Что такое внутренняя память человека внешняя память человека
Долгое время считалось, что память хранится в синапсах - местах контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой. Последние исследования меняют это представление, и все же уверенность, что память хранится в мозге остается. Как на самом деле устроен этот процесс, разобрался "Рамблер".
Мы привыкли думать, что воспоминания находятся где-то в голове, но результаты научных исследований говорят о другом. Ученые выявили области мозга, связанные с восприятием собственной личности и способностью распознавать ложь, а также зоны, руководящие любопытством и тягой к приключениям. Были обнаружены центры аппетита, агрессии, страха, открыты участки, отвечающие за чувство юмора и оптимизм. Ученые даже выяснили, почему любовь «слепа». Оказывается, что материнская и романтическая любовь отключают «критические» функции мозга.
Но поиски участка, управляющего памятью, пока не увенчались успехом. Ученые не могут конкретно указать отдел, который отвечает за хранение воспоминаний. Известный исследователь мозга Карл Лэшли во время эксперимента демонстрировал, что даже после того, как у крысы удалено до 50 процентов мозга, она по-прежнему помнит вещи, которым ее обучили до этого. Любопытно, что нет разницы, какую именно часть мозга удалять – грызуны без правого или левого полушария были способны выполнять выученные ранее действия, как и прежде. Возможно, в этом случае другие участки мозга начинали работать компенсаторно.
С памятью связана еще одна загадка. Компьютерный диск не меняется, и каждый раз выдает одну и ту же информацию, но 98% молекул нашего мозга полностью обновляются каждые двое суток. А это значит, что через каждые два дня мы должны забывать все, что узнали до этого. Не найдя убедительного объяснения эти фактам, доктор биологии Руперт Шелдрейк предположил, что воспоминания располагаются в «пространственном измерении, недоступном для нашего наблюдения».
Согласно Шелдрейку, воспоминания расположены не в какой-то географической точке в нашем мозгу, а в своего рода поле, которое окружает и пронизывает мозг. Сам мозг непосредственно играет роль «декодера» потока информации, производимого каждым человеком при соприкосновении с окружающей средой. В одной из своих статей Шелдрейк сравнивает мозг с телевизором, проводя аналогию для объяснения того, как взаимодействуют разум и мозг.
«Если я сломаю ваш телевизор, то он не сможет принимать отдельные каналы, или же сломаю деталь в нём, так, что вы сможете видеть только изображение, а звук будет отсутствовать – это не доказывает, что звук или изображения находятся внутри телевизора. Это лишь продемонстрирует, что разладилась настройка, поэтому вы больше не можете нормально получать сигнал. Точно также и потеря памяти в результате повреждения мозга не доказывает, что воспоминания скапливаются внутри мозга. В действительности потеря памяти обычно является временной: так, амнезия после сотрясения мозга часто бывает временной. Восстановление памяти очень трудно объяснить, следуя общепринятым теориям: если память была потеряна в результате повреждения тканей, она не должна восстанавливаться. Тем не менее, часто происходит наоборот».
Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.
Информатика. 5 класса. Босова Л.Л. Оглавление
Ключевые слова:
- память человека
- память человечества
- носитель информации
- файл
- папка
Память человека и память человечества
Для того чтобы информация стала достоянием многих людей и могла передаваться последующим поколениям, она должна быть сохранена. Память — самый первый инструмент хранения информации.
Существует память отдельного человека и память человечества. Память человечества, в отличие от памяти отдельного человека, содержит все знания, которые накопили люди за время своего существования и которыми могут воспользоваться ныне живущие люди. Эти знания представлены в книгах, запечатлены в живописных полотнах, скульптурах и архитектурных произведениях великих мастеров.
Изобретённая в 1839 году фотография позволила сохранить для потомков лица людей, пейзажи, явления природы и другие зримые свидетельства прошедших времён.
Человек научился хранить и звуковую информацию. Вначале её сохранение обеспечивалось передачей «из уст в уста» (например, напевами), позднее — с помощью записи нот. В 1877 году был создан первый прибор для записи и воспроизведения звука — фонограф.
В 1895 году в Париже был продемонстрирован первый в мире кинофильм. С той поры человечество получило возможность сохранять образы, воплощённые в движении (танец, жесты, пантомима и пр.).
Современный компьютер может хранить в своей памяти различные виды информации: текстовую, графическую, числовую, звуковую и видеоинформацию.
Дополнительные сведения о том, как хранили информацию раньше, можно найти в электронном приложении к учебнику.
Оперативная и долговременная память
Каждый человек хранит определённую информацию в собственной памяти — «в уме». Вы помните свой домашний адрес, имена, адреса и телефоны близких родственников и друзей. В вашей памяти хранятся таблицы сложения и умножения, основные орфограммы и другие знания, полученные в школе. Собственную (внутреннюю) память человека можно назвать оперативной, потому что содержащаяся в ней информация воспроизводится достаточно быстро. Но так уж устроен человек, что он не может долго хранить большие объёмы информации в собственной памяти: если не закреплять знания постоянными упражнениями, информация очень быстро забывается. Чтобы избежать этого, мы используем записные книжки, справочники, энциклопедии и другие носители информации — внешнюю память. Эту память можно назвать долговременной.
Носитель информации — это любой материальный объект, используемый для хранения на нём информации.
В разное время носителями информации служили: камень, пергамент, папирус и другие материалы, а также изделия из них.
С давних времён до настоящего времени одним из основных носителей информации остаётся бумага.
Свойства бумаги как носителя информации поистине уникальны:
- технология изготовления бумаги достаточно проста и недорога;
- даже тонкая бумага прочна и долговечна;
- бумага очень удобна для нанесения на неё знаков и рисунков с помощью разноцветных красок.
Много интересной информации о носителях информации вы сможете узнать, познакомившись с материалами электронного приложения к учебнику.
Файлы и папки
Программы и данные хранятся на устройствах долговременной памяти в виде файлов. Содержимым файла может быть текст, программа, таблица, рисунок, ведомость и т. д.
Файл — это информация, хранящаяся во внешней памяти компьютера и обозначенная именем.
Имя файла, как правило, состоит из двух частей: собственно имени и расширения. Собственно имя файлу придумывает тот, кто его создаёт. Делать это рекомендуется осмысленно, отражая в имени содержание файла. Имя файла может содержать до 255 символов; в нём можно использовать буквы латинского и русского алфавитов, пробелы и практически все другие символы, имеющиеся на клавиатуре.
Расширение обычно автоматически задаётся программой, в которой вы работаете. Оно сообщает пользователю и компьютеру о том, какого типа информация хранится в файле и какой программой был создан этот файл. Почти всегда расширение состоит из трёх букв латинского алфавита. От имени расширение отделяется точкой.
Например, имя файла расписание.txt говорит о том, что в файле может содержаться текстовая информация о расписании.
Уточните, каких правил при именовании файлов необходимо придерживаться в ОС, установленной на вашем компьютере.
На каждом компьютерном носителе информации может храниться огромное количество файлов — десятки и даже сотни тысяч. Чтобы не возникло путаницы, файлы по определённым признакам группируют в папки.
Папка — это контейнер для файлов.
Каждый файл хранится в папке или во вложенной папке (папка, расположенная внутри папки). Пусть, например, на жёстком диске компьютера записано несколько игр. Игра представляет собой набор файлов. Каждая игра хранится в отдельной папке, при этом все папки с играми для удобства могут быть вложены в одну общую папку с именем «Игры».
Система хранения файлов напоминает хранение большого количества книг в библиотеке (рис. 13).
Рис. 13
Для каждого из вас на жёстком диске создана папка, где будут храниться файлы с вашими текстами и рисунками.
Самое главное
Существует память отдельного человека и память человечества. Память человека можно назвать оперативной, потому что содержащаяся в ней информация воспроизводится достаточно быстро. Записные книжки, справочники, энциклопедии и другие внешние хранилища информации можно назвать долговременной памятью.
Носитель информации — это любой материальный объект, используемый для хранения на нём информации.
Файл — это информация, хранящаяся во внешней памяти компьютера как единое целое и обозначенная именем. Имя файлу придумывает тот, кто его создаёт.
Чтобы не возникло путаницы, файлы по определённым признакам группируются в папки.
Модель рабочей памяти
В 1974 году Алан Бэддели и Грэм Хитч предложили многокомпонентную модель РП, переработав модель кратковременной памяти Аткинсона-Шиффрина. Изначально модель содержала три компонента. Первый компонент — это система контроля над вниманием, называемая центральным исполнителем (ЦИ). ЦИ направляет внимание на информацию, подавляя отвлечение (на нерелевантную информацию и неподходящие действия) и координируя когнитивные процессы при одновременном выполнении множества задач. У ЦИ «в подчинении» находятся две системы временного хранения: фонологическая петля и визуально-пространственный блокнот.
Фонологическая петля — это когнитивная система временного хранения, которая может хранить информацию, представленную в речевой и звуковой форме, с помощью проговаривания про себя (субвокальные повторения). Одним из доказательств этого служит эффект фонологического сходства: слова, со сходным звучанием, запоминаются труднее, чем слова, звучащие по-разному. Представим, что вы хотите запомнить набор терминов. Если слова схожи по звучанию, то это приведет к путанице и плохому результату. Попробуйте запомнить два ряда слов: «код», «год», «кот», «рот» и «солнце», «горячий», «корова», «день». Скорее всего, «производительность» запоминания в первом случае будет хуже. Фонологической петле совсем не важны значения, поэтому человек запоминает ряд из нескольких слов, обозначающих одно и тоже, так же, как и разные слова. В этом заключается отличие рабочей памяти от долговременной. Если увеличить количество слов в последовательности, например до 10, и дать людям запомнить их, то звучание уйдет на второй план, а значение станет намного важней. Таким образом у человека имеется система, которая может хранить информацию путем проговаривания про себя. Она не важна для понимания речи (если вы способны нормально говорить и слышать), однако играет существенную роль в пополнении словарного запаса на раннем этапе обучения чтению, когда нужно удержать в памяти последовательность звуков в точном порядке.
Визуально-пространственный блокнот — это когнитивная система, одновременно хранящая пространственную и визуальную информацию. Визуальная информация включает в себя такие вещи, как цвет и форма, а пространственная — данные о местоположении. Например, использование карты или проектирование здания включает пространственную информацию. Изучение иероглифов, запоминание цвета — это больше визуальное задание. Системы вербальной, пространственной и визуальной информации могут поддерживаться потоками информации, не охватываемыми подчиненными системами (например, тактильные ощущения, семантическая информация, музыкальная информация, эмоциональная составляющая и т. п.).
Так как речь идет о серии потоков восприятия, в 2000 году Бэддели расширил модель, добавив четвертую систему — эпизодический буфер, в котором потоки информации объединяются. У буфера есть несколько измерений: визуальное, пространственное семантическое и перцептивное. Он объединяет их вместе и делает доступными сознанию, связывая всю информацию РП в единое эпизодическое представление. Таким образом эпизодический буфер — это связующие звено между рабочей и долговременной памятью. Если проводить аналогии, то эпизодический буфер чем-то напоминает экран, на который проецируются события.
Память мозга
Память можно определить как способность мозга сохранять и восстанавливать информацию. Очевидно, что работа мозга очень сильно зависит от памяти и ее роль сложно переоценить. Классифицировать память можно по разным критериям. Но нас будет интересовать конкретно разделение по времени хранения информации. Итак, память мозга условно можно разделить на следующие виды:
- Долговременная память;
- Кратковременная память;
- Рабочая память.
Вопросы и задания
Мозг человека – большая загадка, и о том, как устроена наша память, наука тоже знает пока не всё. Но кое-что все-таки известно, и знание, как что работает, поможет максимально успешно управлять своей памятью.
Мы не осознаем, но описанный далее процесс происходит с каждым из нас непрерывно в течение всей жизни. Вот как выглядят процесс запоминания любой информации, с которой мы сталкиваемся, и виды памяти, которые при этом работают.
Забывать – хорошо. Человек не может помнить буквально все, потому что в нормальной ситуации важен процесс вытеснения одной информации другой. Чем быстрее забывается ненужное, тем лучше запоминается важное и актуальное.
1. Мгновенная. Это самый простой и быстрый вид памяти, которым мы пользуемся в каждую секунду своей жизни: увидели – запомнили. Правда, ненадолго – всего на доли секунд. По большому счету памятью это назвать сложно, потому что мы мгновенно запоминаем лишь образ, а не детали.
Срок хранения: мгновения.
2. Кратковременная. Cамый первый, элементарный уровень, на который мы можем поместить конкретную информацию, называется кратковременной памятью. Когда мы что-то услышали, сразу после мы можем воспроизвести это – точно или в общих чертах. Чтобы задействовать следующий вид памяти, нужно применить такой прием, как повторение. На примере это выглядит так: вам продиктовали номер телефона. В следующую секунду, задействовав кратковременную память, вы повторили его. Еще через несколько секунд – забыли. Или отправили информацию дальше на хранение, повторив еще раз (и тем самым закрепив) или записав.
Срок хранения: максимум 20 секунд.
3. Оперативная. В этом виде памяти, которую еще называют рабочей, хранится та информация, которая актуальна для человека прямо сейчас. Об этом процессе мы обычно говорим, что держим что-то в уме. Вечно или хотя бы долгое время «в уме» держать информацию не получится – срок хранения в этом случае ограничен необходимостью: то, с чем мы работаем, будет храниться в памяти до тех пор, пока для этого есть необходимость. Потом оно либо вытесняется более актуальным, либо отправляется на следующий уровень.
Срок хранения: от 40 минут до нескольких суток.
4. Долговременная. Этот вид памяти не ограничен ни объемом, как кратковременная, ни сроком хранения, как все предыдущие, ни качеством запоминания. Тут любая информация может храниться практически вечно. Правда, при соблюдении некоторых условий. Долговременная память – как библиотека, и ее надо поддерживать в порядке, чтобы находить нужную информацию быстро и успешно. Кроме того, за ней нужно ухаживать – периодически обновлять, систематизировать и повторять. Библиотека лишь тогда удобна, когда внутри все разложено по полочкам. Это касается и нашей долговременной памяти.
Срок хранения: не ограничен.
Услышать + записать = напомнить
Есть еще одна классификация памяти, основанная на том, по каким каналам человек получает информацию. Мы, конечно, используем все возможности, однако у разных людей есть свои особенности, связанные с определенными видами памяти.
5. Слуховая: звуки музыки
Казалось бы, слух – основной канал получения информации для большинства людей, однако это не значит, что самый удобный. Многие признаются, что, обладая нормальным слухом, все же плохо воспринимают информацию, которую всего лишь прослушали. А другие – запоминают влет. Таких людей еще называют аудиалами: у них хорошо развита слуховая память. Незаменимое качество для музыкантов, преподавателей, переводчиков-синхронистов и пр.
6. Тактильная: память тела
Если у человека хорошо развита тактильная (она же – осязательная) память, по одному прикосновению, например, к вещи он может вспомнить, как много лет назад касался такой же – и воспроизвести события той минуты в мельчайших деталях. Такие люди часто «пускают в ход» руки, оценивая предметы не только зрительно, но и на ощупь – и чувствуют себя беспомощными, если задействовать память тела не удается.
7. Обонятельная: запахи детства
Иногда запах может пробудить в памяти целые картины из прошлого, даже из далекого детства: лица людей, обстановку комнаты, картины природы, чувства и звуки. Так бывает с людьми, у которых хорошо развита обонятельная память.
8. Зрительная: лучше один раз увидеть
Этот вид памяти – самый востребованный, он хорошо развит у большинства людей. У 60 процентов людей зрение – главный способ получить и запомнить информацию, они лучше всего воспринимают ее «на глаз», например рассматривая или читая. Увидеть один раз им реально лучше, чем сто раз услышать.
9. Вкусовая: секреты специй
В кулинарных телешоу часто проводят так называемый слепой тест: участникам предлагают попробовать блюдо и разобрать его на составляющие, ориентируясь только на свой вкус. Лишь единицы справляются максимально успешно, умудряясь опознать, например, в супе из пары десятков ингредиентов практически все вплоть до специй. У этих людей хорошо развита вкусовая память. Для повара – неоценимый плюс.
10. Механическая: от руки
Некоторым людям (их не так много, как кажется) нужно подключить руки, чтобы запомнить нужную им информацию – например записать ее, если это цифры. Механическая память развита у музыкантов, которые запоминают музыку не только на слух, но и как набор определенных движений.
Так называют память на события, имеющие яркую эмоциональную окраску. Они могут закрепляться в памяти без каких-то усилий со стороны самого человека, а потом воспроизводиться буквально за мгновение – как яркие фотовспышки. При этом хозяин такого воспоминания может вспомнить все в мельчайших деталях, чему сам будет удивлен. В принципе все люди лучше запоминают то, что затронуло эмоции, но эмоциональная память развита у всех по-разному. Считается, чем она лучше, тем чувствительнее хозяин такой памяти – тем сильнее у него развита способность сопереживать и чувствовать других людей – то, что называется эмпатией.
У меня есть компьютер. Думаю, у вас тоже. Общий перечень наших с вами задач, решаемых с помощью компьютера, можно свести к двум основополагающим вещам: хранение и преобразование информации. Головной мозг выполняет схожие функции. Например, фоторецепторные клетки в глазах принимают электромагнитное излучение и преобразуют его в нервный импульс. Мозг обрабатывает эту информацию и на основе нее строит изображение. Помимо функционального сходства, мозг и компьютер имеют и общие структурные черты: у нас тоже есть некоторое подобие процессора и памяти. Причем наша память, как и память компьютера, бывает разных видов. В этой статье пойдет речь о нашем аналоге оперативной памяти и о том, как он работает.
Кратковременная память
Изначально, информация от органов чувств попадает в кратковременную память. Как понятно из названия, она хранится там небольшой промежуток времени. При этом информация от органов чувств фильтруется. В кратковременную память попадает та информация, на которую мы обратили своё внимание. Причем как произвольно, так и под действием каких-либо факторов. Например, обычно мы не обращаем внимание на ощущения от надетой на нас одежды, но если она вызовет дискомфорт, то мы обратим внимание, и эта информация попадет к нам в кратковременную память. Помимо органов чувств, источником информации может являться и долговременная память как итог процесса вспоминания, как целенаправленного, так и спонтанного.
Модель Аткинсона-Шиффрина
В целом идеи о том, что человеческая память не является единой сущностью, возникли ещё в 19 веке. Более конкретная теория взаимодействия между кратковременной и долговременной памятью появилась в середине 20-го века в множественной модели Аткинсона-Шиффрина.
Согласно данной модели, наша память состоит из трех структур:
- Сенсорная память. Это структура, в которой хранится память от органов чувств на протяжении малого количества времени (для визуальной — 0,5 секунд, а для звуковой — 2 секунды);
- Кратковременная память. Как упоминалось выше, в эту структуру попадает информация из сенсорной памяти путем обращения внимания.
- Долгосрочная память. Это структура практически неограниченного объема, которая может хранить информацию вплоть до смерти.
Механизм перехода из кратковременной памяти в долговременную точно не ясен. При этом, способность вспоминать события из прошлого зависят от гиппокампа. К этому выводу пришли Бренда Милнер и Уильям Сковилл, изучая пациента, которому для лечения эпилепсии был удален гиппокамп. Пациент не мог вспомнить, что с ним происходило в прошлом, но при этом другие структуры памяти сохранились. Он помнил факты об устройстве мира, но новые ему выучить было сложно. Также у него отлично работала кратковременная память.
Компьютер как мозг
Текущие развитие процессоров во многом основывается на уменьшении техпроцесса. Время идет и эффективность такого подхода снижается. Возможно ли замена нынешней архитектуры на архитектуру, схожую с мозгом человека? Конечно, в реалиях недостатка знаний о мозге данное сравнение некорректно, но давайте пофантазируем. В чем преимущества мозга перед компьютером? Первое, что приходит на ум — это наличие сознания и способность к творческой деятельности. Но не совсем понятно, в чем разница между ними и их компьютерной симуляцией? Проблему квалиа и подобные вопросы лучше оставить философам и сконцентрироваться на более практических аспектах. Понятно, что в некоторых задачах, зависящих от скорости обработки информации мы проигрываем. Но при этом у мозга множество преимуществ перед современными компьютерами:
- мозг более энергоэффективный: в среднем он потребляет 20–30 Вт;
- мозг лучше справляется с распознаванием образов, речи, потоками сложноустроенной информации;
- мозг пластичен, в отличии от модульной архитектуры компьютера: один отдел может выполнять функции другого (при необходимости);
- работу мозга можно охарактеризовать как параллельную, нет необходимости в тактовом генераторе;
- на основе имеющегося опыта мозг способен к прогнозированию будущих событий;
- мозг невероятно обучаем и адаптивен.
- Абсолютное заимствование у природы не всегда оптимально:
Практика показывает, что лучше заимствовать лучшее, но, как упоминалось выше, недостаток знаний о мозге не позволяет сделать этого.
Облачные серверы от Маклауд быстрые и безопасные.
Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!
Поводом написания данной статьи послужила публикация материала американских неврологов на тему измерения емкости памяти головного мозга человека, и представленная на GeekTimes днем ранее.
В подготовленном материале постараюсь объяснить механизмы, особенности, функциональность, структурные взаимодействия и особенности в работе памяти. Так же, почему нельзя проводить аналогии с компьютерами в работе мозга и вести исчисления в единицах измерения машинного языка. В статье используются материалы взятые из трудов людей, посвятившим жизнь не легкому труду в изучении цитоархитектоники и морфогенетике, подтвержденный на практике и имеющие результаты в доказательной медицине. В частности используются данные Савельева С.В. учёного, эволюциониста, палеоневролога, доктора биологических наук, профессора, заведующего лабораторией развития нервной системы Института морфологии человека РАН.
Прежде, чем преступить к рассмотрению вопроса и проблемы в целом, мы сформулируем базовые представления о мозге и сделаем ряд пояснений, позволяющих в полной мере оценить представленную точку зрения.
Первое что вы должны знать: мозг человека — самый изменчивый орган, он различается у мужчин и женщин, расовому признаку и этническим группам, изменчивость носит как количественный (масса мозга) так и качественный (организация борозд и извилин) характер, в различных вариациях эта разница оказывается более чем двукратной.
Второе: мозг самый энергозатратный орган в человеческом организме. При весе 1/50 от массы тела он потребляет 9% энергии всего организма в спокойном состоянии, например, когда вы лежите на диване и 25% энергии всего организма, когда вы активно начинаете думать, огромные затраты.
Третье: в силу большой энергозатраты мозг хитер и избирателен, любой энергозависимый процесс невыгоден организму, это значит, что без крайней биологической необходимости такой процесс поддерживаться не будет и мозг любыми способами старается экономить ресурсы организма.
Вот, пожалуй, три основных момента из далеко не полного списка особенностей мозга, которые понадобится при анализе механизмов и процессов памяти человека.
Что же такое память? Память – это функция нервных клеток. У памяти нет отдельной, пассивной эноргонезатратной локализации, что является излюбленной темой физиологов и психологов, сторонников идеи нематериальных форм памяти, что опровергается печальным опытом клинической смерти, когда мозг перестает получать необходимое кровоснабжение и примерно через 6 минут после клинической смерти начинаются необратимые процессы и безвозвратно исчезают воспоминания. Если бы у памяти был энергонезависимый источник она могла бы восстановиться, но этого не происходит, что означает динамичность памяти и постоянные энергозатраты на ее поддержание.
Важно знать, что нейроны, определяющие память человека, находятся преимущественно в неокортоксе. Неокортекс содержит порядка 11млрд. нейронов и в разы больше глии. (Глия – тип клеток нервной системы. Глия является средой для нейронов глиальные клетки служат опорным и защитным аппаратом для нейронов. Метаболизм глиальных клеток тесно связан с метаболизмом нейронов, которые они окружают.
Глии, связи нейронов:
Хорошо известно, что в памяти информация хранится разное время, существуют такие понятия как долговременная и кратковременная память. События и явления быстро забываются, если не обновляются и не повторяются, что очередное подтверждение динамичности памяти. Информация определенным образом удерживается, но в отсутствии востребованности исчезает.
Как говорилось ранее, память – энергозависимый процесс. Нет энергии – нет памяти. Следствием энергозависимости памяти является нестабильность ее содержательной части. Воспоминания о прошедших событиях фальсифицируются во времени вплоть до полной неадекватности. Счета времени у памяти нет, но его заменяет скорость забывания. Память о любом событии уменьшается обратно пропорционально времени. Через час забывается ½ от всего попавшего в память, через сутки – 2/3, через месяц – 4/5.
Рассмотрим принципы работы памяти, исходя из биологической целесообразности результатов ее работы. Физические компоненты памяти состоят из нервных путей, объединяющих одну или несколько клеток. В них входят зоны градуального и активного проведения сигналов, различные системы синапсов и тел нейронов. Представим себе событие или явление. Человек столкнулся с новой, но достаточно важной ситуацией. Через определенные сенсорные связи и органы чувств человек получил различную информацию, анализ события завершился принятием решения. При этом человек доволен результатом. В нервной системе осталось остаточное возбуждение – движение сигналов по сетям, которые использовались при решении проблемы. Это так называемые «старые цепи» существовавшие до ситуации с необходимостью запоминать информацию. Поддержания циркуляции разных информационных сигналов в рамках одной структурной цепи крайне энергозатратно. Потому сохранение в пямяти новой информации обычно затруднительно. Во время повторов или схожих ситуациях могут образоваться новые синаптические связи между клетками и тогда полученная информация запомнится на долго. Таким образом, запоминание – это сохранение остаточной активности нейронов участка мозга.
Память мозга – вынужденная компенсаторная реакция нервной системы. Любая информация переходит во временное хранение. Поддержка стабильности кратковременной памяти и восприятия сигналов от внешнего энергетически крайне затратна, к тем же клеткам приходят новые возбуждающие сигналы и, накапливаются ошибки передачи и происходит перерасход энергетических ресурсов. Однако ситуация не так плоха, как выглядит. Нервная система обладает долговременной памятью. Зачастую она так трансформирует реальность, что делает исходные объекты неузнаваемыми. Степень модификации хранимого в памяти объекта зависит от времени хранения. Память сохраняет воспоминания, но изменяет их так, как хочется обладателю. В основе долговременной памяти лежат простые и случайные процессы. Дело в том, что нейроны всю жизнь формируют и разрушают свои связи. Синапсы постоянно образуются и исчезают. Довольно приблизительные данные говорят о том, что этот процесс спонтанного образования одного нейронного синапса может происходить у млекопитающих примерно 3-4 раза в 2-5 дней. Несколько реже происходит ветвление коллатералей, содержащих сотни различных синапсов. Новая полисинаптическая коллатераль формируется за 40-45 дней. Поскольку эти процессы происходят в каждом нейроне, вполне можно оценить ежедневную емкость долговременной памяти для любого из животных. Можно ожидать, что в коре мозга человека ежедневно будет образовываться около 800 млн. новых связей между клетками и примерно столько же будет разрушено. Долговременным запоминанием является включение в новообразованную сеть участков с совершенно не использованными, новообразованными контактами между клетками. Чем больше новых синаптических контактов участвует в сети первичной (кратковременной) памяти, тем больше у этой сети шансов сохраниться надолго.
Запоминание и забывание информации. Кратковременная память образуется на основании уже имеющихся связей. Её появление обозначено оранжевыми стрелками на фрагменте б. По одним и тем же путям циркулируют сигналы, содержащие как старую (фиолетовые стрелки), так и новую (оранжевые стрелки) информацию. Это приводит к крайне затратному и кратковременному хранению новой информации на базе старых связей. Если она не важна, то энергетические затраты на её поддержание снижаются и происходит забывание. При хранении «кратковременной», но ставшей нужной информации образуются новые физические связи между клетками по фрагментам а-б-в. Это приводит к долговременному запоминанию на основании использования вновь возникших связей (жёлтые стрелки). Если информация долго остаётся невостребованной, то она вытесняется другой информацией. При этом связи могут прерываться и происходит забывание по фрагментам в-б-а или в-a (голубые стрелки)."
Из выше сказанного ясно, что мозг динамическая структура, постоянно перестраивается и имеет определенные физиологические пределы, так же мозг чрезмерно энергозатратный орган. Мозг не физиологичен, а морфогенетичен, потому его активности некорректно и неправильно измерять в системах, используемых и применимых в информационных технологиях. Из за индивидуальной изменчивости мозга не представляется возможным делать какие либо выводы обобщающие различные функциональные показатели мозга человека. Математические методы так же не применимы в расчете структурного взаимодействия в работе мозга человека, из за постоянного изменения, взаимодействия и перестраивания нервных клеток и связей между ними, что в свою очередь доводит до абсурда работу американских ученых в исследовании емкости памяти головного мозга человека.
Объем кратковременной памяти
Информация без повторения хранится в кратковременной памяти на протяжении примерно 20 секунд. При этом ее объем однозначно определить очень сложно. Американский психолог Джордж Миллер в своей работе «Магическое число семь плюс-минус два« определил, что человек, как правило, не может запомнить и воспроизвести больше 7±2 объектов (данная характеристика является усредненной и не отрицает существование уникумов, способных запоминать большое количество информации)
Но что такое объект? На основе своих исследований (проверка, сколько человек может запомнить), Миллер приводит следующую характеристику — человек в среднем способен запомнить девять двоичных чисел, восемь десятичных, семь букв алфавита и пять односложных слов. Информационная содержательность этих объектов не столь большая. В этом кроется и следующее различие между кратковременной и долговременной памятью — объем информации. Объектом может являться как слово, так и изображение — например, пейзаж. Но степень его детализации будет определяться объемом кратковременной памяти и вряд ли вы запомните его в деталях без повторения.
Когнитивность
Как работает наш мозг? На столь обширный вопрос есть несколько философский ответ — недостаточно хорошо. Действительно, вы наверняка хотели бы не вспоминать перед сном все свои неудачи и просчеты или не забывать, куда положили ключи. Переформулируем и сузим вопрос: как человеческий мозг воспринимает и использует информацию?
Что дальше?
Попадая в мозг, нервные импульсы преобразуются в соответствующие образы и чувства. Но на данный момент эти образы всего лишь образы. Если человек не умеет читать, то для его мозга текст будет лишь набором закорючек. В психологии есть термин когнитивность. Он отражает способность человека к умственному восприятию и переработке внешней информацию сквозь собственную систему взглядов, зависящую от мышления, памяти, обучения и т. д. Коротко говоря, мозг в течение жизни обучается, получает новую информацию и, в зависимости от текущего типа мышления, багажа знаний и умений, обрабатывает получаемую информацию соответствующим образом.
Что влияет на рабочую память
РП страдает от интенсивного стресса. Это было обнаружено в исследованиях Арнстена и его коллег на разных видах животных. Например, в одном из исследований Арнстен исследует влияние стресса, вызванного шумом, на когнитивные функции префронтальной коры у резус-макак. Экспериментаторы заполняли едой одну из лунок, а затем накрывали их непрозрачным экраном. Через определенные промежутки времени экран убирали, и макаки выбирали одну из лунок (задача с отложенным ответом). После некоторой серии экспериментов подопытных подвергали воздействию непрерывным громким шумом (100-110 Дб) в течении 30 минут перед тестированием. Испытав стресс, животные хуже справлялись с заданием: чаще забывали, в какой лунке находятся лакомства. В ходе исследований выяснилось, что высвобождение физиологически активных веществ, катехоламинов, в префронтальную кору, вызванное стрессом, снижает срабатывание нейронов и емкость памяти. Воздействие хронического стресса может привести к глубоким нарушениями РП. Чем больше стресса в жизни, тем ниже эффективность РП при выполнении простых познавательных задач. Злоупотребление алкоголем также может вызывать нарушения РП из-за повреждения мозга.
Индивидуальные различия в объеме РП в некоторой степени наследуемы. Пока что мало известно о том, какие гены связаны с функционированием РП. В рамках многокомпонентной модели был предложен один ген-кандидат, ROBO1 для гипотетической фонологической петли рабочей памяти. Генетический компонент РП в значительной степени разделяется с таковым для подвижного интеллекта, поэтому исследования связи памяти и генетики возможно поможет также лучше понять работу интеллекта.
Существует несколько гипотез о том, что РП может быть натренирована, например при помощи специальных компьютерных программ или таких задач, как n-назад. Но при этом люди не демонстрируют значительных улучшений в таких активностях, как обучение математике, чтение или выполнение тестов на уровень интеллекта. Если тренировка рабочей памятью интеллекта работает, то скорее всего эффект будет незначительным.
Рабочая память
Рабочая память (РП) — это тип памяти, с помощью которого человек способен сохранять в уме информацию, с которой работает. РП также позволяет комбинировать информацию, полученную от органов восприятия, с долговременной и кратковременной памятью.
Термин «Рабочая память» был введен Джорджем Миллером, Евгением Галантером и Карлом Прибрамом в контексте теории, в которой человеческий ум сравнивался с компьютером. Изначально понятие рабочей памяти не было конкретизировано, поэтому его использовали Ричард Аткинсон и Ричард Шиффрин в своей модели кратковременной памяти. Однако они не сделали акцента на ее функциональной части, поэтому Алан Бэддели и Грэм Хитч переработали их модель. Главное отличие нового взгляда на РП заключалось в том, что кратковременная память может быть разделена на субкомпоненты и что такая система способна на сложные когнитивные действия. На данный момент многие ученые используют концепцию РП в качестве замены или расширения концепции краткосрочной памяти, делая акцент на манипулировании информацией, а не на ее простом хранении.
Получение информации
Информация попадает в наш мозг посредством нервных импульсов, источником которых являются органы чувств. Именно они первыми получают информацию, а также и преобразовывают её в соответствующий импульс. Зрение преобразовывает электромагнитное излучение видимого спектра, осязание — физическое взаимодействие (температура, вибрации, прикосновения и т. п.), слух — механические колебания в среде, обоняние и вкус — воздействие различных веществ на рецепторы. Помимо основных пяти видов чувств, не стоит забывать о вестибулярном аппарате, который отвечает за положение тела в пространстве и направления движения.
Где и как мозг хранит информацию
РП располагается в нескольких частях мозга. С появлением методов визуализации мозга (ПЭТ и фМРТ) определение локализации функций в головном мозге людей значительно упростилось. Обзор многочисленных исследований показывает, что области активации во время задач рабочей памяти, разбросаны по большой части коры. Определение Фонологическая петля расположена главным образом в области между височной и теменной долями левого полушария. Процесс повторения информации по большей части включает лобную область, известную как центр Брока.
Визуально-пространственная система вовлекает в основном правое полушарие, однако она может простираться и до затылочных долей, в направлении к задней части мозга. Эта область задействуется в визуальных изображениях. Более центральные теменные области ответственны за пространственную информацию.
Сам факт активации каких-то областей мозга вовсе не означает, что именно там хранится информация. В этом заключается одна из проблем использования функциональной визуализации для понимания работы памяти. При изучении какой-либо когнитивной задачи ученые наблюдают активность области, но не знают, действительно ли она необходима для нее. Представьте, что вы обращается к информации в памяти компьютера и получаете её на экране. Вы узнаете, что было в хранилище и какие подсистемы были задействованы для отображения информации. Но где конкретно хранилась информация и как она была извлечена вам не известно. Пока что в научном сообществе нет консенсуса о том, как точно устроена и функционирует память.
Читайте также: