Introduction
心的イメージは、長期記憶（LTM）の研究において中心的な役割を果たしています（Matlin, 2009）。このレッスンでは、情報がイメージとしてどのように表現されるか、およびイメージを使用する能力における個人差について議論します。
空間情報の表現
心像とは、表象される対象や出来事の物理的特性を含む、視覚的・空間的知識の心的表象を指す。注意が向けられた視覚刺激は、感覚登録器において忠実な（真の）形で短時間保持され、その後、作動記憶（WM）に転送される。作動記憶における表象は、それが表す刺激の物理的属性の一部を保持しているように思われる（Gagné, Yekovich, & Yekovich, 1993）。イメージは、その指示対象と類似しているが同一ではないアナログ表象である（Shepard, 1978）。
イメージの使用は、古代ギリシャの時代にまで遡って重視されてきた。プラトンは、思考や知覚は蝋の塊のように心に刻み込まれ、そのイメージが持続する限り記憶されると考えた（Paivio, 1970）。ギリシャの詩人シモニデスは、イメージが連合の媒介役であると信じていた。彼は記憶術として場所法を考案した。この方法では、記憶すべき情報を、よく知っている場所のロケーションと対にする。
心像はまた、科学的発見においても影響力を持ってきた。Shepard（1978）は、電磁気学理論の相対論的再定式化の始まりとなった、アインシュタインの思考実験について記述している。アインシュタインは、光線（秒速186,000マイル）と共に旅をする自分を想像し、彼が見たものは、光でもなければ、古典電磁気学におけるマクスウェルの方程式で記述されるいかなるものにも対応していなかった。アインシュタインは、通常イメージで思考し、状況を視覚的に概念化して初めて、その思考を言葉や数式で再現したと報告している。ドイツの化学者ケクレは、夢の中でベンゼンの構造を視覚化したとされ、ワトソンとクリックは遺伝暗号を解読するためにメンタルローテーション（心的回転）を用いたとされている。
イメージとは対照的に、命題は、その構造において指示対象と類似しない、離散的な意味の表象である。「ニューヨーク市」という表現は、辞書から無作為に選んだ3つの単語が実際の都市に似ていないのと同様に、実際の都市には似ていない。超高層ビル、店舗、人々、交通を含むニューヨーク市のイメージは、その指示対象と構造的により類似している。同様の対照は、出来事についても明らかである。「黒い犬が芝生を横切って走った」という文と、この光景のイメージを比較してみよう。
心像は、議論の多いトピックである（Matlin, 2009）。中心的な論点は、心像が実際の絵とどの程度密接に類似しているか、すなわち、それらは絵と同じ詳細を含んでいるのか、それとも要点のみを描写する不鮮明な絵なのか、ということである。刺激の視覚パターンは、その特徴が長期記憶（LTM）の表象と結びついたときに知覚される。これは、イメージが長期記憶の表象と同じ程度にしか鮮明でありえないことを意味する（Pylyshyn, 1973）。心像が人々の知覚の産物である限りにおいて、イメージは刺激の不完全な表象である可能性が高い。
人々が空間的知識を表象するためにイメージを使用するという考えを支持する証拠は、参加者にそれぞれが三次元の物体を描写した二次元の絵のペアを提示した研究から得られている（Cooper & Shepard, 1973; Shepard & Cooper, 1983）。課題は、各ペアの2つの絵が同じ物体を描写しているかどうかを判断することであった。解決方略は、各ペアの一方の物体を、もう一方の物体と一致するまで、あるいは、いくら回転させても同一の物体にはならないと個人が判断するまで、心的に回転させることを含んでいた。反応時間は、必要とされた心的回転の数と正の相関関係にあった。これらのデータや他のデータは、人々が知識を表象するためにイメージを用いることを示唆しているが、イメージが実際の物体とどの程度密接に対応しているかという問題には直接的に言及していない。
学生が空間的および視覚的知識を表象するためにイメージを使用する限りにおいて、イメージは具体的な物体を含む教育内容と密接に関連する。様々な種類の岩石層（山、台地、尾根）に関する単元を教える際、指導者は様々な層の写真を見せ、学生にそれらを想像するように求めることができる。幾何学では、心的回転を扱う際にイメージを用いることができる。絵による図解は、テキストからの学生の学習を向上させる（Carney & Levin, 2002。さらなる例については、応用「教室でのイメージの使用」を参照）。
教室でのイメージの使用
イメージは、学生の学習を向上させるために使用できる。一つの応用として、三次元図形（例：立方体、球、円錐）について、その体積の計算を含めて学生に指導することが挙げられる。言語による記述や二次元の図も使用されるが、実際の図形の模型は指導の効果を大いに高める。学生に図形を手に持たせることで、体積という概念の理解が促進される。
イメージは体育においても応用できる。学生が音楽に合わせて一連の運動を学ぶ際、教師はまず音楽なしで、その一連の動作の各部分を順番に手本として示すことができ、その後、学生は目を閉じて自分が見たものについて考える。次に学生は、その一連の動作の各部分を演じる。その後、教師は個々の部分に音楽を加えることができる。
イメージは国語（言語技術）でも使用できる。ある作業を行ったり、何かを作ったりするための指示を与える段落を書くことを含む単元で、キャシー・ストーンは3年生の生徒に、個々の手順（例：ピーナッツバターとゼリーのサンドイッチを作ること）について考えるように求める。生徒がその作業を想像し終えたら、各手順を書き留めながら、それを視覚化することができる。
美術教師は、生徒に指示に従うことを教えるためにイメージを使用することができる。教師は次のような指示を口頭で与え、黒板に書くかもしれない：「画用紙の上に、4つの円、3つの三角形、2つの四角形を含み、いくつかの図形が互いに重なり合っているデザインを思い浮かべてください。」生徒がイメージを使用していることを確認するために、教師は次のような質問をするかもしれない：「円はいくつ見えますか。三角形はいくつですか。四角形はいくつですか。接触している図形はありますか。どれですか。」
ダンス教師は、生徒に、これから踊る音楽を聴きながら目を閉じさせるかもしれない。それから、すべてのステップと動きを視覚化しながら、自分たちが踊っているところを想像するように生徒に求めるかもしれない。教師はまた、生徒に、踊りながら自分とクラスメートがステージ上のどこにいるかを視覚化するように求めるかもしれない。
ジム・マーシャルはアメリカ史の授業で生徒を南北戦争の戦場に連れて行き、その場所で戦闘することがどのようなものであったかを想像させた。その後、授業で彼は生徒に、その場所を複製した地図をコンピュータで作成させ、次に北軍と南軍が戦う中で起こり得たことについて様々なシナリオを作成させた。
人々は抽象的な次元について考えるためにもイメージを使用することを示す証拠がある。KerstとHoward（1977）は、学生に車、国、動物のペアを、大きさという具体的な次元と、適切な抽象的次元（例：コスト、軍事力、獰猛さ）で比較するように求めた。抽象的次元と具体的次元は同様の結果をもたらした。すなわち、項目がより類似するにつれて、反応時間が増加した。例えば、大きさを比較する場合、ボブキャットとゾウを比較する方が、サイとカバを比較するよりも容易である。参加者がどのように抽象的次元を想像したか、あるいはイメージをそもそも使用したのかどうかは明確ではない。おそらく彼らは、例えば米国とジャマイカを軍事力で比較する際に、「（米国は）ジャマイカ（より）多くの軍事力（を持つ）」という命題を用いて、抽象的次元を命題の形で表象したのかもしれない。関連するアイデアを図で表した知識マップは、学生の学習を助ける（O’Donnell, Dansereau, & Hall, 2002）。
LTMにおけるイメージ
多くの研究者は、イメージがワーキングメモリ（WM）で使用されることには同意していますが、長期記憶（LTM）に保持されるかどうかについては意見が分かれています（Kosslyn & Pomerantz, 1977; Pylyshyn, 1973）。二重符号化理論は、この問題に直接取り組んでいます（Clark & Paivio, 1991; Paivio, 1971, 1978, 1986）。LTMは、知識を表現する2つの手段を持っています。言語で表現された知識を取り入れた言語システムと、視覚的および空間的な情報を格納するイメージシステムです。これらのシステムは相互に関連しており、言語コードはイメージコードに、またはその逆に変換できますが、重要な違いが存在します。言語システムは抽象的な情報に適しており、イメージシステムは具体的なオブジェクトやイベントを表現するために使用されます。
シェパードの実験は、イメージの有用性を支持し、二重符号化理論の間接的な支持を提供します。その他の支持証拠は、具体的な単語と抽象的な単語のリストを思い出す際に、人々が抽象的な単語よりも具体的な単語をより良く思い出すことを示す研究から得られます（Terry, 2009）。この発見に対する二重符号化理論の説明は、具体的な単語は言語的および視覚的に符号化できますが、抽象的な単語は通常、言語的にのみ符号化されるということです。想起の際、人々は具体的な単語については両方の記憶システムを利用しますが、抽象的な単語については言語システムのみを利用します。イメージ想起媒介に関する他の研究も、二重符号化理論を支持しています。
対照的に、単一理論は、すべての情報がLTMで言語コード（命題）で表現されると仮定しています。WMのイメージは、言語LTMコードから再構築されます。この概念の間接的な支持は、Mandler and Johnson (1976) および Mandler and Ritchey (1977) から得られます。言語的な素材と同様に、人々は視覚情報を取得する際にスキーマを使用します。要素が典型的なパターンにある場合、シーンをより良く記憶します。要素が整理されていない場合、記憶は低下します。情報の意味のある組織化とスキーマへの精緻化は、言語的な素材と同様に、シーンの記憶を向上させます。この発見は、提示される情報の形式に関係なく、共通のプロセスの動作を示唆しています。
この議論にかかわらず、具体的な素材と写真を使用すると、記憶が向上します（Terry, 2009）。操作教材、視聴覚教材、コンピューターグラフィックスなどの教育ツールは、学習を促進します。具体的なデバイスは、抽象的な用語で考える認知能力が不足しているため、幼い子供にとっては間違いなくより重要ですが、すべての年齢の学生は、複数のモードで提示される情報から恩恵を受けます。
個人差
人が実際に情報を記憶するためにイメージを使用する程度は、認知発達の関数として変化します。 Kosslyn（1980）は、子供たちは命題的表現に頼る大人よりも、イメージを使用して情報を記憶し、想起する可能性が高いと提案しました。 Kosslynは子供と大人に、「猫には爪がある」や「ねずみには毛皮がある」などの記述を与えました。課題は、記述の正確さを判断することでした。 Kosslynは、大人はLTMから命題的な情報にアクセスできるため、より迅速に応答できるのに対し、子供は動物のイメージを想起してスキャンする必要があると推論しました。大人の一般的な情報処理能力の向上を制御するために、一部の大人には動物のイメージをスキャンするように指示し、他の大人には任意の戦略を自由に使用させました。
大人たちは、戦略を自由に選択できる場合よりも、イメージの指示を与えられた場合の方が応答が遅かったが、子供たちには差は見られませんでした。これらの結果は、子供たちはそうしなくても自由にイメージを使用することを示唆していますが、（認知的な制限のために）子供たちが命題的な情報を使用できないのか、それともできるものの、イメージの方が効果的だと考えて使用しないのかどうかは明らかにしていません。
イメージの使用は、構成要素のプロセスを実行する有効性にも依存します。明らかに2つのタイプが関与しています。1つのプロセスセットは、イメージのパーツの保存された記憶を活性化するのに役立ちます。別のセットは、パーツを適切な構成に配置するのに役立ちます。これらのプロセスは、脳の異なる部分に局在している可能性があります。イメージにおける個人差は、この二重処理がどれだけ効果的に行われるかによって、人々に違いが生じるために起こる可能性があります（Kosslyn、1988）。
あらゆる年齢層の人々によるイメージの使用は、何を想像するかによって異なります。具体的な物体は、抽象的なものよりも想像しやすいです。イメージの使用に影響を与えるもう1つの要因は、それを使用する能力です。映像記憶、または写真記憶（Leask、Haber、＆Haber、1969）は、実際には写真とは異なります。後者は全体として見られますが、映像記憶は断片的に発生します。人々は、イメージが一度にすべてではなく、セグメントごとに現れて消えることを報告しています。
映像記憶は大人よりも子供によく見られます（Gray＆Gummerman、1975）が、子供の間でもまれです（約5％）。映像記憶は、発達とともに失われる可能性があります。おそらく、命題的表現がイメージ思考に取って代わるためです。また、大人は鮮明なイメージを形成する能力を保持している可能性がありますが、命題システムの方がより多くの情報を表現できるため、日常的にそうしない可能性があります。記憶を改善できるのと同じように、イメージを形成する能力も開発できますが、ほとんどの大人はイメージを鮮明にするために明示的に努力しません。