Sistema de Procesamiento de Información: Teoría y Modelos Clave

Los teóricos del procesamiento de la información desafiaron la idea inherente al conductismo de que el aprendizaje implica formar asociaciones entre estímulos y respuestas. Los teóricos del procesamiento de la información no rechazan las asociaciones, porque postulan que formar asociaciones entre fragmentos de conocimiento ayuda a facilitar su adquisición y almacenamiento en la memoria. Más bien, estos teóricos están menos preocupados por las condiciones externas y se centran más en los procesos internos (mentales) que intervienen entre los estímulos y las respuestas. Los alumnos son buscadores y procesadores activos de información. A diferencia de los conductistas que decían que las personas responden cuando los estímulos inciden en ellas, los teóricos del procesamiento de la información sostienen que las personas seleccionan y atienden a las características del entorno, transforman y ensayan la información, y relacionan la nueva información con la anterior.

Las teorías del procesamiento de la información difieren en sus puntos de vista sobre qué procesos cognitivos son importantes y cómo operan, pero comparten algunos supuestos comunes. Uno es que el procesamiento de la información ocurre en etapas que intervienen entre la recepción de un estímulo y la producción de una respuesta. Un corolario es que la forma de la información, o cómo se representa mentalmente, difiere según la etapa. Las etapas son cualitativamente diferentes entre sí.

Otro supuesto es que el procesamiento de la información es análogo al procesamiento informático, al menos metafóricamente. El sistema humano funciona de manera similar a una computadora: recibe información, la almacena en la memoria y la recupera según sea necesario. El procesamiento cognitivo es notablemente eficiente; hay poco desperdicio o superposición. Los investigadores difieren en cuanto a cuán lejos extienden esta analogía. Para algunos, la analogía con la computadora no es más que una metáfora. Otros emplean computadoras para simular actividades de los humanos. El campo de la inteligencia artificial se ocupa de programar computadoras para realizar actividades humanas como pensar, usar el lenguaje y resolver problemas.

Los investigadores también asumen que el procesamiento de la información está involucrado en todas las actividades cognitivas: percibir, ensayar, pensar, resolver problemas, recordar, olvidar e imaginar (Farnham-Diggory, 1992; Matlin, 2009; Mayer, 1996; Shuell, 1986; Terry, 2009). El procesamiento de la información se extiende más allá del aprendizaje humano tal como se ha delineado tradicionalmente. Esta lección se ocupa principalmente de aquellas funciones de información más relevantes para el aprendizaje.

El esquema del 'modelo de procesamiento de información del aprendizaje y la memoria' muestra un modelo de procesamiento de información que incorpora etapas de procesamiento. Aunque este modelo es genérico, se corresponde estrechamente con el modelo clásico propuesto por Atkinson y Shiffrin (1968, 1971).

El procesamiento de la información comienza cuando un estímulo de entrada (por ejemplo, visual, auditivo) incide en uno o más sentidos (por ejemplo, oído, vista, tacto). El registro sensorial apropiado recibe la entrada y la mantiene brevemente en forma sensorial. Es aquí donde ocurre la percepción (reconocimiento de patrones), que es el proceso de asignar significado a un estímulo de entrada. Esto normalmente no implica nombrar porque nombrar lleva tiempo y la información permanece en el registro sensorial solo una fracción de segundo. Más bien, la percepción implica la correspondencia de una entrada con información conocida.

El registro sensorial transfiere información a la memoria a corto plazo (MCP). La MCP es una memoria de trabajo (MT) y corresponde aproximadamente a la conciencia, o de lo que uno es consciente en un momento dado. La MT tiene una capacidad limitada. Miller (1956) propuso que contiene siete más o menos dos unidades de información. Una unidad es un elemento significativo: una letra, palabra, número o expresión común (por ejemplo, “pan y mantequilla”). La MT también tiene una duración limitada; para que las unidades se conserven en la MT, deben ensayarse (repetirse). Sin ensayo, la información se pierde después de unos segundos.

Mientras la información está en la MT, el conocimiento relacionado en la memoria a largo plazo (MLP), o memoria permanente, se activa y se coloca en la MT para integrarse con la nueva información. Para nombrar todas las capitales de estado que comienzan con la letra A, los estudiantes recuerdan los nombres de los estados, quizás por región del país, y escanean los nombres de sus ciudades capitales. Cuando los estudiantes que no conocen la capital de Maryland aprenden “Annapolis”, pueden almacenarla con “Maryland” en la MLP.

Es discutible si la información se pierde de la MLP (es decir, se olvida). Algunos investigadores sostienen que puede ser así, mientras que otros dicen que el fracaso en recordar refleja una falta de buenas señales de recuperación en lugar de olvido. Si Sarah no puede recordar el nombre de su maestro de tercer grado (Mapleton), podría hacerlo si se le da la pista, “Piense en árboles”. Independientemente de la perspectiva teórica, los investigadores están de acuerdo en que la información permanece en la MLP durante mucho tiempo.

Los procesos de control (ejecutivos) regulan el flujo de información a través del sistema de procesamiento de información. El ensayo es un proceso de control importante que ocurre en la MT. Para el material verbal, el ensayo toma la forma de repetir información en voz alta o subvocálmente. Otros procesos de control incluyen la codificación (poner la información en un contexto significativo, un tema que se está discutiendo en el escenario de apertura), la creación de imágenes (representar visualmente la información), la implementación de reglas de decisión, la organización de la información, el monitoreo del nivel de comprensión y el uso de estrategias de recuperación, autorregulación y motivación.

El modelo de dos almacenes puede dar cuenta de muchos resultados de investigación. Uno de los hallazgos de investigación más consistentes es que cuando las personas tienen una lista de elementos para aprender, tienden a recordar mejor los elementos iniciales (efecto de primacía) y los últimos elementos (efecto de recencia), como se muestra en 'Curva de posición serial que muestra errores en el recuerdo en función de la posición del elemento'. Según el modelo de dos almacenes, los elementos iniciales reciben la mayor parte del ensayo y se transfieren a la MLP, mientras que los últimos elementos todavía están en la MT en el momento del recuerdo. Los elementos medios se recuerdan peor porque ya no están en la MT en el momento del recuerdo (habiendo sido expulsados por elementos posteriores), reciben menos ensayos que los elementos iniciales y no se almacenan adecuadamente en la MLP.

Sin embargo, la investigación sugiere que el aprendizaje puede ser más complejo de lo que estipula el modelo básico de dos almacenes (Baddeley, 1998). Un problema es que este modelo no especifica completamente cómo se mueve la información de un almacén a otro. La noción de procesos de control es plausible pero vaga. Podríamos preguntar: ¿Por qué algunas entradas proceden de los registros sensoriales a la MT y otras no? ¿Qué mecanismos deciden que la información se ha ensayado lo suficiente y la transfieren a la MLP? ¿Cómo se selecciona la información en la MLP para ser activada? Otra preocupación es que este modelo parece más adecuado para manejar material verbal. No está claro cómo ocurre la representación no verbal con material que puede no ser fácilmente verbalizado, como el arte moderno y las habilidades bien establecidas.

El modelo también es vago sobre lo que realmente se aprende. Considere a las personas que aprenden listas de palabras. Con sílabas sin sentido, tienen que aprender las palabras mismas y las posiciones en las que aparecen. Cuando ya conocen las palabras, solo deben aprender las posiciones; por ejemplo, “gato” aparece en la cuarta posición, seguido de “árbol”. Las personas deben tener en cuenta su propósito al aprender y modificar las estrategias de aprendizaje en consecuencia. ¿Qué mecanismo controla estos procesos?

También es un problema si todos los componentes del sistema se utilizan en todo momento. La MT es útil cuando las personas están adquiriendo conocimiento y necesitan relacionar la información entrante con el conocimiento en la MLP. Pero hacemos muchas cosas automáticamente: vestirnos, caminar, andar en bicicleta, responder a solicitudes simples (por ejemplo, “¿Tiene hora?”). Para muchos adultos, la lectura (decodificación) y los cálculos aritméticos simples son procesos automáticos que imponen poca demanda a los procesos cognitivos. Dicho procesamiento automático puede no requerir el funcionamiento de la MT. ¿Cómo se desarrolla el procesamiento automático y qué mecanismos lo gobiernan?

Estos y otros problemas no abordados bien por el modelo de dos almacenes (por ejemplo, el papel de la motivación en el aprendizaje y el desarrollo de la autorregulación) no refutan el modelo; más bien, son problemas que deben abordarse. Aunque el modelo de dos almacenes es el ejemplo más conocido de la teoría del procesamiento de la información, muchos investigadores no lo aceptan completamente (Matlin, 2009; Nairne, 2002). Las teorías alternativas cubiertas en esta lección son los niveles (o profundidad) de procesamiento y el nivel de activación, y las teorías más nuevas del conexionismo y el procesamiento distribuido paralelo (PDP). Antes de que los componentes del modelo de dos almacenes se describan con mayor detalle, se discuten los niveles de procesamiento y las teorías del nivel de activación (el conexionismo y el PDP se cubren más adelante en esta lección).

Niveles (Profundidad) de Procesamiento

La teoría de los niveles (profundidad) de procesamiento conceptualiza la memoria según el tipo de procesamiento que recibe la información en lugar de su ubicación (Craik, 1979; Craik & Lockhart, 1972; Craik & Tulving, 1975; Lockhart, Craik, & Jacoby, 1976). Este punto de vista no incorpora etapas ni componentes estructurales como la MT o la MLP (Terry, 2009). Más bien, existen diferentes formas de procesar la información (como los niveles o la profundidad a la que se procesa): física (superficial), acústica (fonológica, sonido), semántica (significado). Estos tres niveles son dimensionales, siendo el procesamiento físico el más superficial (como la “x” como símbolo desprovisto de significado, como comentaron los profesores en el escenario introductorio) y el procesamiento semántico el más profundo. Por ejemplo, suponga que está leyendo y la siguiente palabra es reyezuelo. Esta palabra puede procesarse a nivel superficial (por ejemplo, no está en mayúscula), a nivel fonológico (rima con “diez”) o a nivel semántico (pájaro pequeño). Cada nivel representa un tipo de procesamiento más elaborado (más profundo) que el nivel anterior; procesar el significado de reyezuelo expande el contenido de información del elemento más que el procesamiento acústico, que expande el contenido más que el procesamiento a nivel superficial.

Estos tres niveles parecen conceptualmente similares al registro sensorial, la MT y la MLP del modelo de dos almacenes. Ambos puntos de vista sostienen que el procesamiento se vuelve más elaborado con las sucesivas etapas o niveles. El modelo de niveles de procesamiento, sin embargo, no asume que los tres tipos de procesamiento constituyan etapas. En los niveles de procesamiento, no es necesario pasar al siguiente proceso para participar en un procesamiento más elaborado; la profundidad del procesamiento puede variar dentro de un nivel. Reyezuelo puede recibir un procesamiento semántico de bajo nivel (pájaro pequeño) o un procesamiento semántico más extenso (su similitud y diferencia con otras aves).

Otra diferencia entre los dos modelos de procesamiento de la información se refiere al orden del procesamiento. El modelo de dos almacenes asume que la información se procesa primero en el registro sensorial, luego en la MT y finalmente en la MLP. El modelo de niveles de procesamiento no hace una suposición secuencial. Para ser procesada a nivel de significado, la información no tiene que ser procesada primero a nivel superficial y de sonido (más allá del procesamiento requerido para que la información sea recibida) (Lockhart et al., 1976).

Los dos modelos también tienen diferentes puntos de vista sobre cómo el tipo de procesamiento afecta a la memoria. En los niveles de procesamiento, cuanto más profundo es el nivel en el que se procesa un elemento, mejor es la memoria porque la huella de la memoria está más arraigada. Los profesores del escenario inicial están preocupados por cómo pueden ayudar a los estudiantes a procesar la información algebraica a un nivel más profundo. Una vez que un elemento se procesa en un punto particular dentro de un nivel, el procesamiento adicional en ese punto no debería mejorar la memoria. Por el contrario, el modelo de dos almacenes sostiene que la memoria puede mejorarse con un procesamiento adicional del mismo tipo. Este modelo predice que cuanto más se ensaya una lista de elementos, mejor se recordará.

Algunas pruebas de investigación apoyan los niveles de procesamiento. Craik y Tulving (1975) presentaron a los individuos palabras. A medida que se presentaba cada palabra, se les daba una pregunta para responder. Las preguntas fueron diseñadas para facilitar el procesamiento en un nivel particular. Para el procesamiento superficial, se les preguntó a las personas: “¿La palabra está en mayúsculas?” Para el procesamiento fonológico se les preguntó: “¿La palabra rima con tren?” Para el procesamiento semántico, “¿Encajaría la palabra en la frase, ‘Él conoció a un _____ en la calle’?” El tiempo que la gente pasaba procesando en los distintos niveles fue controlado. Su recuerdo fue mejor cuando los elementos fueron procesados a un nivel semántico, luego mejor a un nivel fonológico, y peor a un nivel superficial. Estos resultados sugieren que el olvido es más probable con el procesamiento superficial y no se debe a la pérdida de información de la MT o la MLP.

Los niveles de procesamiento implican que la comprensión del estudiante es mejor cuando el material se procesa a niveles más profundos. Glover, Plake, Roberts, Zimmer y Palmere (1981) encontraron que pedir a los estudiantes que parafrasearan las ideas mientras leían ensayos mejoraba significativamente el recuerdo en comparación con las actividades que no se basaban en el conocimiento previo (por ejemplo, identificar palabras clave en los ensayos). Las instrucciones para leer lenta y cuidadosamente no ayudaron a los estudiantes durante el recuerdo.

A pesar de estos hallazgos positivos, la teoría de los niveles de procesamiento tiene problemas. Una preocupación es si el procesamiento semántico es siempre más profundo que los otros niveles. Los sonidos de algunas palabras (kaput) son al menos tan distintivos como sus significados (“arruinado”). De hecho, el recuerdo depende no sólo del nivel de procesamiento, sino también del tipo de tarea de recuerdo. Morris, Bransford y Franks (1977) encontraron que, dada una tarea de recuerdo estándar, la codificación semántica producía mejores resultados que la codificación de rimas; sin embargo, dada una tarea de recuerdo que enfatizaba la rima, hacer preguntas de rima durante la codificación producía un mejor recuerdo que las preguntas semánticas. Moscovitch y Craik (1976) propusieron que un procesamiento más profundo durante el aprendizaje resulta en un mayor rendimiento potencial de la memoria, pero ese potencial sólo se realizará cuando las condiciones en la recuperación coincidan con las del aprendizaje.

Otra preocupación con la teoría de los niveles de procesamiento es si el procesamiento adicional en el mismo nivel produce un mejor recuerdo. Nelson (1977) dio a los participantes una o dos repeticiones de cada estímulo (palabra) procesado en el mismo nivel. Dos repeticiones produjeron un mejor recuerdo, contrario a la hipótesis de los niveles de procesamiento. Otra investigación muestra que el ensayo adicional de material facilita la retención y el recuerdo, así como la automaticidad del procesamiento (Anderson, 1990; Jacoby, Bartz, & Evans, 1978).

Un último problema se refiere a la naturaleza de un nivel. Los investigadores han argumentado que la noción de profundidad es confusa, tanto en su definición como en su medición (Terry, 2009). Como resultado, no sabemos cómo el procesamiento en diferentes niveles afecta el aprendizaje y la memoria (Baddeley, 1978; Nelson, 1977). El tiempo es un criterio pobre de nivel porque algún procesamiento superficial (por ejemplo, “¿La palabra tiene el siguiente patrón de letras: consonante-vocal-consonante-consonante-vocal-consonante?”) puede llevar más tiempo que el procesamiento semántico (“¿Es un tipo de ave?”). Tampoco el tiempo de procesamiento dentro de un nivel dado es indicativo de un procesamiento más profundo (Baddeley, 1978, 1998). Una falta de comprensión clara de los niveles (profundidad) limita la utilidad de esta perspectiva.

La resolución de estos problemas puede requerir la combinación de los niveles de procesamiento con la idea de los dos almacenes para producir un modelo de memoria refinado. Por ejemplo, la información en la MT podría estar relacionada con el conocimiento en la MLP superficialmente o más elaboradamente. Además, los dos almacenes de memoria podrían incluir niveles de procesamiento dentro de cada almacén. La codificación semántica en la MLP puede conducir a una red de información más extensa y a una forma más significativa de recordar la información que la codificación superficial o fonológica.

Nivel de Activación

Un concepto alternativo de la memoria, pero uno similar a los modelos de dos almacenes y de niveles de procesamiento, sostiene que las estructuras de la memoria varían en su nivel de activación (Anderson, 1990). En este punto de vista, no tenemos estructuras de memoria separadas, sino más bien una memoria con diferentes estados de activación. La información puede estar en un estado activo o inactivo. Cuando está activa, se puede acceder a la información rápidamente. El estado activo se mantiene mientras se presta atención a la información. Sin atención, el nivel de activación se deteriorará, en cuyo caso la información puede ser activada cuando la estructura de la memoria se reactive (Collins & Loftus, 1975).

La información activa puede incluir la información que entra en el sistema de procesamiento de la información y la información que ha sido almacenada en la memoria (Baddeley, 1998). Independientemente de la fuente, la información activa se está procesando actualmente o puede ser procesada rápidamente. El material activo es aproximadamente sinónimo de MT, pero la primera categoría es más amplia que la segunda. La MT incluye la información en la conciencia inmediata, mientras que la memoria activa incluye esa información más el material al que se puede acceder fácilmente. Por ejemplo, si estoy visitando a la tía Frieda y estamos admirando su jardín de fllores, esa información está en la MT, pero otra información asociada con el patio de la tía Frieda (árboles, arbustos, perro) puede estar en un estado activo.

El ensayo permite que la información se mantenga en un estado activo (Anderson, 1990). Al igual que con la memoria de trabajo, sólo un número limitado de estructuras de memoria pueden estar activas en un momento dado. A medida que la atención de uno cambia, el nivel de activación cambia.

Nos encontramos con la idea del nivel de activación de nuevo más adelante en esta lección (es decir, la teoría ACT de Anderson) porque el concepto es crítico para el almacenamiento de la información y su recuperación de la memoria. La noción básica implica la activación por propagación, lo que significa que una estructura de la memoria puede activar otra estructura adyacente (relacionada) a ella (Anderson, 1990). La activación se propaga desde las porciones activas a las inactivas de la memoria. El nivel de activación depende de la fuerza de la ruta a lo largo de la cual se propaga la activación y del número de rutas competidoras (que interfieren). La propagación de la activación se vuelve más probable con el aumento de la práctica, lo que fortalece las estructuras, y menos probable con la duración del intervalo de retención a medida que la fuerza se debilita.

Una ventaja de la teoría del nivel de activación es que puede explicar la recuperación de la información de la memoria. Al prescindir de la noción de almacenes de memoria separados, el modelo elimina el problema potencial de la transferencia de información de un almacén a otro. La MCP (MT) es la parte de la memoria que está actualmente activa. La activación se deteriora con el paso del tiempo, a menos que el ensayo mantenga la información activada (Nairne, 2002).

Al mismo tiempo, el modelo de nivel de activación no ha escapado a los problemas del doble almacén porque también dicotomiza el sistema de información (activo-inactivo). También tenemos el problema del nivel de fuerza necesario para que la información pase de un estado a otro. Por lo tanto, intuitivamente sabemos que la información puede ser parcialmente activada (por ejemplo, un elemento de crucigrama en la “punta de la lengua”—lo sabes pero no puedes recordarlo), por lo que podríamos preguntar cuánta activación se necesita para que el material se considere activo. A pesar de estas preocupaciones, el modelo de nivel de activación ofrece importantes conocimientos sobre el procesamiento de la información.

Ahora examinamos con mayor profundidad los componentes del modelo de dos almacenes: atención, percepción, codificación, almacenamiento y recuperación (Shuell, 1986). La siguiente sección trata sobre la atención; la percepción, la codificación, el almacenamiento y la recuperación se tratan en las secciones siguientes.