Как работает Ваша память (физиологические механизмы)...

Человек, как наиболее сложный организм на нашей планете, обладает рядом когнитивных, высших функций. К наиболее важным можно отнести восприятие, мышление, речь, воображение. Они позволяют нам взаимодействовать друг с другом и с миром, развиваться и достигать успеха, действовать и творить, обмениваться информацией и влиять. Но одна из функций является связующей и поэтому, на мой взгляд, наиболее значимой – это память.

Ее важность связана с тем, что, во-первых, именно память делает человека из индивида («одно из») в уникальную индивидуальность («единственного»). Ведь только накапливая опыт, сохраняя его в памяти, человек приобретает своеобразные, свойственные только ему черты, характер и поведение.

А во-вторых, память связывает прошлое человека с его будущим. Ведь мы принимаем решения, ставит новые цели, достигаем успеха, во многом с помощью нашего прошлого опыта. Т.е. сохраненная в памяти информация влияет на то, что мы будем делать в будущем, кем можем стать.

И в-третьих, память является промежуточным звеном между перцептивными (ощущениями, восприятием) и интеллектуальными (мышление, воображение, речь) функциями. Она является неким буфером, в который попадает воспринимаемая информация, и из которой берутся знания для обработки, принятия решений, постановки целей и создания изменений, как в самом человеке, так и в его окружении.

Поэтому в данной статье я наиболее подробно рассмотрю память с разных сторон и особенно затрону внутренние, физиологические механизмы ее функционирования для того, чтобы стало более понятно, как она работает и как влияет на нашу жизнь.

‎

Понятие памяти

Итак, для начала разберемся с основными характеристиками памяти.

Память – это свойство нервной системы, позволяющее сохранять информацию о событиях внешнего мира и реакциях организма на эти события, а также воспроизводить и забывать эту информацию [1].

Память формируется под влиянием внешних факторов: воздействий, событий, образования, воспитания, культуры. Но вся воспринимаемая информация проходит фильтрацию и обработку через волю и сознание человека. В результате в память попадает только то, что человеку действительно нужно и важно сейчас, и что может надолго в ней остаться.

От памяти зависят способности человека к обучению, формированию знаний, умений и навыков, необходимых для жизни в изменяющихся условиях окружающей среды. Если бы не было памяти, то человек каждый раз видя предмет, заново изучал его, т.к. не запомнил результатов своих исследований в прошлый раз.

Также память участвует в прогнозировании будущего и воображении несуществующего. Это можно сравнить с «нарезанием» воспоминаний, перетасовкой фрагментов и их склеиванием.

И еще память необходима для самоидентификации индивидуума. С ее помощью человек может изучить самого себя, своё поведение, обнаружить свои сильные и слабые стороны. Это помогает человеку найти свой жизненный путь, свою профессиональную сферу, в которой он будет наиболее успешен.

По своему содержанию различают следующие виды памяти:

1. Наглядно-образная. Хранит информацию в виде визуальных образов.

2. Эмоциональная. Хранит воспоминания о событиях, вызвавших яркие положительные или отрицательные эмоции.

3. Двигательная. Хранит моторные навыки, отвечающие за ходьбу, мимику, ловкость, точность движений.

4. Словесно-логическая. Хранит языковые структуры, используемые в речи: слова, числа, знаки, предложения, тексты.

 

Память в разных научных дисциплинах

До сих пор не существует единой теории памяти. Её активно изучают в разных областях науки – психологии, биологии, физиологии, медицине, педагогике, технике. И в каждой из них её трактовка и объяснение отличается.

Так, в биологии и анатомии, память – это сложный физиологический процесс, связанный с приобретением человеком индивидуального жизненного опыта [5]. Биологи изучают анатомические и возрастные особенности памяти, различные расстройства памяти (амнезия, влияние алкоголя, наркотиков и т.п.) и способы ее улучшения (витамины, лекарства).

В психологии, память – это познавательный процесс, включающий в себя запоминание, сохранение, воспроизведение и забывание информации [3]. Эта область считается самой древней, которая изучает память. Наиболее популярными направлениями считаются ассоциативная психология и гештальт-психология. Психологи активно исследуют психологические факторы, влияющие на память (беспокойство, стресс, депрессия и т.п.), а также ищут способы лучшего запоминания информации (мнемотехники) в разном возрасте.

В медицине, память - это общебиологическое свойство фиксации, хранения и извлечения информации, являющееся одной из высших функций мозга [2]. Основной упор исследований в этой области делается на различные травмы и болезни, приводящие к нарушению работы памяти (сотрясение мозга, болезнь Альцгеймера…), и поиску способов их лечения, как медикаментозные, так и хирургические.

В педагогике, память – это запоминание, сохранение и воспроизведение индивидом его опыта [6]. Педагоги ищут наиболее эффективные методы для обучения человека начиная с 1 года, когда у ребенка начинает развиваться речь. Также в этой области производятся исследования влияния возрастных изменений на процесс обучения и определение наилучших методов для каждой возрастной категории.

В истории – это набор передаваемых из поколения в поколение исторических сообщений, мифов и легенд [4]. М. Хальбвакс понимает память не как сумму воспоминаний отдельных людей, а как некое коллективное, культурное произведение, развивающееся под влиянием семьи, религии и социальной группы через языковые структуры, повседневные жизненные практики и общественные институты. В аналогичной интерпретации можно понимать концепцию К. Юнга о коллективном бессознательном, как памяти группы людей обусловленной общей для них культурой и бытом.

В технических науках, кибернетике и информатике, память – это физическое устройство хранения информации, зависящее или нет от наличия электроэнергии, позволяющее записывать и читать информацию [11]. Главная задача в данной области – это увеличение объема физических носителей и увеличение скорости операций записи и чтения.

Наиболее углубленные исследования проводятся в нейрофизиологии, к которым подключилась биохимия. Рассмотрим подробнее понятие памяти и результаты исследований в этих областях.

 

Механизмы памяти

Физические основы памяти интересовали ученых очень давно. Но только в 20 веке, в связи с научно-техническим прогрессом, появлением новых инструментов, исследований и теорий, стало формироваться современное, более ясное представление о том, как работает память человека и животных. Хотя, как было сказано ранее, единой теории памяти до сих пор не создано.

Так, в 1950-х года канадский нейрофизиолог У. Пенфилд, изучая эпилепсию, доказал, что высшие мыслительные функции человека, включая память, осуществляются в коре головного мозга, которая имеет толщину всего 3 мм [7].

Далее, эксперименты американца К. Лэшли в начале 1960-х годов показали, что в коре нет определенных областей, где сохраняется информация, а она как бы «дублируется» по всему объему коры головного мозга.

Позднее было установлено, что анатомически память находится не только в коре головного мозга, но еще в лимбической системе и мозжечке [3]. А основная часть нейрофизиологической деятельности, определяющей работу памяти, происходит в гиппокампе – парной извилине в основании височной доли. Он служит неким "фильтром", пропускающим действительно важную информацию из кратковременной памяти в долговременную [7].

В гиппокампе содержится большое количество ацетилхолина – основного нейромедиатора, участвующего в переносе импульсов при запоминании. Его роль можно сравнить с бензином для автомобиля. Недостаток ацетилхолина (например, при болезни Альцгеймера) приводит к существенному ухудшению памяти, особенно кратковременной.

Далее было установлено, что прохождение любого нервного импульса через определенную группу нейронов оставляет после себя электро-химический след [10]. Он облегчают вторичное прохождение импульса по «знакомому» пути (как протоптанная тропинка в лесу).

Исследования этих процессов привели к выводу, что память возникает вследствие возникновения физических, химических и морфологических изменений в нервной системе, названных энграммами [2]. Они оказывают влияние на рефлекторную деятельность, позволяют организму адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды и ко всему разнообразию действующих раздражителей. Т.е. формируют индивидуальность организма.

Еще в 1950-х годах, шведский биохимик Г. Хиден установил, что долгосрочная память формируется при повышении содержания РНК в ядре нейронов [10]. Так, при обучении определенным навыкам повышается содержание РНК в нейронах соответствующих нервных центров. Т.е. главными нейрохимическими субстратами памяти являются молекулы РНК, в которых кодируется информация, после чего они становятся более чувствительны к определенным импульсам (резонирует, узнает его). Это, в свою очередь, приводит к изменению протекающих в нейронах процессов возбуждения и торможения. Поэтому РНК считается основой онтогенетической, индивидуальной памяти, в отличие от ДНК – филогенетической, наследственной памяти.

В 1980-х годах физиологи Р. Галамбос и А. И. Ройтбак также установили участие глиальных клеток (олигодендроцитов) в формировании долгосрочной памяти. При обучении в них усиливается синтез миелина, окутывающий отростки нейронов, тем самым увеличивая их проводимость, что повышает скорость передачи импульсов между нейронами.

В 2000 году американские биохимики Джерри Йину и Тиму Талли установили, что за образование долговременной памяти ответственен белок под названием CREB. И в том же году американцы Пол Грингард и Эрик Кендел и швед Арвид Карлссон получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за исследования механизмов медленной синаптической передачи нервных импульсов. Им удалось окончательно подтвердить, что память большинства живых существ работает благодаря действию так называемых нейротрансмиттеров – особых веществ, изменение концентрации которых в синапсах приводит к образованию несущего информацию импульса.

В отличие от быстрых эффектов нейромедиаторов, действие нейротрансмиттеров – дофамина, норадреналина и серотонина, развивается за секунды и даже часы. Данные вещества часто вовлечены не в передачу быстрых сигналов для движения или речи, а в "оркестровку" сложных состояний нервной системы - воспоминаний, эмоций, настроений.

Было выделено несколько этапов формирования памяти: мгновенная память, кратковременная и долговременная [2].

Мгновенная (иконическая) память заключается в изменении чувствительности рецепторов сенсорных систем. Такие изменения имеют высокую информативность, полноту признаков и свойств действующего раздражителя. Но они быстро угасают, если не подкрепляются повторным или продолжающимся воздействием.

Механизм работы мгновенной памяти заключается в следующем. При воздействии на рецепторы в них возникает электрический потенциал, приводящий к изменению их чувствительности. А после прекращения воздействия этот потенциал угасает не мгновенно, а в течение 100-150 мс - последействие. При этом до полного угасания он оказывает влияние на восприятие последующих воздействий, а следовательно и на возникающую реакцию.

При дальнейшем действии раздражителя возникает кратковременная память. За ее работу отвечают лобные доли головного мозга. Она обеспечивает выполнение текущих поведенческих и мыслительных операций.

В основе кратковременной памяти лежит повторная многократная циркуляция нервных импульсов по круговым замкнутым цепям нейронов либо по нейрону, аксон которого замыкается на его же соме или дендрите – реверберацией возбуждения [8]. В результате многократного прохождения импульсов по этим кольцевым структурам нейроны самозаряжаются и постепенно образуются временные (обратимые) энграммы, являющиеся основой для последующего формирования долговременной памяти. Причем в этих кольцевых структурах могут участвовать как возбуждающие, так и тормозящие нейроны.

Реверберация может возникать как внутри коры головного мозга, так и между корой и подкорковыми образованиями (например, таламокортикальные нервные круги), содержащими как сенсорные, так и гностические (обучаемые, распознающие) нервные клетки.

При продолжающемся или повторяющемся воздействии раздражителя (обучении) информация о нём переходит из краткосрочной памяти в долгосрочную – консолидируется [2].

Долгосрочной память становится в результате возникновения стойких изменений синаптической проводимости, а также химических и структурных изменений нейронов. Стойкость этих изменений обусловлена сложными химическими процессами синтеза белковых молекул в нейронах, предназначенных для необратимой фиксации структуры нейросетей, сформированных на этапе кратковременной памяти (фиксации реверберирующих кругов) [9].

Подобные процессы приводят к облегчению передачи импульсов по синаптическим структурам, повышению чувствительности постсинаптических мембран (долговременная потенциация), изменению белкового субстрата нейронов и другим изменениям, которые сохраняются в организме очень долго.

Можно сказать, что в долговременную память поступает информация, приобретающая не тактическое, а стратегическое значение для достижения жизненно важных целей. Запоминание любого материала - это продукт предшествующего действия и условие, средство осуществления последующего.

Также было обнаружено, что в процессе воспроизведения информации (вспоминании), в мозге (памяти) происходят аналогичные процессы, что и при первичном запоминании [7]. Такой процесс называется реконсолидацией. Он позволяет укрепить в долговременной памяти важную информацию, к которой человек часто обращается. Как говорится: «Повторение – мать учения».

Несмотря на различия физиологических и биохимических механизмов, ответственных за формирование и проявление кратковременной и долговременной памяти, в их природе много общего. Их можно рассматривать как последовательные этапы единого механизма фиксации и упрочения следовых процессов, протекающих в нервных структурах под влиянием повторяющихся или постоянно действующих сигналов.

Таким образом, к общим нейрофизиологическим и биохимическим механизмам работы памяти можно отнести:

- формирование новых синоптических связей (нейросетей);

- образование замкнутых колец нейронов (реверберирующих кругов);

- миелинизацию нервных отростков (повышение их проводимости);

- изменение белкового состава и метаболизма нейронов.

 

Важно добавить, что память действует по принципу индукции – от общего к частному. Она создает изменения по цепочке: организм - орган – клетка. Это говорит о том, что память определяется деятельностью человека и влияет на весь организм. Так, доказано, что насыщенная событиями окружающая среда приводит к увеличению объема и вес коры головного мозга за счет увеличения содержания РНК, образования нейросетей и повышения количества ацетилхолина, т.е. память имеет массу [10].

 

Заключение

Таким образом, можно сказать, что память – это один из главнейших компонентов личности, определяющий ее индивидуальность и уникальность.

Без памяти не существовало бы других высших функций: мышления, речи, воображения, для которых она является базовым носителем, хранящим используемый ими материал (информацию, знания, опыт).

Лично я считаю, что ученым нужно максимально сконцентрироваться на исследовании памяти и построить завершенную, доказанную, наглядную теорию всех механизмов её работы. А также нужно разработать технологии для управления всеми процессами памяти.

Это позволит перейти человечеству на новый уровень развития, ведь тогда человек сможет существенно развить свой интеллектуальный потенциал мозга, который сейчас используется относительно мало. И тогда каждый человек стал бы более успешен, быстрее достигал личных целей и приносил больше пользы другим людям и нашему миру, что, на мой взгляд является смыслом жизни, тем, ради чего мы и появились.

 

Список литературы

1. Каменская М.А, Каменский А.А. Основы нейробиологии. - М.: Дрофа, 2014. - 365 с.

2. Покровский В.М., Коротько Г.Ф.  Физиология человека. Серия: Учебная литература для студентов медицинских вузов – М.: Медицина, 2007. - 656 с.

3. Баданина Л.П. Основы общей психологии: Учебное пособие. – М.: Флинт, 2012. – 221 с.

4. Хальбвакс М. Социальные рамки памяти / Пер. с фр. и вступ. статья С. Н. Зенкина. М.: Новое издательство, 2007. - 348 с.

5. Пасечник В.В., Каменский А.А., Швецов Г.Г. Биология. 8 класс. Учебник — М.: Просвещение, 2010. — 255 с.

6. Дуткевич Т.В. Детская психология. Учебное пособие – Киев: Центр учебной литературы, 2012. – 424 с.

7. Анохин К.В. Как в мозгу "укладывается" память // «Эксперт». - №22, 11.06.2001.

8. Беритов И.С. Структура и функции коры большого мозга – М.: Наука, 1969. – 536 с.

9. Зинченко П. И. Проблема непроизвольного запоминания // Научные записки Харьковского пед. ин-та иностр. языков. 1939. Т. 1. С. 145—187.

10. Введение в психологию / Под общ. ред. проф. А. В. Петровского. — Москва: Издательский центр «Академия», 1996. - 496 с.

11. Кушниренко А.Г. Информатика. 7-9 кл.: Учебник для общеобразоват. учеб. заведений – М.: Дрофа, 2002. – 336 с.

 

 

С уважением и верой в вашу
успешную самореализацию,
Сергей Марченко

Создатель "СиРиОС"
Тренер по осознанной самореализации
Лайф-коуч, консультант, системотехник