多重儲存模型，是根據多重儲存取向（multi-store approach），依據材料在記憶中所保持或儲存的時問長度，將記憶分為感覺記憶（sensory memory）、短期記憶（short-term memory）與長期記憶（long-term memory）三類。又因為此模型假設的分類模型中，特別強調短期記憶和長期記憶分開儲存，因此有時也稱雙重記憶模型（dual-memory model）。

感覺記憶也稱為感覺登錄器（sensory registers），是一瞬間極短暫的記憶，非常快速地保有每一種訊息的儲存方式，並且局限在特有的（modality-specific）一種感覺形式內。是個大容量儲存系統，記錄個體所感覺到的所有訊息。

感覺記憶主要功能是辨認刺激、型態辨認、保存對感覺刺激（如影像、聲音、味道和觸感）的短暫記憶。因此除了視覺和聽覺訊息，觸覺、嗅覺和味覺訊息也能表徵於此。視覺訊息之感覺記憶稱映象記憶（iconic memory），大約能持續半秒鐘；聽覺訊息之感覺記憶則稱回聲記憶（echoic memory），約能持續五至十秒。

感覺記憶中的訊息通常以很快速度消褪，對輸入訊息儲存時間極短，若不即時處理傳送至短期記憶，很快就會消失；此外，感覺記憶對每一收錄訊息有限，即使一眼瞥去視野所及範圍內的刺激項目很多，但所能記憶者也只是其中少數。

短期記憶是介於感覺記憶與長期記憶之間的中介記憶（intermediate memory process），又稱為工作記憶（working memory）。其容量（sensory span）約為5-9（7加減2）的單位或數字，是非常有限的短期儲存（a short-term store）。

儘管與感覺記憶相比，短期記憶中訊息儲存的時間較長，但短期時記憶中的記憶仍是脆弱而容易衰退的，其所記得皆是「當下」發生的事，除非藉由複述（rehearsal）才會保留至長期記憶，否則約在三十秒之內便從記憶中遺失。短期記憶具有明確意識，知道自身所見所聞為何，並且具有心理運作功能，能引發思考活動。學者Atkinson和Shiffrin假設短期記憶中的言語訊息，皆以「聽覺形式」作為編碼。

長期記憶基本上是沒有容量限制的長期儲存（a long-term store），儲存內容也不僅限於外界收錄的訊息，更包括創造性意念，見解，知識。長期記憶具有非常具大的容量，可在極長時問內（短則幾分鐘，長則可達幾十年）保有訊息，理論上是永久存在的，故又稱為永久記憶（permanent memory）。學者Atkinson和Shiffrin假設短期記憶中的言語訊息，皆以「語義形式」作為編碼。

多取儲存模型不僅描述記憶系統的結構，更說明記憶的歷程。其假設外部環境中的刺激及環境訊息，首先進入感覺記憶，一開始是以特有的感覺形式（例如聽覺、視覺），由感覺記憶接收。由於感覺記憶所儲存持有訊息的時問非常短暫，有些訊息能被加以注意，而進一步得到短期記憶的儲存與處理。

接著，在短期記憶中接受處理的一些訊息被運送傳遞至長期記憶，長期記憶通常須藉由複誦（rehearsal），而這與訊息在短期記憶中的處理過程（複誦量及記憶的痕跡強度）兩者之間有直接關係。

多重儲存模型中的訊息，可從一種儲存轉栘到另一種，因此亦能解釋感覺記憶中的訊息可快速傳遞至短期記憶，而短期記憶中得到複述的材料也能傳遞至長期記憶。

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