זיכרון, מושג מופשט המתייחס ליכולת האנושית לשמר חוויות, אירועים ומושגים שונים מן העבר - בין היתר לצורך שימוש בעתיד. הזיכרון מתייחס לכושר לקלוט מידע, לעבד אותו, ולאחסן אותו, וכן ליכולת לשלוף אותו ולעשות בו שימוש. הזיכרון נכלל בקבוצת היכולות ההכרתיות (קוגניטיביות), והוא נחשב לאחד מהביטויים החיצוניים המשפיעים (או מושפעים) מהאינטיליגנציה והיכולות הלימודיות של האדם.
גם כיום, ולמרות ההתפתחויות הרבות במדע הרפואה וחקר גוף האדם, איננו יודעים היכן בדיוק מאוחסן הזיכרון במוחנו, ומהי השיטה הטכנית שבה הוא נשמר בתוכו. רוב החוקרים תמימי דעים על כך שהזיכרון מאוחסן בחומר האפור - שכבת רקמות אפורה המהווה את "גוף" המוח - והוא נוצר כתוצאה מזרמים חשמליים משתנים. קיימת שורה ארוכה של תיאוריות מפורטות המתייחסות כל אחת לשלבים שונים של תהליכי העיבוד, האחסון והשליפה של המידע האצור בזיכרון, ולמרות שחלק מהתהליכים מוכרים ומתועדים מזה עשרות שנים, הבסיס הטכני-מכני להתרחשותם רחוק מלהיות ברור ומובן.
תחילת תהליך היווצרות הזיכרון הוא בקליטה של גירויים מהסביבה החיצונית. בני האדם נחשפים בכל רגע נתון למספר עצום של גירויים המתרחשים בסביבתם החיצונית הקרובה והמרוחקת גם יחד. קולות וצלילים, ריחות, טעמים, מראות, תחושות פיזיות (חום, קור, מגע) וגירויים רבים אחרים נקלטים באמצעות מערכת החושים ואיברי החישה: עיניים, אוזניים, העור, הפה, האף ועוד.
גירויים אלה מכונים לפי שיטת עיבוד המידע לחקר הזיכרון והאינטיליגנציה האנושית "מידע חושי". כאמור, זהו המידע הנאסף על ידי חושי הגוף, והוא יכול להיות מידע מסוגים שונים: החל בתחושות פיזיות, דרך מראות, וכלה במידע המועבר באמצעות שפה או תחביר (כמו במקרה של מורה המעביר מידע לתלמידים).
נהוג לתפוס את המידע החושי כמידע גולמי חסר פשר. שיעור היסטוריה, לדוגמה, מורכב מעשרות רבות של מילים ומשפטים המופרחים לחלל החדר. מילים אלה (הקול אותו אנו שומעים) הן תנודות זעירות של האוויר הנקלטות באמצעות חיישנים באוזן, שם הן הופכות לזרם חשמלי המועבר באמצעות מערכת העצבים אל המוח.
הזיכרון החושי (Sensory Memory - SM ) כולל את המידע באופן שבו החושים קלטו אותו: תמונות הנקלטות בעין מאוחסנות בצורה של תמונה מוחשית (פיזית), צלילים מאוחסנים כצלילים ועוד. דוגמה לזיכרון החושי הוא משחק ה"סיימון", בו צריך האדם המשחק לחזור על רצף צלילים משתנה. ככל שרצף הצלילים הולך ומתארך, כך קשה יותר לזכור אותו - וזאת משום שהזיכרון החושי הוא זיכרון קצר טווח, שאורך מספר קצר של מילי-שניות בלבד.
דוגמה נוספת היא כאשר מכניסים אדם לחדר מואר, מכבים את האור ומבקשים ממנו להגיע לנקודה מסוימת בחדר. אצל האדם קיימת תמונה מוחשית של המקום, גם אם זו הפעם הראשונה שהוא נכנס אליו. אלו עקבות (traces) הנשארים בזיכרון החושי, והם משתנים לפי סוג הגירוי שנקלט - חושי-שמיעתי, חושי-חזותי וכו'.
המגבלה המרכזית של הזיכרון החושי היא מגבלת זמן ולא מקום. נפח המידע הניתן לשימוש בזיכרון החושי הוא גדול מאוד (תמונה שלמה ומפורטת של חדר), אך הוא מאוחסן שם לזמן קצר מאוד. המידע בזיכרון החושי מוחלף במידע חדש שנקלט מן החוץ - כאשר מידע חדש הנכנס אליו "דוחק" הצידה את המידע הקודם ומוחק אותו. רק חלק קטן מהזיכרון החושי מועבר לשלב הבא של תהליך אחסון הזיכרונות (זכירה) - הזיכרון לטווח קצר.
הזיכרון לטווח קצר (Short Term Memory - STM) מכונה גם "זיכרון העבודה". המידע מגיע אליו מתוך הזיכרון החושי, והוא כולל בדרך כלל פריטים בודדים שאוחסנו זמנית בזיכרון החושי. כאשר אנו יושבים בכיתה ולומדים, הזיכרון החושי מתמלא ללא הרף במידע על הסביבה, לרבות חומר הלימוד הנתפס כמילים באוויר. מתוך שלל פריטי המידע הללו, רק פריטים בודדים נכנסים לזיכרון לטווח קצר להמשך עיבוד.
לעתים ממחישים את דרך העבודה של הזיכרון האנושי (ובפרט הזיכרון לטווח קצר וזיכרון לטווח ארוך) בדרך של עבודת המחשב האישי. במחשב מותקן מכשיר השומר את הזיכרונות (הדיסק הקשיח) והוא דומה באופיו לזיכרון לטווח ארוך - הוא מאחסן מידע רב, חלקו חדש יחסית וחלקו ותיק מאוד. כאשר המחשב נדרש לביצוע משימה מסוימת, הוא מעביר את פריטי המידע הדרושים לו מהדיסק הקשיח, אל זיכרון העבודה של המחשב - יחידת זיכרון נפרד, המהווה רכיב נפרד ושונה מהדיסק הקשיח הן באופן עבודתו והן במאפייניו הטכניים.
דוגמה נוספת להבהרת נושא הזיכרון לטווח קצר הוא המטבח הביתי. אנו מאחסנים מוצרים רבים (ירקות, בשר, תבלינים) בהישג יד (מקרר, מזווה), לשימוש עתידי. כאשר אנו מעוניינים לבשל, אנו מוציאים את המוצרים מהאחסון, ומעבירים אותם לשולחן העבודה - שם יש לנו שטח עבודה נוח וזמין ובו אנו יכולים לעבד את המוצרים לארוחה. משטח העבודה הוא הזיכרון לטווח קצר, והארונות, המזווה והמקרר הם הזיכרון לטווח ארוך.
המידע מאוחסן בזיכרון לטווח קצר לאחר עיבוד. הוא נקלט מהזיכרון החושי, ועובר שורה של תהליכים ובהם: זיהוי, קידוד, אחסון, שליפה ושכחה.
זיהוי - הזיהוי נותן משמעות לגירויים החושיים שמועברים אל מהזיכרון החושי לזיכרון לטווח קצר, בצורה של צלילים, תמונות ועוד. בתהליך הזיהוי יש השוואה של המידע הנקלט למידע המאוחסן בזיכרון לטווח ארוך, לצורך בחירת שיטות טיפול במידע החדש. כאשר המידע מזוהה, הוא מועבר לזיכרון לטווח קצר לצורך עיבוד.
קידוד - המידע מהזיכרון החושי מוזרם לזיכרון לטווח קצר כמות שהוא (as is) וכביטוי מדויק כמעט של הגירוי (שמיעה, תמונה). בזיכרון לטווח קצר הוא עובר קידוד באמצעות מספר שיטות קידוד, שהמוכרות בהן הוא הקידוד החזותי והקידוד השמיעתי.
הקידוד השמיעתי הוא סימול של מידע באמצעות שמיעה פנימית (שאין לה קשר לחוש השמיעה). כך אנו יכולים לקדד ולזכור ג'ינגל פרסומי, או מספר טלפון. הקידוד החזותי הוא קידוד באמצעות תמונה, כך שאנו "רואים" בעיני רוחנו משפט מסוים כפי שהוא כתוב בספר, או מספר טלפון שנכתב על דף נייר. בדרך כלל נמצא שילוב של כמה צורות קידוד - למשל, שמיעתי וחזותי יחד. תלמיד יכול לכתוב את החומר לבחינה על דף נייר כדי לשנן אותו, ולחזור ולקרוא אותו - כדי לזכור אותו כצליל ותמונה גם יחד.
אחסון - לאחר שהמידע קודד, הוא מגיע לאחסון בתאי הזיכרון לטווח קצר. מחקרים הראו כי מספר פריטי המידע היכולים להיכנס לזיכרון לטווח קצר הוא מועט. במחקר שנערך בשנת 1956 (מילר) נראה כי הזיכרון יכול להכיל בין חמישה לתשעה פריטים בממוצע, ונקבע שקיבולת הזיכרון לטווח קצר היא כשבעה פריטים. אך מחקרים מאוחרים יותר גילו כי ניתן לקבץ את פריטי המידע על מנת לזכור כמות גדולה יותר. לדוגמה, יהיה קשה מאוד עד בלתי-אפשרי להכניס לזיכרון לטווח קצר מחרוזת אותיות בת עשרה פריטים (א,נ,צ,י,ק,ל,ו,פ,ד,י,ה). אך אילו ניצוק למחרוזת זו משמעות, ונתייחס אליה כפריט מידע אחד (המילה 'אנציקלופדיה') נוכל לאחסן לצידה פריטים אחרים, המורכבים מתת-פריטים רבים.
אם תנסו לשנן ולזכור את המספר הבא - 19481956196719731982, תיתקלו בקושי רב. אך אילו תחלקו את המספר לחלקים - 1948/1956/1967/1973/1982 - תבחינו כי כעת קל יותר לזכור אותו. הפיכת רצף המספרים מ-20 פריטי מידע ל-5 פריטי מידע, הקל מאוד על תהליך הזכירה.
אך כאן בא לידי ביטוי כוח נוסף לאחסון. הדרך הלוגית לקידוד תסייע לנו בכך שנגלה שכל הפריטים מתחילים ב-19, ולכן אין צורך לזכור אותם לגמרי אלא רק את זוג המספרים הנלווה. דרך נוספת היא ליצוק תוכן למספר, כאשר ניתן משמעות לסימולים - ונתייחס לספרות כאל שנים המציינות את מלחמות ישראל. כעת, הזכירה פשוטה בהרבה.
משך הזמן בו מאוחסן המידע בזיכרון לטווח קצר משתנה לפי מידת השימוש בזיכרון. באמצעות שינון, חזרה על רצפים, לדוגמה, ניתן לחזק את המידע המאוחסן בזיכרון ולהחזיק בו זמן ארוך יותר. אך אילו לא נשנן ולא נחזור על המידע, הוא ייאבד בזמן ממוצע של 20 שניות.
שליפה - תהליך שבו שולפים פריט מידע שאוחסן בזיכרון לטווח קצר לצורך שימוש.
התמוססות (דעיכה, decay) - היעלמות הדרגתית וטבעית של הזיכרון ו'התמוססותו' כקוביית קרח בשמש. ההתערבות (interference) - שכחה של פריט מידע בשל מידע חדש שנכנס ומחליף את מקומו.
יש המתייחסים לזיכרון לטווח ארוך (Long Term Memory - LTM) כאל החלק המהותי בזיכרון האנושי. הוא כולל בתוכו מידע מסוגים שונים ומגוונים, הכוללים ידע, חוויות, תפיסות ומידע הכרתי רב ביותר. הקיבולת של הזיכרון לטווח ארוך היא עצומה, וכשמו כן הוא - ארוך טווח. ישנם זיכרונות המאוחסנים למשך שנים ארוכות, כמו למשל זיכרונות ילדוּת שיש לבני האדם משנותיהם הראשונות ונותרים חקוקים במוחם על ליומם האחרון.
קידוד - על מנת שהמידע יעבור מהזיכרון לטווח קצר אל מאגר הזיכרון לטווח ארוך, הוא צריך לעבור תהליך של קידוד. תהליך זה מורכב משני חלקים מרכזיים: שינון ועיבוד - השינון מאפשר הטמעה מכאנית של תהליכים, מושגים וזיכרונות כאלה ואחרים בזיכרון לטווח ארוך, והעיבוד יוצר קישורים (בין היתר קישורים לוגיים ואסוציאציות) לצורך זכירה של התכנים. הקידוד בשלב זה חשוב ביותר לרמת הזכירה, ומחקרים הראו כי אנשים בעלי מנת משכל גבוהה הם בעלי יכולות גבוהות בשלב הקידוד.
אחסון - נפח הזיכרון העצום מחייב שיטתיות רבה והגיון לוגי בשמירת הזיכרונות. טולבינג (1985) קבע שהזיכרונות נשמרים ומקודדים בשלוש צורות: זיכרון אפיזודי, זיכרון סמנטי וזיכרון תהליכי.
• זיכרון אפיזודי הוא מידע על התנסויות ספציפיות ופריטי מידע על חיינו: מקום ושנת הלידה שלנו, פעולות שעשינו (אתמול הייתי חולה, לפני שנה ביקרתי ברומא) ועוד.
• זיכרון סמנטי מאחסן בתוכו את הידע אותו צברנו בימי חיינו. זהו הזיכרון שבו נשמרות הידיעות והתכנים הלימודיים, ההתנסויות והמושגים שלמדנו בין אם בדרך ישירה ובין אם בדרך עקיפה: כיצד נראה דגל יוון, מי היה האדם הראשון על הירח, מי כתב את השיר "קן לציפור").
• זיכרון תהליכי הוא הזיכרון המתייחס לפעולות מסוימות, בדרך כלל טכניות: רכיבה על אופניים, נהיגה ברכב, קשירת שרוכי הנעליים.
שליפה - נהוג להבחין בין שני סוגי שליפה של מידע מהזיכרון מהטווח הארוך: שליפה על סמך היכר (recognition) ושליפה על סמך היזכרות (recall).
• שליפה על סמך היכר נוצרת כתוצאה מזיהוי של אובייקט שהוצג בפנינו. בשיטה זו אנו מזהים גירוי המוצג בפנינו (לדוגמה: דגל אדום-כחול בעל פסים וכוכבים), ושולפים את המידע הרלוונטי אליו (ההכרה כי זהו דגל ארה"ב). מבחן רב-ברירתי ('מבחן אמריקני') הוא דוגמה למבחן המתבסס על שליפה על סמך היכר.
• שליפה על סמך היזכרות הוא תהליך פנימי ואקטיבי יותר, שבו התשובה לא "קופצת" ויש לפשפש בזיכרון ולהוציאה החוצה. כך לדוגמה, אנו יכולים לענות לשאלה "מי היה הבמאי של 'התפוז המכני'".
שכחה - גם כאן מדברים על השפעותיה של "התמוססות" או "התערבות", בנוסף לשתי תיאוריות נוספות המנסות להסביר מדוע אנו שוכחים דברים מהזיכרון ארוך הטווח.
• תיאוריית ההתמוססות - הזיכרונות הולכים ומתפוגגים עם הזמן, מתמוססים ונעלמים.
o התערבות לפנים (הפרעה לחדש) - מתרחשת כאשר מידע ישן גורם לקשיים בשליפת מידע חדש שהתווסף מאוחר יותר. כך אנו מתקשים לעתים להיזכר בחומר לימודי חדש, בעוד שאת החומר הישן אנו זוכרים היטב.
o התערבות לאחור (הפרעה לישן) - מתרחשת כאשר המידע החדש מקשה או אף מונע היזכרות במידע הישן המאוחסן בזיכרון לטווח הרחוק.
• תיאוריית הכישלון בשליפה - תיאוריה זו גורסת כי המידע קיים בזיכרון (ואין מצב שבו אנו 'שוכחים' דברים), אך ישנה תקלה בשליפה שלו. לפי גישה זו, המוח מתקשה בשליפת זיכרונות ישנים בשל קשרים אסוציאטיביים שגויים, חוסר שימוש בחומר, או ארגון לקוי של האחסון.
• תיאוריית השכחה המכוונת (הדחקה) - סוג שכחה מסקרן אותו הציג לראשונה פרויד כחלק מתיאוריית הפסיכואנליזה שלו. עפ"י גישה זו, אנו שוכחים באופן בלתי-מודע דברים שגורמים לנו אי נוחות או שהם מאיימים על אישיותנו ותפיסתנו העצמית.
הזיכרון נחשב לאחד מהמרכיבים העיקריים של האינטיליגנציה האנושית. מחקרים שונים שנערכו בקרב אוכלוסיות קצה (מחוננים וגאונים מצד אחד, ובעלי מנת משכל נמוכה מצד שני) הראו כי קיים קשר מהותי בין יכולות הזיכרון לבין הביטוי החיצוני של המשכל. מאידך, חוקרים טוענים כי הזיכרון הוא אחד מהביטויים החיצוניים למשכל, לצד יכולות אחרות עליהן לא מושם דגש מספיק.
כמעט כל מבחני המשכל כוללים התייחסות כזו או אחרת לזיכרון. ישנם מבחנים הבודקים את יכולת הזכירה של הנבדק במקרה שנתקלים בקשיי שפה (מבחן וכסלר), וישנם מבחנים בהם הזיכרון מהווה אלמנט מרכזי בבדיקת יכולת הקידוד, העיבוד והשליפה של הנבדק.
אם נחזור לדוגמת המספר האימתני 19481956196719731982, נבין כמה קשה לזכור את המספר ללא פירוק של המספר לתתי-מספרים ומציאת ההיגיון שמאחורי רצף הספרות האקראי-לכאורה. ללא קידוד נכון של המספר יהיה קשה מאוד לשנן ולזכור אותו. עוד נראה, כי קיימות מספר אפשרויות לקידוד, כל אחד מהן דורשת מידה שונה של ניצול זיכרון וכמובן - זמן זכירה. הדרך הטובה ביותר (בדרך כלל) לזכור מספר כזה, היא על סמך ידע קודם, וזאת בהנחה שאנו זוכרים את שנות מלחמות ישראל מידע קודם. בצורה כזו, ותוך הישענות על ידע קודם ומוטמע, אנו מחזקים את הסיכויים לשרידת הזיכרון במשך זמן ארוך יותר במוחנו.
ואכן, לקידוד משמעות עצומה לקביעת היכולות התפקודיות בעתיד. חוקרים הדגימו כיצד אצל אנשים מחוננים שהוטלה עליהם משימה לזכור רצף ספרות או אותיות, שלב הקידוד הוא השלב הארוך ביותר ומושקעת בו אנרגיה רבה יותר מאשר שלבים אחרים. לעומת זאת, אצל אנשים אחרים, בעלי מנת משכל ממוצעת או נמוכה, התגלה כי ישנה התמקדות דווקא בשלב האחסון והשינון של המידע. קידוד נכון יותר של מידע מאפשר אחסון טוב יותר - וכך גם שליפה טובה ומהירה יותר בהמשך.
המתמטיקאי והפסיכולוג פסקואלה-לאונה טוען כי נפח הזיכרון לטווח קצר הוא הבסיס לאינטיליגנציה. הוא מגדיר את הקיבולת הנדרשת לביצוע משימה מסוימת כ"מרחב שכלי" (mental space) ומסביר כי קיימות משימות הדורשות מרחב שכלי קטן, לעומת משימות מורכבות הדורשות מרחב שכלי גדול. אנשים אינטיליגנטים, שהם לדבריו בעלי קיבולת גבוהה של זיכרון לטווח קצר, יוכלו לבצע משימות מורכבות יותר בשל גודל המרחב.
הכנסת משמעות משפרת את הסיכוי לכך שהנושא הנלמד ישתבץ בזיכרון בצורה טובה יותר, ויוכל לשמש אותנו גם בעתיד בצורה טובה. בשנת 1963 ערכה החוקרת קימבל מחקר ובו היא ביקשה משמונה קבוצות של סטודנטים ללמוד רצף של מילים. הקבוצה הראשונה של מילים הייתה מורכבת ממילים חסרות מובן לחלוטין (למעשה, רצף של אותיות), ואילו הקבוצה השמינית הייתה מורכבת ממילים הגיוניות ומוכרות, שהיו גם קשורות זו לזו. שאר הקבוצות 2-7 נעו בטווח זה בסדר משמעות עולה.
הקבוצה הראשונה של הסטודנטים (שלמדו מילים סתמיות) נדרשה לכ-23 חזרות בממוצע כדי לזכור את רצף המילים, בעוד שחברי הקבוצה השנייה (שלמדו מילים קשורות ובעלות משמעות) הצליחו ללמוד אותה בפחות מ-10 חזרות. בנוסף הראתה החוקרת כי ככל שהלימוד היה מהיר יותר - כך הוא גם נמשך זמן רב יותר, ונשמר זמן ארוך יותר בזיכרון. למידה איטית לוותה בשכחה מהירה ולהפך - למידה מהירה הביאה לשכחה איטית.
כך שהזיכרון לא בהכרח תלוי במספר החזרות והשינון - כדי שדבר מסוים יהפוך לחלק מהזיכרון לטווח ארוך, ויישמר בו כך שהוא זמין ונגיש לשימוש עתידי, עליו לעבור תהליך של קידוד וקישור, וכן להיות בעל משמעות. גישה זו עומדת בבסיסה של שיטת הלמידה המשמעותית, המתנגדת לשיטת הלמידה המכנית.