מודל מתמטי מסביר כיצד אנשים זוכרים סיפורים באמצעות מבנה "עץ אקראי"

אנשים מסוגלים לזכור סוגים רבים ושונים של מידע, כולל עובדות, תאריכים, אירועים ואפילו נרטיבים מורכבים. הבנת האופן שבו סיפורים משמעותיים מאוחסנים בזיכרון האנושי היא מוקד מרכזי במחקרים רבים בפסיכולוגיה קוגניטיבית.

מדענים במכון ללימודים מתקדמים, אוניברסיטת אמורי ומכון ויצמן למדע ניסו לאחרונה לדמות כיצד אנשים מייצגים נרטיבים משמעותיים ומאחסנים אותם בזיכרון באמצעות אובייקטים מתמטיים המכונים "עצים אקראיים". המאמר שלהם, שפורסם ב- Physical Review Letters, מציג מסגרת מושגית חדשה לחקר תהליכי זיכרון אנושיים, הנשענת על מתמטיקה, מדעי המחשב ופיזיקה.

"המחקר שלנו נועד לענות על צורך חשוב: יצירת תיאוריה מתמטית של זיכרון אנושי עבור חומר משמעותי כמו נרטיבים", אמר מישה צודיקס, מחבר בכיר של המאמר. "ישנה הסכמה בתחום שנרטיבים מורכבים מדי מכדי לבנות תיאוריה כזו, אך אני מאמין שהראינו אחרת: למרות המורכבות, ישנן סדירות סטטיסטית באופן שבו אנשים זוכרים סיפורים שניתן לחזות על ידי כמה עקרונות בסיסיים פשוטים."

כדי למדל ביעילות את ייצוג הזיכרונות המשמעותיים באמצעות עצי זיכרון אקראיים, צודיקס ועמיתיו ערכו ניסויים של זכירת סיפורים עם מספר רב של משתתפים באמצעות הפלטפורמות המקוונות Amazon ו-Prolific. המחקר השתמש בנרטיבים מעבודתו של לבוב. בסך הכל, 100 אנשים התבקשו להיזכר ב-11 סיפורים באורכים שונים (בין 20 ל-200 משפטים), ולאחר מכן המדענים ניתחו את תמלילי הזיכרון כדי לבחון את התיאוריה שלהם.

"בחרנו באוסף של סיפורים בעל פה שנרשמו על ידי הבלשן הנודע וו. לבוב בשנות ה-60", הסביר צודיקס. "מהר מאוד הבנו שניתוח כמות נתונים כזו דורש שימוש בכלים מודרניים של בינה מלאכותית בצורת מודלים של שפה גדולה (LLMs) שפותחו לאחרונה."

גילינו שאנשים לא רק זוכרים אירועים בודדים מסיפורים, אלא לעתים קרובות מסכמים חלקים גדולים למדי מהנרטיב (למשל, אפיזודות) במשפט אחד. זה הוביל אותנו להאמין שהנרטיב מאוחסן בזיכרון כעץ, כאשר צמתים הקרובים יותר לשורש מייצגים סיכומים מופשטים של אפיזודות גדולות יותר.

צודיקס ועמיתיו שיערו שעץ המייצג נרטיב נוצר ברגע שאדם שומע או קורא לראשונה סיפור ומבין אותו. מאחר שמחקרים קודמים מראים שאנשים שונים תופסים את אותם סיפורים בצורה שונה, לעצים שנוצרים יהיו מבנים ייחודיים.

"ניסחנו את המודל כאוסף של עצים אקראיים בעלי מבנה מסוים", אמר צודיקס. "היופי במודל הזה הוא שניתן לתאר אותו מתמטית, וניתן לבחון את תחזיותיו ישירות מול נתונים, וזה מה שעשינו. החידוש העיקרי במודל העץ האקראי שלנו לזיכרון ושליפה הוא ההנחה שכל החומר המשמעותי מיוצג בדרך כלל בזיכרון באותו אופן."

למחקר שלנו עשויות להיות השלכות רחבות יותר על הבנת תהליכים קוגניטיביים אנושיים, שכן נראה כי נרטיבים הם דרך אוניברסלית שבה אנו שוקלים מגוון רחב של תופעות בחיינו האישיים, כמו גם בתהליכים חברתיים והיסטוריים.

עבודתו האחרונה של הצוות מדגישה את הפוטנציאל של גישות מתמטיות וגישות מבוססות בינה מלאכותית לחקר האופן שבו אנשים מאחסנים ומייצגים מידע משמעותי בזיכרונותיהם. במחקרים עתידיים, צודיקס ועמיתיו מתכננים להעריך את המידה שבה ניתן ליישם את התיאוריה שלהם ואת גישת מידול העץ האקראי שלהם על סוגים אחרים של נרטיבים, כגון סיפורת.

"כיוון שאפתני יותר למחקר עתידי יהיה לחפש ראיות ישירות יותר למודל העץ", הוסיף צודיקס. "זה ידרוש פיתוח פרוטוקולים ניסיוניים מלבד השמעה פשוטה. כיוון מעניין נוסף יהיה שימוש בטכניקות הדמיה מוחית באנשים העוסקים בהבנה והשמעה נרטיבית."