa tutkimukseen osallistuneita koehenkilöitä pyydettiin ensin tutustumaan näyttöruudulla mosaiikkikuvaan, joka koostui kymmenen ihmisen kasvoista. Sitten tauon jälkeen koehenkilöiden piti yrittää muistaa, olivatko he jo nähneet heille seuraavaksi näytettävän kuvan. Ensimmäinen vaihtoehto käsitti tavallisten ihmisten kasvokuvia, toisessa taas esiintyivät sellaiset kuuluisuudet kuin Johnny Depp, Brad Pitt ja Leonardo DiCaprio. Koehenkilöt muistivat useammat kasvot, kun joukossa oli heidän tuntemiaan julkisuuden henkilöitä. Lisäksi he pystyivät silloin sanomaan nopeammin, olivatko he jo kerran nähneet heille näytetyn mosaiikkikuvan.

Työmuisti turvautuu toistoon

Viime vuosikymmenien aikana tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että ihmisen on helpompi muistaa merkityksellisiä ja tunnistettavia sanoja ja kuvia, koska työmuisti käyttää toistoa asioiden mieleen painamiseen. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että sisäinen ääni hokee juuri kuultua sanaa estääkseen sitä katoamasta lyhytaikaisesta muistista.

Käsityksen esittivät vuonna 1974 Alan Baddeley ja Graham Hitch skotlantilaisesta Stirlingin yliopistosta. He nimesivät ilmiön fonologiseksi silmukaksi korostaakseen sisäisen toiston kehämäisyyttä. He puhuivat myös visuaalisesta lehtiöstä, jolla he viittasivat sisäisen näön kuvia kertaavaan toimintaan. Koska työmuisti säilyttää kaikenlaista informaatiota toistoprosessien avulla, niiden hetkellinenkin häiriintyminen johtaa tietojen häviämiseen pikavauhtia.

Aivot hyödyntävät siis kahta erilaista järjestelmää tallentaessaan sanoja ja kuvia. Tämä voi ainakin osittain selittää sen, miksi monista tuntuu siltä, että joitakin asioita on hyvin vaikea muistaa. Edellä mainitussa tutkimuksessaan Jackson ja Raymond koettivat päästä selville myös siitä, mihin keinoihin koehenkilöt turvautuivat yrittäessään palauttaa mieleensä kasvoja. Siksi he muuttivat koetta niin, että aluksi esitettiin kaksi tai neljä numeroa, joita piti hokea samalla kun katseltiin mosaiikkikuvaa.

Muutos lisäsi tilanteeseen fonologisen silmukan ja heikensi koehenkilöiden mahdollisuuksia keskittyä vain kasvojen muistamiseen. Ylimääräinen henkinen ponnistus huononsi tuloksia, kun kysymys oli täysin vieraiden kasvojen muistamisesta. Sitä vastoin se ei juuri vaikuttanut julkkisten muistamiseen.

Jackson ja Raymond katsovat tuloksen johtuvan siitä, että tutut kasvot pystytään palauttamaan mieleen suoraan ja muistikuva alkaa hetimmiten toistua visuaa­lisessa lehtiössä. Vieraat kasvot sen sijaan muistetaan lähinnä liittämällä niihin kuvaavia määritteitä, kuten ”iso nenä” ja ”vihreät silmät”.