感官记忆似乎是在意识层面以下发挥作用的。它从各种感官那里获得信息，保留很短的时间，而在这短短的时间中我们将会决定去注意其中的哪些信息。所谓“鸡尾酒会现象”就是一个例子：在喧闹的环境中，你听到某个角落里有人说了你的名字，于是自动地将注意力转向他们的对话。另一个常见的情形是，我们有时会要求某人重复一个动作，或重复他说过的什么话，因为我们相信自己已经忘记了这些内容。但同时我们也发现，事实上，我们对先前的信息仍然是有印象的。在感官记忆中，我们所忽视的信息都会迅速丢失，无法再取回——从感官的角度来说，这些信息的消退就如同光线减弱、声音消散。所以，如果某人在说话而你没有注意听，有时候你也能抓住一些片断，但片刻之后，这些片段就会完全消失。
一些实验结果验证了感官记忆的存在。例如在斯珀林于1960年所进行的实验中，受试者在极短的时间（比如50毫秒）内会看到12个字母。虽然事后这些受试者只说得出四个字母，但斯珀林怀疑他们实际上有能力记住更多的字母，只是信息消失得太快，他们来不及复述出来。为了验证这一假设，斯珀林巧妙地设计了一种视觉矩阵，由三行字母组成。受试者在看到这三行字母后的极短时间内会听到一个声音，他们被要求根据音调的高低，有选择地复述视觉矩阵中某一行的内容。通过这种部分复述的方式，斯珀林发现，人们可以回忆出任意一个包含四个字母的行列中的三个字母。这便意味着，在很短的时间内，12个字母中有将近九个是可能被复述出来的。
根据这一类的研究，研究者们推断出了感官记忆的存在。感官记忆可以非常短暂地存储大量不断涌现的感官信息，而大脑只会选择其中的一部分内容加以处理。储存视觉信息的感官记忆叫作图像记忆，储存声音信息的感官记忆叫作回声记忆。感官记忆的普遍特点是丰富（就其内容而言）但非常短暂（就其存留时间而言）。
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