За отбор информации отвечает реакция внимания -- один из механизмов устранения избыточности сенсорного потока и подавления многих сенсорных входов. Какую информацию мозг хорошо запоминает? Новую и значимую (интересную). При нейрофизиологическом исследовании основ памяти различают собственно механизмы памяти и регуляторные механизмы памяти, к которым относятся эмоции. Эксперименты подтверждают гипотезу, согласно которой существует исходное генетическое разнообразие нейронов различной специализации, проявляющееся лишь в том или ином поведении. Иными словами, специализация нейронов носит врожденный характер. Хотя поскольку память является интегральным целым (несмотря на многоуровневый характер: клеточный, молекулярный), аппарат эмоций может запускать в действие тот или иной уровень, включать деятельность тех или иных специализированных нейронов. При этом эмоциональная память включает память не только о самом состоянии эффекта, но и о системе запуска, то есть о ситуации, обусловившей его возникновение.
Физиологические исследования памяти обнаруживают два основных этапа ее формирования, которым соответствуют два вида памяти: кратковременная и долговременная. Каждая из них реализуется на основе различных механизмов, характеризуется различной емкостью и хранит особую форму информации. Кратковременная память имеет малую емкость и обеспечивает хранение информации в пределах секунд до десятков минут и разрушается воздействиями, влияющими на согласованную работу нейронов (электрошок, наркоз, гипотермия и т.д.).Долговременная память -- обеспечивает хранение информации практически на протяжении всей жизни и устойчива к воздействиям, нарушающим кратковременную память.
Образование любого вида памяти характеризуется следующей последовательностью событий:
1. -- сортировка и выделение новой информации,2. -- формирование энграммы,3. -- долговременное хранение значимой для организма информации,4. -- извлечение и воспроизведение хранимой информации.
Вопрос для дискуссии: Существует ли память без предварительного обучения в той или иной форме?
Природа энграммы неизвестна, о ней существуют лишь гипотезы, основанные на противоречивых данных. По всей видимости, появление информационного отпечатка происходит за счет изменения электрических свойств нейронов и проницаемости синаптических мембран с последующим включением ферментных систем и изменением интранейронального метаболизма.
Основные принципы усвоения и хранения информации едины для всех биологических систем. Материальным носителем видовой памяти является генетический аппарат клеток -- ДНК. Что же касается механизмов образования индивидуальной памяти, в 60-х годах наиболее перспективной представлялась биохимическая теория, согласно которой в роли молекул памяти выступали РНК. Подтверждением этой гипотезы были экспериментально доказанные факты усиления биосинтеза белков и РНК: знаменитые опыты на белых червях-планариях по «переносу памяти». Но многочисленные проколы экспериментаторов привели к тому, что «биохимический энтузиазм» постепенно сошел на нет и за последние два десятилетия популярность этой теории памяти резко упала: работы, посвященные поискам магических молекул памяти, сегодня уже практически не ведутся. Хотя прямых доказательств, опровергающих биохимическую теорию тоже никому не удалось осуществить.
В настоящее время среди нейробиологов наиболее популярен комплексный подход к объяснению механизмов памяти: она представляется свойством мозга как системы в целом, а не его отдельных молекулярных и клеточных компонентов.
При детальном анализе временных характеристик памяти используют более дробное деление ее на сенсорную, или ультракороткую (длительность хранения менее одной секунды), первичную (несколько секунд), вторичную (от нескольких минут до нескольких лет) и третичную (информация хранится всю жизнь). Сенсорную и первичную память относят к кратковременной, вторичную и третичную -- к долговременной памяти. Переход памяти из кратковременной в долговременную осуществляется через преобразование и упорядочивание ее следов (энграмм), в результате чего фиксация памяти укрепляется, а вероятность забывания уменьшается.
Вопрос для дискуссии: Все ли происходящие события откладываются в памяти? Концепция со времен Диогена о памяти как о бочке, в которую складываются глиняные таблички и извлекаются по мере надобности и антипод -- охранительный механизм памяти, память как механизм запрещения.
Забывание начинается сразу же с момента восприятия окружающей среды и, постепенно затухая, продолжается в течение всей жизни. Основной отсев информации начинается при переходе из сенсорной в первичную память. В сенсорной памяти запечатлевается все, что воспринимается органами чувств.
Переход сенсорной информации в первичную память может осуществляться двумя путями. Первый путь, который характерен только для человека, заключается в словесном выражении сенсорных сигналов и их дальнейшем словесно-сенсорном закреплении в памяти. Этот путь более выражен у взрослых, чем у детей. Второй путь преобразования сенсорной памяти в первичную не имеет речевой основы. Механизм этого преобразования пока не ясен. Он свойствен всем животным и человеку, но для животных и детей раннего возраста является единственным путем преобразования сенсорной памяти в первичную.
Емкость первичной памяти меньше, чем емкость сенсорной. Часть информации первичной памяти вытесняется (забывается) вновь поступающей информацией, часть переходит во вторичную память. Этот процесс, по-видимому, осуществляется через повторные восприятия одних и тех же воздействий. Принято считать, что информация, не закодированная в виде слов, не задерживается в первичной памяти и прямо переходит во вторичную память. Только этот вид информации может быть извлечен через значительный отрезок времени.
Вторичная память имеет большую емкость и длительность хранения. В отличие от первичной вторичная память организуется на основе смыслового значения информации. Если при извлечении словесной информации из первичной памяти ошибки выявляются в виде смешения сходных звуков (например, «п» и «б»), то из вторичной памяти при ошибках извлекаются разные слова, но одного и того же смысла. Информация из первичной памяти извлекается с большой скоростью, из вторичной -- медленнее из-за необходимости перебора различных вариантов.
Третичная память характеризуется прочной фиксацией прошлого опыта, извлекается с высокой скоростью, сохраняется даже при серьезных заболеваниях и массивных поражениях мозга, тогда когда другие виды памяти исчезают.
Вторичная и третичная память являются стабильными формами хранения информации. Различные нарушения в работе мозга, связанные со старением, склерозом кровеносных сосудов, травматическими поражениями или сильными психогенными потрясениями, ведут к неспособности образования прочной памяти из-за нарушений механизмов передачи информации из первичной памяти во вторичную. В обиходе это состояние обозначают как утрату памяти на недавние события при сохраненной памяти на отдаленные события.
Вопрос для дискуссии: Что представляет собой материальный носитель памяти и существует ли материальный носитель? Где хранится память?
Сложными материальными носителями памяти человека являются миллиарды нейронов и бесконечное множество связей, синапсов (греч..sinapsis -соединение, связь, специальная зона контакта) между ними. В конечном счете память -- это некая последовательность событий на молекулярном уровне. Изменение процессов обмена в нейроне, включая изменения в генетическом аппарате клетки, обуславливают формирование новых синаптических связей между нейронами.
Основы современного подхода к исследованию нейронных механизмов научения и памяти заложили в начале 40-х годов ХХ века русский физиолог Иван Петрович Павлов, монреальский психолог Дональд Хебб и поляк Ежи Конорски. Они исходили из представлений о том, что процессы научения и памяти должны быть связаны с изменениями нервных сетей (нейронных ансамблей). Нервные клетки в таких ансамблях объединены в специфические сети. При формировании кратковременной памяти возбуждение циркулирует по системе циклически замкнутых нейронов в коре головного мозга и в подкорковых структурах, через которые осуществляется восприятие этой информации, ее анализ и хранение (фиксация). К показателям функционирования кратковременной памяти относят синаптический эффект изменения ядерно-ядрышкового аппарата клетки, выброс в цитоплазму нейрона биологически активных веществ и сопутствующую этим процессам перестройку обмена веществ клетки. Включение блоков долговременной памяти обеспечивается через 10 минут после прихода информации в клетку. За это время происходит перестройка биологических свойств нервной клетки.
Считается, что во время обучения в нервные клетки приходит чувствительная афферентная импульсация, которая вызывает количественную активацию синтеза РНК и белка. Это может приводить либо к установлению новых синапсов между новыми группами клеток, либо к перестройке существующих синапсов. Наряду с этим, процесс запоминания может сопровождаться активацией синтеза нуклеиновых кислот и белка. Синтезированные молекулы являются хранилищем информации. Сон работает на долговременную память. «Утро вечера мудренее» - ночной сон с увеличенной парадоксальной фазой приводит к тому, что переработка воспринятого в увеличенную парадоксальную фазу сна приводит к разрешению любой проблемной ситуации. Изъятие нужного решения из подсознания, где находится 95% информации, происходит в стадии сна с быстрым движением глаз.
Опыты с иссечением участков коры больших полушарий головного мозга и электрофизиологическими исследования показывают, что «запись» каждого события распределена по более или менее обширным зонам мозга. Это позволяет думать, что информация о разных событиях отражается не в возбуждении разных нейронов, а в различных комбинациях совозбуждённых участков и клеток мозга.
Главная роль в образовании кратковременной памяти отводится лобным долям. Поэтому после удаления лобных долей подопытные животные перестают различать определённые раздражители, действующие короткое время, и наоборот -- при тестах на кратковременную память аналогичные изменения обнаруживаются только в лобных отделах коры мозга.
В какой части мозга локализуются долговременная память? Опыты показали, что «кладовая памяти» находится скорее всего в височных отделах коры. Но наряду с той частью коры полушарий, которые «квалифицируются» как кладовая памяти к восприятию и хранению информации имеют отношение и остальные отделы коры. Височные доли коры являются самыми ответственными «архивариусами» долговременной памяти.
Оба полушария осведомляются одновременно. Функции речи локализированы в левом полушарии, а правое воспринимает и хранит несловесные раздражения (зрительные, слуховые). И если выключить кору правого полушария, будет потеряна память на пространственные взаимосвязи, на лица, мелодии, абстрактные зрительные образы. Можно с уверенностью сказать, что существенную роль здесь играют и некоторые подкорковые образования. Нейрофизиологи доказали, что за поддержание избирательной способности памяти, за предохранение её от ошибок отвечают глубокие структуры лобных долей. Можно предполагать, что подкорковые структуры участвуют в образовании динамического «пейсмейкерного» механизма в мозге. Закодированное возбуждение, порождаемое и направляемое пейсмейкерами, передаётся на другие звенья системы при обеспечении психической деятельности.
Хотя серьёзно претендовать на роль подкорковой «кладовой памяти» может только гиппокамп (извилина полушария головного мозга, расположенная в основании височной доли), входящая в состав лимбической системы. В обычных условиях гиппокамп обеспечивает перенос информации о происходящем в данный момент событии в соответствующую «кладовую», переводит её из кратковременной памяти в долговременную. Его пирамидные нейроны способны к интеграции и дифференцированному управлению сигналами, поступающими по разным афферентным входам. По мнению некоторых учёных гиппокамп -- это аппарат для учёта ошибок. Когда он отсутствует или неисправен, человек повторяет свои ошибки. Проведение огромного числа опытов помогло создать представление о гиппокампе как центре, который задерживает реакции организма. Это своеобразное биологическое «сито», пропускающие важные сведения и события в долговременную память.
Установлено, что для гиппокампа характерны тета -- волны [1]. В процессе обучения, создания кратковременной памяти и реакций на сигнал «что это?» в гиппокампе регистрируется электрическая активность с частотой в пределах тета -- ритма. Отсюда тета -- ритм передаётся другим образованиям, которые настраиваются на запоминание текущего события и перенос его из «кладовой» кратковременной памяти в «кладовую» долговременной памяти. Мы можем назвать тета -- ритм ритмом внимания, начальной фазой образования условного рефлекса.
Итак, память как психический процесс связана с работой целостного мозга. В системе каждого анализатора происходит фиксация информации, поэтому можно говорить о памяти зрительной, слуховой, тактильной. Система памяти устроена иерархично, удивительно логично и предусмотрительно. Темено -- височно -- затылочная область, где замыкаются пути, идущие от различных анализаторов, имеет важнейшее значение для формирования высших психических функций. В этой области расположены образования принимающие участия в механизмах памяти. Экспериментальные и клинические исследования показали, что помимо гиппокампа, в формировании памяти имеют существенное значение такие структуры мозга, как поясная извилина, передние ядра таламуса, маммилярные тела, перегородка, свод, амигдалярный комплекс, которые составляют большой и малый круг Папеца. Центральные фигуры -- гиппокамп, ретикулярная формация, миндалина.
Таким образом, мы можем нарисовать следующую картину памяти.
Большой лимбический круг -- гиппокампо -- сингулярная система -- это «информационный» цикл. Его структуры широко принимают сенсорную информацию из различных источников и последовательно обрабатывают её на разных уровнях сложности. Второй, гиппокампо -- ретикулярный цикл -- регуляторный. Эта система объединяет структуры, регулирующие рабочий уровень мозга. К этому циклу примыкает дополнительная «эмоциональная» система (амигдала -- гипоталамус), которая за счёт нервных и вегетативно -- гормональных влияний, возникающих при эмоциях, может усиливать и продлевать возбуждение регуляторной системы.Сигнал проходит обработку «на запись» в информационной системе, только при «разрешении» со стороны регуляторной системы.
Американский физиолог Унгар связывал хранение информации в ЦНС с функцией целого ряда пептидов и белков. Он открыл, выделил из мозга крыс и расшифровал структуру одного такого нейропептида -- скотофобина, состоящего из 15 аминокислот. Однако вскоре выяснилось, что и скотофобин не явился той молекулой памяти, которая была бы способна записывать ту или иную конкретную информацию. По своей структуре скотофобин оказался похож на молекулу АКТГ, которая также обладала способностью улучшать формирование памяти, но не являлась специфичной ни для одного навыка.В последние годы был открыт еще ряд веществ, влияющих на образование и консолидацию энграммы. В частности, белки -- 100 и 14 -- 3 -- 2. Белок -- 100 взаимодействует с системой сократительных белков и системой транспорта кальция в нейронах и глиальных клетках, а белок 14 -- 3 -- 2 участвует в процессах гликолиза в нервных клетках. Установлено, что при различных видах обучения количество этих белков в нейронах коры и гиппокампа значительно возрастает.Некоторые гормоны также способны влиять на процессы формирования памяти. Так, вазопрессин улучшает обучение и консолидацию следов памяти, а окситоцин, напротив, вызывает забывание той или иной информации, амнезию. Эндорфины и энкефалины ухудшают формирование условных рефлексов и запоминание, но улучшают хранение уже имеющейся информации, регулируя память посредством взаимодействия с медиатором и уже через них оказывая влияние на метаболизм макромолекул. Введение адренокортикотропного гормона или его фрагментов приводит к активации нейронов во многих отделах нервной системы.
Подобные исследования имеют социальное значение. При введении в желудочки мозга энкефалины вызывают у экспериментальных животных необычайную агрессивность, изменяют их поведение, меняют взаимоотношения между отдельными особями внутри стада. Изучаются пептиды забывания, привыкания, узнавания, раздваивающие личность испытуемого. Сравнительно недавно удалось получить ряд синтетических энкефалинов, влияние которых отличается более высокой эффективностью, чем действие нейропептидов, вырабатываемых организмом.В последние годы большое значение придается ГАМК-ергическим механизмам в процессах памяти. ГАМК и ее аналоги существенно улучшают обучение, образование энграммы, улучшают воспроизведение хранящейся информации. Это используется, в частности, в клинике. Для улучшения ряда интеллектуальных процессов используется аналог ГАМК -- ноотропил. [2]
Все ныне существующие представления и гипотезы о нейрофизиологических основах памяти не являются до конца изученными и доказанными [3]. В этой связи и на сегодняшний день эта проблема интригующе интересна как для физиологов, так и для психологов.
Вопросы для дискуссии: Что происходит в мозге при обучении?
Одни ученые говорят, что происходит активация клеток при откладывании информации в память. Другие утверждают, что есть гены, которые препятствуют откладыванию в память информации. И запоминание происходит только тогда, когда эмоциональные раздражители подавляют работу этих генов-блокаторов. Но точно, как идет этот процесс, пока никто не знает.
Страницы: 1, 2
