Пристрій та робота пам'яті людини
Пам'ять — це одне з найдивовижніших та загадкових явищ у світі науки та психології. Разом з експертом розуміємось на її устрої, видах та способах поліпшення.
Олександр Павлов,
викладач біології у Домашній школі Фоксфорда
Що таке пам'ять
У найбільш загальному сенсі пам'ять — це здатність нашого мозку зберігати інформацію про минулий досвід, події та переживання, а потім використовувати її для формування сьогодення та прогнозування майбутнього. Пам'ять – основа нашої особистості, ідентичності та досвіду. Без неї ми могли б існувати як індивідууми. Яскравим доказом є нейродегенеративні порушення, які підривають діяльність мозку в одній з його областей — корі або підкіркових структурах — і приводять людину в стан забуття.
Пам'ять може бути класифікована і за іншими параметрами, такими як обсяг, точність та тривалість зберігання інформації. Деякі люди мають феноменальну пам'ять, у той час як інші зазнають труднощів із запам'ятовуванням навіть простих речей. Проте пам'ять є невід'ємною частиною нашого життя. Вона відіграє ключову роль у розвитку, навчанні та адаптації людини до навколишнього світу.
Як влаштовано пам'ять людини
Питання, слід розглядати пам'ять як єдину систему чи треба розділити їх у багато підсистем, став однією з головних суперечок у когнітивної психології у середині 1960-х років. За цей час почали накопичуватись свідчення на користь дихотомії. Піонерами в галузі досліджень пам'яті стали Річард Аткінсон та Річард Шифрин. Вони запропонували систему, що складається з трьох основних компонентів: сенсорної, робочої та довгострокової пам'яті.
Сенсорна пам'ять є приймачем інформації з навколишнього середовища. Вона включає підсистеми для кожного з наших почуттів, а також характеризується короткою тривалістю зберігання.
Робоча, або оперативна, пам'ять активніша: вона втручається в короткострокове зберігання та обробку інформації.
Довгострокова пам'ять - це кінцевий етап системи, куди інформація переходить для тривалого зберігання і залишається там протягом тривалого часу Довгострокова пам'ять має практично необмежену ємність і може містити дані про наші знання, досвід, події та навички. декларативну, або фактичну, пам'ять, що відноситься до зберігання фактів та подій, та процедурну, або навику, пам'ять, яка відповідає за запам'ятовування навичок та процедур.
Це дуже лаконічна модель пристрою пам'яті, достатня для розуміння. Але цього мало, щоб пояснити всі нюанси та хитросплетіння нашого мозку та його функцій. років минулого століття кинули всі сили на пошуки способів розширити концепцію пам'яті та пояснити нові накопичені дані.
Так, в 1974 році Алан Бедделі і Грем Хітч запропонували нову модель, яка не втрачає своєї актуальності і обростає деталями.
Центральний виконавчий компонент відповідає за координацію діяльності інших компонентів робочої пам'яті та управління їхньою активністю.Фонологічна петля використовується для тимчасового зберігання слухової інформації, наприклад звуків, голосів та музики. Візуально-просторове сховище – короткочасна пам'ять для зорової інформації. Епізодичний буфер збирає інформацію з різних сенсорних областей та формує єдиний образ на деякий час.
Це далеко не всі моделі пам'яті. Існує ще мінімум 8–10 робочих концепцій, але жодна з них поки що не пояснює до кінця, як же функціонує пам'ять.
Однак про існування кількох типів пам'яті можна говорити з певністю. Кожен тип пам'яті виконує свою функцію у процесі запам'ятовування та відтворення інформації.
Короткочасна пам'ять
Короткочасна пам'ять дозволяє нам утримувати інформацію на короткий термін, необхідний її обробки та прийняття рішення.
Довготривала пам'ять
Довготривала пам'ять, навпаки, служить для довгострокового зберігання інформації, яка може бути затребувана через тривалий час.
Крім того, існують різні види пам'яті, такі як зорова, слухова та тактильна, які відповідають за запам'ятовування різних типів інформації.
Як формуються спогади
Однозначної відповіді на це питання наука не має. На сьогоднішній день є кілька варіантів або, швидше, рівнів, на яких формуються спогади. Для початку це рівень нейронів, які мають так звану синаптичну пластичність. Цей процес включає зміну сили синаптичних зв'язків між нейронами, що відображає зміни в їх активності.
Синаптична пластичність реалізується різними шляхами: це може бути збільшення чи зменшення кількості синапсів, зміна ефективності передачі сигналу через синапс та зміна властивостей іонних каналів на мембрані нейрона. Все це призводить до того, що нейрони стають більш менш активними у відповідь на певні стимули, що в результаті формує спогади.
Наприклад, коли ми щось вчимо, у мозку формуються нові зв'язки між нейронами. Коли згадуємо матеріал, зв'язку викликають активацію нейронів. Очевидно, синаптична пластичність грає одну з ключових ролей у формуванні та зберіганні спогадів у мозку.
Наступний рівень - це великі об'єднання нейронів у різних галузях мозку, які формують його відділи. Сюди відносяться гіпокамп, мигдалики, префронтальна кора та інші частини. Кожен спогад складається із сенсорних, емоційних та поведінкових компонентів, які активують взаємопов'язані нейронні мережі. Сенсорні спогади виникають у результаті обробки сенсорної інформації, що надходить від органів чуття. Вони кодуються як нейронних патернів, що становлять характеристики сенсорного стимулу. Ці спогади зберігаються у первинних і вторинних областях кори великих півкуль, де можуть бути активовані відповідними стимулами.
Емоційні спогади пов'язані з активацією лімбічної системи та гіпокампу, які відповідають за кодування та обробку емоційної інформації. Ці області мозку також беруть участь у формуванні асоціативних спогадів, коли інформація пов'язується з спогадами, що вже існують.Поведінкові спогади є накопичені знання у тому, як виконувати певні дії чи реагувати зовнішні стимули.
Складність у виявленні закономірностей роботи пам'яті полягає у кількості нейронів, що утворюють ділянки мозку, і ще, навіть більшою мірою, у кількості зв'язків, які ці нейрони утворюють між собою. Деколи важко простежити всі ланцюжки взаємодій і скласти повну картину. Тому вчені займаються окремими, дуже вузькими питаннями в широкій сфері досліджень пам'яті. На сьогодні накопичено величезний масив даних, які поки що не вдалося звести в єдину концепцію. Це важко виконати фізично. Однак у людства виник штучний інтелект. Можливо, найближчими роками його обчислювальні потужності дозволять проаналізувати всі виконані за десятки років дослідження.
Як перевірити свою пам'ять
Багато людей далекі від фундаментальної науки і водночас гостро потребують міцної пам'яті. Як виміряти її резерви і за необхідності розширити?
Сенс усіх методів перевірки меж своєї пам'яті зводиться до запам'ятовування певних одиниць інформації, а далі варіації на тему, який час вони запам'яталися чи як довго людина може утримувати в голові. Ось лише деякі із способів оцінки.
1. Запам'ятовування та відтворення списку слів
Це легкий та ефективний метод оцінки короткочасної пам'яті. Людина слухає список із 10–20 слів, а потім повторює їх у тому ж порядку. Чим більше слів може запам'ятати і відтворити, краще його короткочасна пам'ять.Як правило, старшокласники успішніше справляються з цим завданням порівняно з дорослими людьми, професія яких не пов'язана з постійною обробкою нової інформації.
2. Запам'ятовування чисел або символів
Ще один простий метод перевірки короткочасної пам'яті полягає у запам'ятовуванні чисел чи символів. Людині показують ряд чисел або символів, а потім їй потрібно відтворити їх у правильному порядку. Це допомагає оцінити його здатність зберігати інформацію на короткий час.
3. Згадування недавніх подій
Метод дозволяє оцінити довгострокову пам'ять. Людину просять згадати нещодавні події, наприклад зустріч із друзями, перегляд фільму чи читання книги. Чим більше деталей він може згадати, тим краще його довгострокова пам'ять.
4. Метод впізнавання об'єктів
Метод використовується для оцінки довгострокової пам'яті і включає впізнавання об'єктів. Людина дивиться на об'єкт, наприклад картинку, і потім його просять дізнатися про цей об'єкт серед інших схожих.
Як покращити пам'ять та роботу мозку
Є прості правила, як зберігати працездатність пам'яті: потрібно збалансовано харчуватися, дотримуватися режиму сну та неспання, а також уникати тривалого впливу негативного стресу на організм.
Але, крім усього іншого, пам'ять потребує тренування, подібно до того, як люди вправляють свої м'язи або навички листа. Навчання у школі можна сприймати як тривале тренування пам'яті. Займатися необхідно, щоб сформувати достатню кількість зв'язків у мозку, які успішно забезпечуватимуть роботу пам'яті, уваги, мислення та інших інтелектуальних процесів.У школі проходять так багато різноманітних наук насамперед для того, щоб розвивати структури мозку, і вже в процесі навчання хлопці виявляють інтерес і схильність до чогось конкретного.
Вчитися можна по-різному, очевидно — багаторазове повторення матеріалу. Це робочий спосіб, хоча довгий та нудний. А можна використати мнемонічні техніки.
Вправи, що покращують роботу мозку
Відмінна вправа для покращення роботи мозку – техніка «Гачки». Ми не вважаємо цифри та числа чимось значимим і конкретним, тому запам'ятовувати списки предметів буває складно, особливо коли їх більше десяти. Метод пропонує нам створити образи для чисел від 1 до 20. Уявіть, як одиниця перетворюється на воскову свічку з підтіканнями та яскравим полум'ям нагорі. Тепер ваш порядковий номер списку це не голий образ, а конкретний предмет-свічка. Якщо вам потрібно запам'ятати щось під цифрою 1, ви за допомогою асоціацій зможете пов'язати цей предмет із образом свічки.
Намалюйте на аркуші паперу 10 цифр у вигляді конкретних, добре відомих вам предметів або знайдіть готові варіанти в інтернеті. Потім виберіть 10 випадкових слів та зв'яжіть їх зі своїми образами цифр. Чим більш фантастичними та яскравими будуть ваші асоціації, тим краще ви запам'ятаєте слова.
Цей метод дозволяє досить швидко формувати послідовні списки в голові, а найголовніше ви зможете орієнтуватися і тримати в пам'яті всі запам'ятані предмети. Розвивайте свою пам'ять і зберігайте в ній найяскравіші та найтепліші спогади.
Види пам'яті. Як ми зберігаємо інформацію
Людська пам'ять пов'язана із системами організму, з функціональністю та видами діяльності.Коли ви пишете, піднімаєтеся сходами, навчайте вірш — включаються різні відділи мозку. Пам'ять ділиться за тривалістю збереження інформації та за тим, як запам'ятовується матеріал. Образно пам'ять нагадує завод, де дії машин та людей створюють ланцюжок. Щоб процес приносив задоволення і людина робила успіхи в роботі та навчанні, потрібно знати свої сильні сторони в тому чи іншому вигляді пам'яті. Найшвидший спосіб цього досягти – пройти курс, який гарантує розвиток пам'яті та уваги.
Яка пам'ять відповідає за збереження інформації?
1. Миттєва пам'ять триває 0,1-0,5 секунд: ви їдете в автобусі і побачили нову вивіску або перехожого. Сприйняття побаченого чи почутого органами чуття: мозок фіксує сам факт без ознак. Якщо інформація непотрібна, то мозок просто стирає її.
2. Короткочасна пам'ять утримує образ протягом 20 секунд. У цій пам'яті образ з'являється ознаки. Через 5 секунд людина здатна сказати, якого кольору вивіска, якого віку перехожий.
Як тренувати короткочасну пам'ять? Звертати увагу на деталі. Наприклад, запам'ятовувати, у що одягнені люди в автобусі, їхні голоси та риси осіб. І через якийсь час намагатимуться відновити ці деталі. Це легка вправа, вона потребує багато часу. Також у цьому допоможе тренування пам'яті онлайн.
Люди з гарною короткочасною пам'яттю стають цікавими співрозмовниками та ораторами, тому що здатні швидко знаходити відповідь на питання та імпровізувати у розмові, не робити довгих пауз.
3. Оперативна пам'ять зберігає інформацію, доки людина виконує завдання.Наприклад, у школі дитина вирішувала завдання з алгебри, після випуску пішла до гуманітарного університету і тепер не пам'ятає способів вирішення математичних завдань. Оперативна пам'ять зберігала цю інформацію, поки вона була потрібна.
4. Довготривала пам'ять. Ви запам'ятали вірш у школі та вільно розповідаєте його як через рік, так і через 30 років — за це відповідає довготривала пам'ять. Якщо людина регулярно відтворює вивчений матеріал, він зберігається у довгостроковій пам'яті. Що важливо: інформація, яка потрапила до довготривалої пам'яті, відновлюється навіть після травм.
Як ми сприймаємо та запам'ятовуємо?
За способом запам'ятовування пам'ять поділяється на:
- образну: слухову, зорову, смакову, нюхову, тактильну, відчутну;
- моторна;
- емоційну;
- логічну.
1. Образна пам'ять. Практично немає людей, які однаково добре запам'ятовували б на слух, за смаком, візуально та запахом. Тренувати образну пам'ять легше, ніж здається. Якщо людина погано запам'ятовує на слух, то їй лише потрібно регулярно слухати аудіокниги, вивчати вірші в аудіо або запам'ятовувати послідовність різних звуків. Розвинути зорову пам'ять можна за допомогою малюнків: запам'ятовувати послідовність картинок, дивитися кілька секунд на картку і за хвилину згадувати, що ви побачили.
2. Моторна пам'ять. Чому дитина після першого кроку не забуває, як ходити? За це відповідає моторна пам'ять, за допомогою якої все тіло людини пам'ятає, як потрібно ходити, друкувати на клавіатурі і т.д. буд.
Після тяжкої травми людина із втратою пам'яті забуває родичів, навіть своє ім'я, але якщо дати їй ручку — згадає підпис.За допомогою моторної пам'яті люди вчаться ходити заново, їздити велосипедом через 20 років і т.д.
Розвивати моторну пам'ять допоможуть все ті ж регулярні тренування. Навіть фітнес — і той потребує повторення. технікою, а потім вже розслаблюємося, тому що тіло відтворює рухи на автоматі.
3. Емоційна пам'ять. Цей вид пам'яті тісно пов'язаний з психологією.
4. Логічна пам'ять. Людина запам'ятовує інформацію блоками. Наприклад: не просто продовольчий ринок, а де знаходиться, що там продається, які ціни, у якого продавця краще купити м'ясо і т.д.
Цей вид пам'яті з віком слабшає більше за інших. Тобто людина після першого походу може не запам'ятати точний маршрут, скільки коштує м'ясо та ін.
P.S. Для викладачів, лікарів, продавців та представників ін. Професій, де запам'ятовувати потрібно багато, зі слабкою логічною пам'яттю ніяк. З її допомогою нова інформація пов'язується зі старою і швидше засвоюється. к. новий матеріал лягає мертвим вантажем.
Крім віку на логічну пам'ять впливає і харчування, і ритм життя, і вид роботи, і навіть хвороби та стрес. Тому після 30 років лікарі рекомендують тренувати пам'ять.
Докладніше про те, що впливає на запам'ятовування і як тренувати пам'ять, дізнайтеся в наступній статті.
Механізми та принципи роботи пам'яті головного мозку людини
Приводом написання цієї статті послужила публікація матеріалу американських неврологів на тему вимірювання ємності пам'яті головного мозку людини і представлена на GeekTimes днем раніше.
У підготовленому матеріалі постараюся пояснити механізми, особливості, функціональність, структурні взаємодії та особливості роботи пам'яті. Так само, чому не можна проводити аналогії з комп'ютерами у роботі мозку та вести обчислення в одиницях вимірювання машинної мови. У статті використовуються матеріали взяті з праць людей, що присвятили життя нелегкій праці у вивченні цитоархітектоніки та морфогенетиці, підтверджений на практиці та які мають результати у доказовій медицині. Зокрема, використовуються дані Савельєва С.В. вченого, еволюціоніста, палеоневролога, доктора біологічних наук, професора, завідувача лабораторії розвитку нервової системи Інституту морфології людини РАН.
Перш ніж почати розгляд питання і проблеми загалом, ми сформулюємо базові ставлення до мозку і зробимо низку пояснень, дозволяють у повною мірою оцінити представлену думку.
Перше що ви повинні знати: мозок людини - наймінливіший орган, він відрізняється у чоловіків і жінок, расовій ознакі та етнічним групам, мінливість носить як кількісний (маса мозку) так і якісний (організація борозен і звивин) характер, у різних варіаціях ця різниця виявляється більш ніж дворазовою.
Друге: мозок – найенерговитратніший орган у людському організмі. При вазі 1/50 від маси тіла він споживає 9% енергії всього організму у спокійному стані, наприклад, коли ви лежите на дивані та 25% енергії всього організму, коли ви активно починаєте думати, величезні витрати.
Третє: через велику енерговитрату мозок хитрий і вибірковий, будь-який енергозалежний процес невигідний організму, це означає, що без крайньої біологічної необхідності такий процес не підтримуватиметься і мозок у будь-який спосіб намагається економити ресурси організму.
Ось, мабуть, три основні моменти далеко не повного списку особливостей мозку, які знадобиться при аналізі механізмів і процесів пам'яті людини.
Що таке пам'ять? Пам'ять – це функція нервових клітин. У пам'яті немає окремої, пасивної енергіїневитратної локалізації, що є улюбленою темою фізіологів та психологів, прихильників ідеї нематеріальних форм пам'яті, що спростовується сумним досвідом клінічної смерті, коли мозок перестає отримувати необхідне кровопостачання та приблизно через 6 хвилин після клінічної смерті починаються незворотні процеси та безповоротно зникають спогади. Якби у пам'яті був енергонезалежне джерело вона могла б відновитися, але цього не відбувається, що означає динамічність пам'яті та постійні енерговитрати на її підтримку.
Важливо знати, що нейрони, що визначають пам'ять людини, знаходяться переважно у неокортоксі. Неокортекс містить близько 11млрд. нейронів та в рази більше глії. (Глія – тип клітин нервової системи. Глія є середовищем для нейронів гліальні клітини є опорним і захисним апаратом для нейронів. Метаболізм гліальних клітин тісно пов'язаний з метаболізмом нейронів, які вони оточують.
Добре відомо, що в пам'яті інформація зберігається різний час, існують такі поняття, як довготривала та короткочасна пам'ять.Події та явища швидко забуваються, якщо не оновлюються та не повторюються, що чергове підтвердження динамічності пам'яті. Інформація певним чином утримується, але без затребуваності зникає.
Як говорилося раніше, пам'ять – енергозалежний процес. Немає енергії – немає пам'яті. Наслідком енергозалежності пам'яті є нестабільність її змістовної частини. Спогади про події фальсифікуються в часі аж до повної неадекватності. Рахунки часу пам'яті немає, але його замінює швидкість забування. Пам'ять про будь-яку подію зменшується обернено пропорційно часу. Через годину забувається ½ від усього, що потрапив у пам'ять, через добу – 2/3, через місяць – 4/5.
Розглянемо принципи роботи пам'яті, з біологічної доцільності результатів її. Фізичні компоненти пам'яті складаються з нервових шляхів, що поєднують одну або кілька клітин. У них входять зони градуального та активного проведення сигналів, різні системи синапсів та тіл нейронів. Уявімо подію чи явище. Людина зіткнулася з новою, але досить важливою ситуацією. Через певні сенсорні зв'язки та органи чуття людина отримала різну інформацію, аналіз події завершився прийняттям рішення. При цьому людина задоволена результатом. У нервовій системі залишилося залишкове збудження – рух сигналів мережами, які використовувалися під час вирішення проблеми. Це так звані «старі ланцюги», які існували до ситуації з необхідністю запам'ятовувати інформацію. Підтримка циркуляції різних інформаційних сигналів у межах однієї структурної ланцюга вкрай энергозатратно. Тому збереження в п'яти нових інформації зазвичай важко.Під час повторів чи схожих ситуаціях можуть утворитися нові синаптичні зв'язки між клітинами і тоді отримана інформація запам'ятається довго. Отже, запам'ятовування – це збереження залишкової активності нейронів ділянки мозку.
Пам'ять мозку – вимушена компенсаторна реакція нервової системи. Будь-яка інформація переходить у тимчасове зберігання. Підтримка стабільності короткочасної пам'яті та сприйняття сигналів від зовнішнього енергетично вкрай затратна, до тих же клітин приходять нові збуджуючі сигнали і накопичуються помилки передачі і відбувається перевитрата енергетичних ресурсів. Однак ситуація не така погана, як виглядає. Нервова система має довготривалу пам'ять. Найчастіше вона так трансформує реальність, що робить вихідні об'єкти невпізнанними. Ступінь модифікації об'єкта, що зберігається в пам'яті, залежить від часу зберігання. Пам'ять зберігає спогади, але змінює їх, як хочеться власнику. В основі довгострокової пам'яті лежать прості та випадкові процеси. Справа в тому, що нейрони все життя формують та руйнують свої зв'язки. Синапси постійно утворюються та зникають. Досить приблизні дані говорять про те, що цей процес спонтанного утворення одного нейронного синапсу може відбуватися у ссавців приблизно 3-4 рази на 2-5 днів. Дещо рідше відбувається розгалуження колатералей, що містять сотні різних синапсів. Нова полісинаптична колатераль формується за 40-45 днів. Оскільки ці процеси відбуваються в кожному нейроні, можна оцінити щоденну ємність довготривалої пам'яті для будь-якої з тварин. Очікується, що в корі мозку людини щодня утворюватиметься близько 800 млн. чоловік.нових зв'язків між клітинами та приблизно стільки ж буде зруйновано. Довготривалим запам'ятовуванням є включення до новоствореної мережі ділянок з абсолютно не використаними, новоствореними контактами між клітинами. Що більше нових синаптичних контактів бере участь у мережі первинної (короткочасної) пам'яті, то більше в цій мережі шансів зберегтися надовго.
Запам'ятовування та забування інформації. Короткочасна пам'ять утворюється виходячи з вже існуючих зв'язків. Її поява позначено оранжевими стрілками фрагменті б. По одних і тих шляхах циркулюють сигнали, що містять як стару (фіолетові стрілки), так і нову (помаранчеві стрілки) інформацію. Це призводить до вкрай витратного та короткочасного зберігання нової інформації на базі старих зв'язків. Якщо вона не важлива, то енергетичні витрати на її підтримку знижуються і відбувається забування. При зберіганні «короткочасної», але необхідної інформації утворюються нові фізичні зв'язки між клітинами за фрагментами а-б-в. Це призводить до довготривалого запам'ятовування на підставі використання зв'язків, що знову виникли (жовті стрілки). Якщо інформація довго залишається незатребуваною, вона витісняється іншою інформацією. При цьому зв'язки можуть перериватись і відбувається забування за фрагментами в-б-а або в-a (блакитні стрілки).
З вище сказаного ясно, що мозок динамічна структура, що постійно перебудовується і має певні фізіологічні межі, так само мозок надмірно енерговитратний орган. Мозок не фізіологічний, а морфогенетичний, тому його активності некоректно і неправильно вимірювати в системах, що використовуються та застосовуються в інформаційних технологіях.Через індивідуальної мінливості мозку неможливо робити якісь висновки узагальнюючі різні функціональні показники мозку людини. Математичні методи так само не застосовні у розрахунку структурної взаємодії у роботі мозку людини, через постійної зміни, взаємодії та перебудови нервових клітин та зв'язків між ними, що у свою чергу доводить до абсурду роботу американських учених у дослідженні ємності пам'яті головного мозку людини.
