Как работает человеческая память: одна из главных научных проблем
На сегодняшний день даже ответы на базовые вопросы — как работает память и что она собой представляет во времени и пространстве — могут состоять в основном из гипотез и предположений. Если говорить о пространстве, то до сих пор не очень понятно, как память организована и где конкретно в мозге расположена. Данные науки позволяют предположить, что элементы ее присутствуют везде, в каждой из областей нашего «серого вещества». Более того, одна и та же, казалось бы, информация может записываться в память в разных местах.
Например, установлено, что пространственная память (когда мы запоминаем некую впервые увиденную обстановку — комнату, улицу, пейзаж) связана с областью мозга под названием гиппокамп. Когда же мы попытаемся достать из памяти эту обстановку, скажем, десять лет спустя — то эта память уже будет извлечена из совсем другой области. Да, память может перемещаться внутри мозга, и лучше всего этот тезис иллюстрирует эксперимент, проведенный некогда с цыплятами. В жизни только что вылупившихся цыплят играет большую роль импринтинг — мгновенное обучение (а помещение в память — это и есть обучение). Например, цыпленок видит большой движущийся предмет и сразу «отпечатывает» в мозге: это мама-курица, надо следовать за ней. Но если через пять дней у цыпленка удалить часть мозга, ответственную за импринтинг, то выяснится, что. запомненный навык никуда не делся. Он переместился в другую область, и это доказывает, что для непосредственных результатов обучения есть одно хранилище, а для длительного его хранения — другое.
Запоминаем с удовольствием
Но еще более удивительно, что такой четкой последовательности перемещения памяти из оперативной в постоянную, как это происходит в компьютере, в мозге нет. Рабочая память, фиксирующая непосредственные ощущения, одновременно запускает и другие механизмы памяти — среднесрочную и долговременную. Но мозг — система энергоемкая и потому старающаяся оптимизировать расходование своих ресурсов, в том числе и на память. Поэтому природой создана многоступенчатая система. Рабочая память быстро формируется и столь же быстро разрушается — для этого есть специальный механизм. А вот по-настоящему важные события записываются для долговременного хранения, важность же их подчеркивается эмоцией, отношением к информации.
Механизмы эмоционального, то есть биохимического подкрепления памяти сейчас активно изучаются. Проблема лишь в том, что лабораторные исследования подобного рода можно вести только на животных, но много ли способна рассказать нам о своих эмоциях лабораторная крыса?
Если мы что-то сохранили в памяти, то порой приходит время эту информацию вспомнить, то есть извлечь из памяти. Но правильно ли это слово «извлечь»? Судя по всему, не очень. Похоже, что механизмы памяти не извлекают информацию, а заново генерируют ее. Информации нет в этих механизмах, как нет в «железе» радиоприемника голоса или музыки. Но с приемником все ясно — он обрабатывает и преобразует принимаемый на антенну электромагнитный сигнал. Что за «сигнал» обрабатывается при извлечении памяти, где и как хранятся эти данные, сказать пока весьма затруднительно. Однако уже сейчас известно, что при воспоминании память переписывается заново, модифицируется, или по крайней мере это происходит с некоторыми видами памяти.
Не электричество, но химия
В поисках ответа на вопрос, как можно модифицировать или даже стереть память, в последние годы были сделаны важные открытия, и появился целый ряд работ, посвященных «молекуле памяти».
На самом деле такую молекулу или по крайней мере некий материальный носитель мысли и памяти пытались выделить уже лет двести, но все без особого успеха. В конце концов нейрофизиологи пришли к выводу, что ничего специфического для памяти в мозге нет: есть 100 млрд нейронов, есть 10 квадрильонов связей между ними и где-то там, в этой космических масштабов сети единообразно закодированы и память, и мысли, и поведение. Предпринимались попытки заблокировать отдельные химические вещества в мозге, и это приводило к изменению в памяти, но также и к изменению всей работы организма. И лишь в 2006 году появились первые работы о биохимической системе, которая, похоже, очень специфична именно для памяти. Ее блокада не вызывала никаких изменений ни в поведении, ни в способности к обучению — только потерю части памяти. Например, памяти об обстановке, если блокатор был введен в гиппокамп. Или об эмоциональном шоке, если блокатор вводился в амигдалу. Обнаруженная биохимическая система представляет собой белок, фермент под названием протеинкиназа М-зета, который контролирует другие белки.
Молекула работает в месте синаптического контакта — контакта между нейронами мозга. Тут надо сделать одно важное отступление и пояснить специфику этих самых контактов. Мозг часто уподобляют компьютеру, и потому многие думают, что связи между нейронами, которые и создают все то, что мы называем мышлением и памятью, имеют чисто электрическую природу. Но это не так. Язык синапсов — химия, здесь одни выделяемые молекулы, как ключ с замком, взаимодействуют с другими молекулами (рецепторами), и лишь потом начинаются электрические процессы. От того, сколько конкретных рецепторов будет доставлено по нервной клетке к месту контакта, зависит эффективность, большая пропускная способность синапса.
Белок с особыми свойствами
Протеинкиназа М-зета как раз контролирует доставку рецепторов по синапсу и таким образом увеличивает его эффективность. Когда эти молекулы включаются в работу одновременно в десятках тысяч синапсов, происходит перемаршрутизация сигналов, и общие свойства некой сети нейронов изменяются. Все это мало нам говорит о том, каким образом в этой перемаршрутизации закодированы изменения в памяти, но достоверно известно одно: если протеинкиназу М-зета заблокировать, память сотрется, ибо те химические связи, которые ее обеспечивают, работать не будут. У вновь открытой «молекулы» памяти есть ряд интереснейших особенностей.
Во-первых, она способна к самовоспроизводству. Если в результате обучения (то есть получения новой информации) в синапсе образовалась некая добавка в виде определенного количества протеинкиназы М-зета, то это количество может сохраняться там очень долгое время, несмотря на то что эта белковая молекула разлагается за три-четыре дня. Каким-то образом молекула мобилизует ресурсы клетки и обеспечивает синтез и доставку в место синаптического контакта новых молекул на замену выбывших.
Во-вторых, к интереснейшим особенностям протеинкиназы М-зета относится ее блокирование. Когда исследователям понадобилось получить вещество для экспериментов по блокированию «молекулы» памяти, они просто «прочитали» участок ее гена, в котором закодирован ее же собственный пептидный блокатор, и синтезировали его. Однако самой клеткой этот блокатор никогда не производится, и с какой целью эволюция оставила в геноме его код — неясно.
Третья важная особенность молекулы состоит в том, что и она сама, и ее блокатор имеют практически идентичный вид для всех живых существ с нервной системой. Это свидетельствует о том, что в лице протеинкиназы М-зета мы имеем дело с древнейшим адаптационным механизмом, на котором построена в том числе и человеческая память.
Конечно, протеинкиназа М-зета — не «молекула памяти» в том смысле, в котором ее надеялись найти ученые прошлого. Она не является материальным носителем запомненной информации, но, очевидно, выступает в качестве ключевого регулятора эффективности связей внутри мозга, инициирует возникновение новых конфигураций как результата обучения.
Внедриться в контакт
Сейчас эксперименты с блокатором протеинкиназы М-зета имеют в некотором смысле характер «стрельбы по площадям». Вещество вводится в определенные участки мозга подопытных животных с помощью очень тонкой иглы и выключает, таким образом, память сразу в больших функциональных блоках. Границы проникновения блокатора не всегда ясны, равно как и его концентрация в районе участка, выбранного в качестве цели. В итоге далеко не все эксперименты в этой области приносят однозначные результаты.
Подлинное понимание особенностей памяти и процессов, происходящих в ней, может дать работа на уровне отдельных синапсов, но для этого необходима адресная доставка блокатора в контакт между нейронами. На сегодняшний день это невозможно, но, поскольку такая задача перед наукой стоит, рано или поздно инструменты для ее решения появятся. Особые надежды возлагаются на оптогенетику. Установлено, что клеткой, в которой методами генной инженерии встроена возможность синтеза светочувствительного белка, можно управлять с помощью лазерного луча. И если такие манипуляции на уровне живых организмов пока не производятся, нечто подобное уже делается на основе выращенных клеточных культур, и результаты весьма впечатляющие.
Автор — доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, профессор, директор ИВНДиНФ РАН
Что такое память человека, ее виды и возможности
Что такое память: Freepick
Студент из Китая Чао Лу в 2005 году запомнил и сумел назвать 67 980 цифр числа пи благодаря феноменальной памяти. Даже не обладая такими способностями, каждый человек что-то запоминает, воспроизводит, а затем забывает ежедневно. О том, как трактуют понятие «память» сегодня и какая она бывает, рассказывают психологи Бенджамин Шторм и Роберт Немов.
Что такое память и каковы ее возможности
Память — это процесс сохранения и последующего воспроизведения индивидом его опыта. В психологии память изучается давно и интерпретируется по-разному:
На современном этапе память рассматривается как познавательный процесс, для которого характерны такие свойства:
Каковы возможности нашей памяти? Память можно тренировать, чтобы запоминать больше. Но не стоит думать, что забывание — это результат неправильной работы памяти, подчеркивает психолог и исследователь из Университета Калифорнии Бенджамин Шторм. Забывание обеспечивает правильную работу памяти и мышления, освобождая ресурсы для новых задач.
Нейроученый Мария Вимбер из Университета Бирмингема (Великобритания) с коллегами с помощью специального сканирования мозга установила, что воспоминания могут «конкурировать» друг с другом за ресурсы памяти. Этот механизм помогает выделять нужные воспоминания из целого ряда похожих.
Свойства памяти: Freepick
Ученые также исследуют, что делать, чтобы улучшить работу памяти и расширить ее возможности. Они установили ряд приемов, которые способствуют активизации памяти человека.
Память обязательно нужно «включать»
Когда люди не ждут проверки усвоения информации, то забывают ее очень быстро. Исследователь когнитивных способностей человека профессор Брэд Уайбл выяснил: когда человек не ожидает, что его будут проверять, он зачастую не помнит ничего. Однако когда предстоит проверка, запоминание происходит лучше в два или даже три раза.
Классическая музыка улучшает память
Прослушивание классических музыкальных произведений усиливает активность генов, которые связаны с процессами памяти и обучения, и одновременно снижает активность генов, влияющих на нейродегенеративные процессы. Исследования группы авторов показали, что классическая музыка активно влияет на геном человека.
Дневной сон улучшает память в пять раз
Эксперимент показал, что дневной сон, который длится меньше часа, улучшает работу памяти в пять раз. Две группы испытуемых запоминали пары несвязанных слов. Затем первая группа спала 45–60 минут, а вторая — смотрела видео. После проверки оказалось, что в первой группе уровень запоминания выше.
Тонкие механизмы работы памяти ученым еще предстоит открыть. Однако то, что знаем сегодня, можно и нужно использовать для расширения собственных возможностей.
Виды памяти
О памяти говорят как о чрезвычайно сложной когнитивной (познавательной) функции. В ее работе принимают участие многие отделы мозга, она используется постоянно.
В книге «Общие основы психологии» доктор психологических наук, академик и член-корреспондент Академии педагогических и социальных наук и Международной академии психологических наук Р. С. Немов классифицирует память (определяет виды) по ряду критериев.
Характер психической активности
Согласно этому критерию, память бывает:
Двигательная память — это способность к запоминанию, сохранению и воспроизведению различных движений. С ее помощью формируются различные практические и трудовые навыки (ходьба, письмо).
Эмоциональная память запечатлевает пережитые чувства и эмоциональные состояния в виде представлений. Обычно то, что сопряжено с эмоциональными переживаниями, запоминается легко и надолго. Этот вид памяти важен для мотивации человека.
Образная память связана с возможностью сохранения и использования образов восприятия. Специфичность запечатленного образа определяется особенностями восприятия человека, работой его системы анализаторов.
Словесно-логический вид памяти необходим для запоминания и воспроизведения мыслей.
Характер целей деятельности
Виды памяти: Freepick
Этот критерий также называют критерием произвольности. По нему память делят на:
Длительность сохранения информации
Согласно этой классификации, память разделяют на:
Кратковременная память — промежуточное «хранилище» данных. Этот вид запоминания связан с однократным или очень коротким восприятием.
Оперативная память связана с запоминанием и воспроизведением информации, которая необходима для осуществления конкретной текущей деятельности. После решения задачи информация может полностью исчезнуть.
Так бывает с материалом, который студенты учат непосредственно перед экзаменом. Этот вид памяти — переходной от кратковременной к долговременной памяти.
Долговременная память сохраняет весь объем знаний и опыта человека. Чем чаще информация из нее воспроизводится, тем прочнее она закрепляется.
Характер приобретения информации
Память бывает генетической и прижизненной. Первая сохраняет видовую информацию, а вторая — индивидуальный опыт человека.
Генетическая память — склонность к определенному поведению и действиям, которые развились и закрепились у вида эволюционно. Например, страх падения и рефлекторная реакция на падающий предмет (отскочить, оглянуться на шум) — это проявление генетической памяти. Всю информацию, которую человек усваивает после рождения, относят к прижизненному виду памяти.
Способ запоминания
Выделяют механическую и смысловую память. Механическое запоминание осуществляется путем простого повторения. Для смысловой памяти необходимы ассоциативные и смысловые связи.
Чертоги памяти человека хранят огромные объемы информации. Часть из нее постепенно забывается, что естественно и необходимо для правильной работы мозга. К счастью, с памятью можно работать и улучшать ее.
Узнавайте обо всем первыми
Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.
Можно ли запомнить все на свете? Рассказываем, как работает наша память
Шерлок Холмс запоминает все, представляя, что хранит кусочки информации во «дворце памяти» — метод, зародившийся в древней Греции. Теперь ученые обнаружили, что этот метод действительно работает для создания долговременных воспоминаний. Рассказываем, как вообще мозг запоминает информацию, какие есть мнемонические техники и что такое «метод локусов».
Читайте «Хайтек» в
Как работает память человека?
Память — это не просто то, что происходит в вашем мозге. Вы не можете просто создать воспоминание, вы должны его сформировать. Это не одно и то же.
В мозге человека есть много процессов, большинство из них до сих пор изучается. Например, те, которые определяют, как и почему хранятся воспоминания и как они вызываются. Ученые, в частности нейробиологи, в течение многих лет знают, что состояние человека — молодой он или старый, в стрессе он или нет — может мешать или способствовать процессу кодирования памяти в уме.
Сейчас начинает выясняться еще кое-что. Когда человек что-то забывает, это происходит не из-за того, что у него «плохо работает память». На деле происходит реорганизация мозга, чтобы он мог сосредоточиться на более важных вещах. Существуют даже ведущие теории о том, что мозг хранит в памяти все, что с вами когда-либо происходило. Он просто формирует нейронные пути к воспоминаниям, которые считает важными.
Это может показаться безумием, но есть веские доказательства этой теории, сообщает Interesting Engineering. Есть определенные клинические расстройства, которые заставляют людей вспоминать все, что с ними когда-либо происходило. Как мальчик на видео ниже:
Воспоминания, или, скорее, нейронные пути, которые используются для их вызова, усиливаются с каждым разом, когда мы воскрешаем определенные события в памяти. Активная практика восстановления воспоминаний, например, подготовка к экзамену, улучшит способность вашего мозга к запоминанию.
Итак, как же тогда мы можем лучше запоминать что-то, если уже понимаем основной принцип?
Лучшие способы запомнить
Несколько исследований ведущих психологов и нейробиологов показывают, что выполнение викторин, практика и успешное запоминание чего-либо намного лучше, чем обычные попытки запомнить что-либо. В этих исследованиях учащиеся специально использовали различные средства запоминания, чтобы выучили слова иностранного языка.
Некоторые группы просто учили переводы слов. Другие применял различные техники. Спустя 7 дней после начала эксперимента те ученики, которые не применяли никаких техник, выучили 25% слов или ниже. Другие студенты выучили 80% слов. На основании фактических данных исследователи пришли к выводу, что такие методы обучения, как карточки или постоянные опросы, помогают учащимся сохранить воспоминания. Эти же принципы можно применить для закрепления воспоминаний в голове.
Есть еще один способ, который появился еще в древней Греции, а благодаря персонажу сэра Артура Конана Дойля стал обсуждаемым и наше время.
Какие есть техники запоминания?
Рабочая память (РП), также известная как оперативная, — это совокупность процессов, позволяющих нам хранить и временно использовать информацию с целью осуществления таких комплексных когнитивных задач, как понимание речи, чтение, применение математических способностей, обучение или рассуждение. Рабочая память является одним из видов кратковременной памяти.
Согласно модели Бэддели и Хитча, рабочая память состоит из трех систем и включает компоненты как хранения, так и обработки информации.
Центральный управляющий элемент: работает как система наблюдения за вниманием, которая решает, на что нам обращать внимание, а на что нет, а также организовывает последовательность действий, которые необходимо произвести для осуществления вида деятельности.
Фонологическая петля: позволяет нам удерживать в памяти письменный и устный материал.
Зрительно-пространственный набросок: помогает нам управлять визуальной информацией и сохранять ее.
Эпизодический буфер: используется для объединения информации из фонологической петли и визуально-пространственного наброска, построения целостного эпизода и для связи с долговременной памятью.
Мы ежедневно используем рабочую (или оперативную) память при выполнении различного рода задач. Когда пытаемся вспомнить номер телефона до того, как записать его. Когда мы участвуем в разговоре, нам нужно удержать в памяти то, что только что сказали, чтобы обработать эту информацию и высказать свою точку зрения. Когда в школе или университете мы конспектируем лекции, нам необходимо запомнить, что сказал преподаватель, чтобы потом записать это своими словами. Когда пересчитываем в уме стоимость наших покупок в супермаркете, чтобы понять, хватит ли нам денег.
Метод локусов (другие названия — метод мест, дворец памяти, чертоги разума, пространственная мнемоника) — мнемонический (то есть помогающий развитию памяти) метод, изложенный еще в древнеримских трактатах, посвященных риторике. Основан на мысленно-пространственных ассоциациях, целью которых является создание, упорядочивание и дальнейшее использование всего содержимого человеческой памяти. Использование подобного метода упорядочивания и хранения информации можно наблюдать во многих трудах по психологии и нейрологии, при том, что он использовался также в первой половине XIX века в работах на тему риторики, логики и философии.
Практически все известные нам нюансы тренировок памяти времен античности были описаны между 86 и 82 гг. до н. э. в коротком анонимном учебнике «Риторика для Геренния».
Этот метод часто используют на соревнованиях мнемоников, когда конкурсанты должны запомнить по 500 разных цифр за 15 минут или последовательность 100 предметов, на запоминание которых дается всего по несколько секунд.
Просто посмотрите видео ниже, чтобы увидеть, насколько эффективна эта методика для запоминания тысяч цифр числа Пи.
Ученые решили наконец-то проверить в клинических условиях, какой метод запоминания лучше.
Исследование «чертогов памяти»
Шерлок Холмс запоминает все, представляя, что хранит кусочки информации в «чертогах памяти». Теперь исследователи обнаружили, что этот метод действительно работает для создания долговременных воспоминаний.
Согласно исследованию, опубликованному в Science Advances, тренируясь с этим методом, лучшие чемпионы мира по запоминанию могут запоминать непомерно большой объем информации, такой как списки слов, серии цифр и колоды карт. Но на чемпионате мира по памяти проверяется только кратковременная память, и лишь несколько исследований изучали мозг, поскольку люди используют этот метод для улучшения памяти.
«Мы были очарованы тем, как возможны такие выдающиеся показатели памяти, которые были продемонстрированы на чемпионате мира по запоминанию», — сказала ведущий автор Изабелла Вагнер, женщина-когнитивный нейробиолог Венского университета.
По ее словам, метод локусов использует хорошо известные места или маршруты в качестве «каркаса» или «структуры» для встраивания новой, несвязанной информации. Сочетание предшествующих знаний — знакомого пути — и новой информации помогает улучшить память.
Чтобы оценить метод локусов, Вагнер и ее команда привлекли 17 «чемпионов по запоминанию» — людей, которые вошли в число 50 лучших в мире соревнований по запоминанию, и 16 человек, у которых был подходящий возраст и интеллект. Исследователи провели сканирование мозга участников с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии ( фМРТ ), попросив их изучить случайные слова из списка. Затем ученые дали участникам по три слова из списка и попросили их вспомнить, были ли слова в том же порядке, что и ранее изученные.
Команда использовала этот тест, чтобы определить «слабые воспоминания», или те, которые можно было вспомнить через 20 минут, но не через 24 часа, и «устойчивые воспоминания», или те, которые можно было вспомнить через 24 часа. Четыре месяца спустя исследователи повторно проверили способность участников запоминать и вспоминать слова.
Что в итоге?
Как и ожидалось, участники показали лучшую и долговечную память после тренировки с методом локусов, чем после тренировки с другой техникой памяти или вообще без техники. Участники, которые тренировались по древнему методу, показали значительное увеличение долговременных воспоминаний, но незначительное изменение слабых воспоминаний (или краткосрочных воспоминаний, которые исчезли через 20 минут) по сравнению с контрольными группами.
Через 20 минут люди, которые были обучены методом локусов, запомнили около 62 слов из списка, тогда как те, кто обучался с помощью другого метода, запомнили 41, а те, кто вообще не тренировался, вспомнили 36. Через 24 часа люди, прошедшие обучение по методу локусов, запомнили около 56 слов против 30 и 21 в контрольных группах соответственно.
Четыре месяца спустя люди, обученные методу локусов, могли запомнить около 50 слов против 30 и 27 в контрольных группах соответственно. Более того, чемпионы мира по запоминанию и участники, которые тренировались по методу локусов, продемонстрировали схожую мозговую активность при запоминании списков слов и их порядка.
Команда также наткнулась на кое-что неожиданное: пока и чемпионы мира, и участники выполняли эти задачи, активность их мозга снижалась в областях, обычно связанных с обработкой памяти и долговременной памятью, сообщила Вагнер Live Science. «Это было несколько неожиданно для нас, поскольку лучшая производительность обычно связана с повышенным вовлечением различных областей мозга», — сказала она.
Другими словами, они обнаружили, что меньшая активация мозга приводит к лучшей памяти. Похоже, что метод локусов побуждает мозг работать более эффективно. Кроме того, пока участники отдыхали, у тех, кто был обучен методу локусов, увеличилась связь мозга между другими причинами, важными для сохранения долговременной памяти.
Число Пи – математическая константа, которая выражает отношение длины окружности к её диаметру. Равна приблизительно 3,141592653589793238462643…
Функциональная магнитно-резонансная томография, функциональная МРТ или фМРТ — разновидность магнитно-резонансной томографии, которая проводится с целью измерения гемодинамических реакций (изменений в токе крови), вызванных нейронной активностью головного или спинного мозга. Этот метод основывается на том, что мозговой кровоток и активность нейронов связаны между собой. Когда область мозга активна, приток крови к этой области также увеличивается. фМРТ позволяет определить активацию определенной области головного мозга во время нормального его функционирования под влиянием различных физических факторов (например, движение тела) и при различных патологических состояниях.
Мнемоника, мнемотехника — совокупность специальных приёмов и способов, облегчающих запоминание нужной информации и увеличивающих объём памяти путём образования ассоциаций (связей): замена абстрактных объектов и фактов на понятия и представления, имеющие визуальное, аудиальное или кинестетическое представление, связывание объектов с уже имеющейся информацией в памяти различных типов модификации для упрощения запоминания.
