Memory for serial order 51
sequence should tend to be recalled more accurately on this second occasion, compared to
the rst. After the sequence has been presented and before it is output, the strength of
the item-to-chunk node connections will be further strengthened by once again copying
the primacy gradient of activations held in short-term memory into them. Subsequent
presentations and recalls of the sequence will yield further improvements in recall
accuracy|i.e., a Hebb repetition eect|as the long-term memory primacy gradient in the
item-to-chunk node connections becomes increasingly stronger and more distinctive.
As already noted, the above phenomena are also explicable in terms of theories that
use position marking to represent serial order. As such, they do not confer direct support
for the involvement of a primacy gradient in the representation of serial order in
short-term memory. However, there are two empirical ndings that necessitate a direct
role for a primacy gradient. First, a primacy gradient, complemented by response
suppression, is necessary to accommodate the nding that ll-in errors are more frequent
than inll errors in the recall of verbal sequences (Henson, 1996; Page & Norris, 1998;
Surprenant et al., 2005) and sequences of visual-spatial locations (Guerard & Tremblay,
2008). Primacy models predict this empirical outcome, because if an item i is recalled a
position too soon and then suppressed, item i-1 will be a stronger competitor at the next
recall position than item i+1, because the former item, by virtue of being presented
earlier in the sequence, will have been encoded more strongly on the primacy gradient.
Although some theories that use position marking to represent serial order can also
accommodate this result (Burgess & Hitch, 1999; Henson, 1998a), they do so either by
incorporating a primacy gradient in conjunction with position marking (Burgess & Hitch,
1999) or by incorporating a primacy gradient as one component of the context signal
responsible for coding positional information (Henson, 1998a).
Second, Farrell and Lewandowsky (2004) have shown that a primacy gradient is
necessary to accommodate the pattern of transposition latencies witnessed in the recall of
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Memory for serial order 52
verbal sequences. Figure 8D shows the transposition latencies predicted by the ve models
of serial order examined by Farrell and Lewandowsky (Farrell & Lewandowsky, 2004;
Lewandowsky & Farrell, 2008a) whose predicted accuracy and latency serial positions
curves, and transposition gradients were mentioned earlier. It can be seen from inspection
of this gure that, in contrast to those initial predictions, there is considerable variability
in the transposition latency predictions of the ve models. Specically, when serial order
is represented on the basis of position marking alone (PM), the function relating recall
latency to displacement exhibits a symmetric V-shaped function. When position marking
is augmented with either response suppression (PM+RS) or output interference
(PM+OI), the function relating recall latency to displacement is rendered partially
asymmetric, due to postponements having slightly shorter recall latencies than
anticipations of the same absolute displacement. In sharp contrast to the above models,
the combination of a primacy gradient with response suppression (PG+RS) predicts a
negative relationship between recall latency and displacement, with much faster recall
latencies for postponements than for anticipations of the same absolute displacement.
Finally, the model combining a primacy gradient, position marking, and response
suppression (PG+PM+RS) also predicts a negative relationship between recall latency
and displacement, but with a reduction in the slope of the function for postponements,
compared to anticipations.
Farrell and Lewandowsky (2004) presented data from three experiments involving
keyboard-timed serial recall of verbal sequences showing that recall latency is a negative
function of transposition displacement but with a reduction in the slope of the function for
postponements, compared to anticipations. As can be seen by comparison of
representative data from their experiments in Figure 2B with the predictions of the
models in Figure 8D, this error latency pattern is most compatible with the prediction of
amechanism combining a primacy gradient, position marking, and response suppression.
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Memory for serial order 53
The characteristics of the function relating recall latency to transposition displacement
have yet to be examined in visual and spatial short-term memory, rendering it unclear
whether the same representational mechanism is implicated in these domains.
Evidence for response suppression
That response suppression contributes to verbal short-term memory for serial order
is indicated by a number of indirect empirical precedents. First, as noted earlier, people
struggle to recall an item twice when it was repeated in a sequence (the Ranschburg eect;
Crowder, 1968; Duncan & Lewandowsky, 2005; Henson, 1998b; Jahnke, 1969; Vousden &
Brown, 1998), an outcome which according to response suppression accounts is
attributable to the suppression of the repeated item once it is recalled which renders it
unlikely that it will be retrieved a second time. That this diculty in recalling a repeated
item twice is witnessed even when people can detect repetitions with a high level of
accuracy (Henson, 1998b) suggests that response suppression is obligatory and not under
volitional control. The operation of response suppression is further supported by the
scarcity of erroneous repetitions in participants’ recalls (Henson, 1996; Vousden & Brown,
1998). Indeed, such erroneous doublings of responses when they do occur tend to be
spaced several positions apart (Henson, 1996) which is consistent with decaying inhibition
accounts of response suppression, according to which response suppression wears o
gradually over time (e.g., Brown et al., 2000; Burgess & Hitch, 1999; Henson, 1998a).
However, this assumption is contradicted by evidence showing that the Ranschburg eect
is not modulated by the delay between recall of the rst and second occurrence of a
repeated item. Decaying inhibition accounts predict that the Ranschburg eect should be
weaker with a long than with a short delay between recall of the rst and second
occurrence of a repeated item, because with a long delay the item will have had more time
for its activation to recover from inhibition, thereby increasing the likelihood it will be
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Memory for serial order 54
recalled a second time. Duncan and Lewandowsky (2005) empirically manipulated the
delay time between recall of the two occurrences of a repeated item and found that the
magnitude of the Ranschburg eect was unaected, a nding at odds with decaying
inhibition accounts of response suppression (Brown et al., 2000; Burgess & Hitch, 1999;
Henson, 1998a), but consistent with time-invariant accounts of response suppression
(Farrell & Lewandowsky, 2002; Lewandowsky & Farrell, 2008a) which assume partial and
non-decaying response suppression. Note also that the results of Duncan and
Lewandowsky (2005) are by extension incompatible with the decaying inhibition
mechanism by which the Burgess and Hitch (1999) model generates its primacy gradient.
As well as incorporating response suppression to prevent perseveration on the same
response during recall, many models rely on response suppression either partially (Brown
et al., 2000; Burgess & Hitch, 1999; Henson, 1998; Lewandowsky & Farrell, 2008a) or
entirely (Farrell & Lewandowsky, 2002; Grossberg & Pearson, 2008; Page & Norris, 1998)
to produce recency. In those theories, response suppression contributes to recency by
reducing the number of response competitors towards the end of the sequence, which
increases the likelihood that the nal item will be recalled in its correct position. A
contribution of response suppression to recency in the forward recall of verbal sequences
has been demonstrated in a conditional analysis of the recency eect by Farrell and
Lewandowsky (2012). Across a large number of serial recall studies, these authors
examined the accuracy of recall of the last item on those trials in which exactly two errors
occurred in all but the nal serial position. Specically, they examined how the recency
eect is modulated by three dierent combinations of errors, either: (1) two
transpositions, (2) one transposition and one intrusion, or (3) two intrusions. In all
instances, two errors are committed, but in (1) all items in the sequence have been
recalled and hence suppressed, whereas in (2) the single intrusion leaves one item
unrecalled and unsuppressed, whilst in (3) the two intrusions leave two items unrecalled
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Memory for serial order 55
and unsuppressed. Farrell and Lewandowsky found that the magnitude of the recency
eect was a function of the number of items that have putatively been suppressed, with
recency strongest following two transpositions, weaker following a transposition and an
intrusion, and weakest following two intrusions. This outcome suggests that response
suppression contributes to recency in verbal short-term memory.
However, it is important to note that studies that have dissociated the input and
output positions of items in serial recall have highlighted the potential importance of
factors other than response suppression as determinants of recency. For example, in a
study by Cowan, Saults, Elliott, and Moreno (2002) participants were presented with
9-item verbal sequences and were post-cued to commence serial recall either at input
position 1, 4, or 7. When prompted to initiate recall from position 4 or 7, recall proceeded
up until the end of the sequence and then wrapped back around to the beginning. The
latter two conditions permitted an analysis of serial position eects when the input and
output order of items was dissociated. If recency is attributable to response suppression
alone, then a recency eect should be witnessed over the output position, but not the
input position, of items. However, Cowan and colleagues observed a strong recency eect
over the input position of items, a result that can be attributed variously to (a) an \edge
eect" (see earlier), (b) a positional coding mechanism in which the position markers for
items near the end of the sequence are more distinctive than for items near the middle of
the sequence (e.g.., Brown et al., 2007; Henson, 1998a), or (c) both factors. Similar results
were obtained in a study by Oberauer (2003) using a dierent paradigm that also
permitted a deconfounding of the input and output ordering of items. Like Cowan and
colleagues, Oberauer observed a recency eect over the input positions of items, but
additionally failed to observe such an eect over the output positions of items, a result at
odds with response suppression accounts of recency. Taken together, the results of Farrell
and Lewandowsky (2012), Cowan et al. (2002), and Oberauer (2003) suggest that
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Memory for serial order 56
response suppression contributes to recency in the standard forward recall paradigm, but
it is not the only contributing factor. Crucially, the results of Oberauer (2003) suggest
that response suppression might be a bespoke mechanism employed in the standard
forward recall paradigm that is abandoned in paradigms where recall must commence
from dierent input positions.
The role (or lack thereof) of response suppression in visual and spatial short-term
memory for serial order is presently unclear because the above phenomena have yet to be
examined in these domains.
Evidence for cumulative matching
Akey prediction of cumulative matching is that if the start of a repeated sequence
changes appreciably from one presentation to the next, the Hebb repetition eect should
be abolished. This is because the matching process is crucially dependent not only on the
overall similarity of an incoming sequence to existing sequences, but crucially, similarity
from the start of the sequence. This prediction is consistent with the nding of Schwartz
and Bryden (1971) that the Hebb repetition eect is removed if the rst two items of a
repeated verbal sequence are changed on each presentation, whereas the eect remains
when it is the last two items in the sequence that are changed. Note that, on the
cumulative matching account, changing the last two items should not disrupt the Hebb
repetition eect because the cumulative match to an existing sequence will already be
suciently strong for it to be recognized as familiar before the novel items are conveyed.
Cumulative matching can also explain the ndings from a study by Cumming et al.
(2003) that tested the hypothesis that sequence learning in the Hebb repetition paradigm
involves the learning of item-position associations. In their study, participants engaged in
aHebb repetition experiment and after a strong repetition eect was established,
performance was evaluated on a transfer sequence that had not previously been presented.
Memory for serial order 57
Half of the items in this sequence maintained the same positions as in the repeated
sequence, whereas the other half were assigned to dierent positions. Sometimes the items
at odd positions in the repeated sequence were assigned to the same positions in the
transfer sequence (e.g., S-D-S-D-S-D-S-D; where S = same position; D = dierent
position) and sometimes items at even positions in the repeated sequence were assigned to
the same positions in the transfer sequence (e.g., D-S-D-S-D-S-D-S). The key nding was
that items that maintained their positions from the repeated sequence were recalled no
better than items in control sequences occupying corresponding positions. Similar results
were obtained in a study by Hitch et al. (2005) who also employed a transfer sequence
methodology. At rst blush, the absence of transfer of item-position associations in the
above studies appears to rule out an account of the Hebb repetition eect in which
repetition learning is driven by the reinforcement of item-position associations. However,
the Burgess and Hitch (2006) model can accommodate this result, because the transfer
sequences are suciently dierent from the repeated sequence that they will not be
recognized as familiar by the cumulative matching process. Specically, for both transfer
sequences, the cumulative match to the repeated sequence after the fourth item has been
conveyed will be .5, which is less than the threshold of .6 for retaining a context-set.
Accordingly, a new context set should be recruited to encode and recall both transfer
sequences and a benet of repeating the item-position pairings from the repeated sequence
should not be obtained.
Thus, the absence of item-position transfer in the above studies does not preclude
the possibility that the Hebb repetition eect is attributable to the strengthening of
item-position associations. Indeed, the nding that the Hebb repetition eect with verbal
memoranda is disrupted when the temporal grouping pattern of the repeated sequence
varies from one presentation of the sequence to the next (Bower & Winzenz, 1969; Hitch
et al., 2009) lends credibility to the hypothesis that repetition learning in verbal
Memory for serial order 58
short-term memory does involve the strengthening of such associations. Qualied support
for this claim is provided by the outcomes of a simulation reported by Burgess and Hitch
(2006) in which they showed that their positional model of the Hebb repetition eect
could account for the slower repetition learning observed when the temporal grouping
pattern of the repeated sequence varies. In the Burgess and Hitch (2006) model, a
temporally grouped sequence will recruit two sets of context units, one set for encoding
the positions of items in the sequence and one set for encoding the positions of items
within groups. When a context-set is re-used both components are employed and the
re-use of a context-set depends upon the cumulative match provided by the combined
input from the two context components. If a repeated sequence is presented using the
same temporal grouping pattern, the cumulative match will be strong for both the
position-in-sequence and position-in-group context components and so the previously used
context-set will be recruited to encode and recall the sequence. However, if the sequence is
presented using a dierent temporal grouping pattern from that used previously, although
the cumulative match will still be strong for the position-in-sequence context component,
it will be weak in the case of the position-in-group context component, as some items will
have been presented at dierent within-group positions due to the new grouping structure.
Since the re-use of a context-set depends upon the cumulative match from both context
components, a poor match for the position-in-groups context component will reduce the
likelihood that a context-set will be re-used, thereby accounting for the slower repetition
learning observed when the temporal grouping structure of the repeated sequence varies.
Note that this result cannot be explained by primacy gradient models because, as we have
already noted, grouping eects are beyond the purview of such models. Thus, these data
pose problems for the revised primacy model’s account of the Hebb repetition eect (Page
&Norris, 2009).
Studies of the Hebb repetition eect in the visual and spatial domains have not yet
Memory for serial order 59
examined the impact of partial repetition of a sequence or how changes in the temporal
grouping structure of the repeated sequence impact on repetition learning. Accordingly,
whether cumulative matching and position marking play a role in the Hebb repetition
eect in these domains is currently unclear.
Evidence for output interference
Acontribution of output interference to ordered recall would be re ected in the
primacy eect. However, identifying such a contribution is rendered dicult by the fact
that in the standard forward recall paradigm, the output order of items is perfectly
correlated with their input order. Thus, the primacy eect may originate from input
processes, such as a primacy gradient, output processes, such as output interference, or a
combination of the two. As noted above, the studies of verbal serial recall conducted by
Cowan et al. (2002) and Oberauer (2003) empirically dissociated the input-output
ordering of items by having participants commence serial recall from dierent input
positions. In both studies, a strong decrement in performance was observed over the
output positions of items, suggesting that output interference is one source of the primacy
eect in verbal short-term memory. However, it is noteworthy that in both studies a
decrement in performance was also witnessed over the input positions of items, suggesting
that a primacy gradient also contributes to the genesis of the primacy eect.
Since no studies have yet attempted to deconfound the contribution of input and
output processes to serial position eects in visual and spatial short-term memory,
whether or not output interference contributes to the genesis of the primacy eect in these
domains is presently unclear.
Evidence on the locus of similarity eects
All accounts of item similarity eects have been designed to accommodate the
classic phonological similarity eect in verbal short-term memory. It follows that the
Memory for serial order 60
dierent accounts cannot be distinguished on the basis of these data. However,
adjudication becomes possible by considering their predictions concerning the eects of
phonological similarity for sequences in which similar and dissimilar items are mixed
together. Initial studies of this mixed-sequence phonological similarity eect showed that
dissimilar items in mixed sequences are recalled with the same level of accuracy as items in
corresponding positions in pure dissimilar sequences (Baddeley, 1968; Henson et al., 1996).
This so-called dissimilar immunity nding (Farrell, 2006) was initially taken as evidence in
favor of retrieval-stage accounts of item similarity eects, since in those theories the recall
of dissimilar items is unaected by whether or not they are surrounded by similar items.
However, recent studies have cast doubt on the validity of this dissimilar immunity
nding (Farrell, 2006; Farrell & Lewandowsky, 2003; Lewandowsky & Farrell, 2008b). In
the rst of a series of studies, Farrell and Lewandowsky (2003) showed that the absence of
adierence in the recall accuracy of dissimilar items on pure and mixed sequences is a
consequence of a failure to equate the stimulus ensemble sizes for the two sequence-types.
In early studies (Baddeley, 1968; Henson et al., 1996), the stimulus ensembles for mixed
sequences contained double the number of items used in the pure dissimilar and similar
sequence stimulus ensembles. Farrell and Lewandowsky showed that the eect of this
imbalance is to increase the number of omissions and intrusions in mixed sequences.
When the greater incidence of these errors in mixed sequences was abolished by equating
the stimulus ensemble sizes for the two sequence types, Farrell and Lewandowsky found
that dissimilar items on mixed sequences were recalled with greater accuracy than their
counterparts on pure dissimilar sequences. This so-called mixed-sequence
advantage|illustrated graphically in Figure 9|is of considerable empirical generality,
having been witnessed using: (a) immediate serial recall (Farrell, 2006; Farrell &
Lewandowsky, 2003; Lewandowsky & Farrell, 2008b) and serial reconstruction (Farrell &
Lewandowsky, 2003), (b) delayed serial recall (Farrell, 2006), (c) blocked (Farrell, 2006;
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