Длительность хранения следов в сенсорной памяти не превышает
Обновлено: 03.07.2024
Память — способность мозга закреплять, хранить, использовать информацию о воздействиях внешней и внутренней среды для организации поведения.
Это универсальное биологическое свойство живой материи, присущее всем видам.
С эволюционной точки зрения выделяют несколько разновидностей механизмов памяти.
Донервные механизмы.
Все 3 механизма обобщены термином донервная память. По своей природе это биохимические реакции, они срабатывают только в том случае, если клетки непосредственно контактируют с каким-то раздражителем. Но при непосредственном воздействии на клетку возможно ее повреждение, нарушение гомеостаза и гибель клетки. Следовательно, у этих видов памяти имеется существенный недостаток.
Нервная память.
Нервная память связана с циркуляцией импульсов у сложно организованных животных, имеющих свою нервную систему. Содержание информации раскрывается в процессе функционального взаимодействия нейронов: этот вид памяти хранит информацию о раздражителях, которые не вторгаются в гомеостаз клеток и могут иметь сигнальное значение, а значит, лежат в основе формирования условно-рефлекторных реакций.
Филогенетически нервная память обеспечивает формирование инстинктивных форм поведения и передачи этой информации по наследству. Реализуется в условных рефлексах с момента рождения.
Классификация нервных механизмов
Временная организация памяти
После электрического ответа рецепторной клетки на внешнее воздействие возникают следовые процессы, продолжающиеся некоторое время уже при отсутствии реального раздражителя, которые составляют основу сенсорной памяти. Длительность хранения следов в сенсорной памяти не превышает 500 мс, стирание следа осуществляется за 150 мс.
В сенсорной памяти происходит анализ и оценка чувствительных сигналов и в дальнейшем забывание или направление на дальнейшую обработку. Так, зрительный образ сохраняется во время мигания, при чтении, восприятии речи и т.д. На этом же виде памяти основано слитное восприятие изображения в кино и на телевидении.
Переход информации из нестойкой сенсорной памяти в более длительную память может совершаться либо словесным кодированием сенсорных сигналов, либо представлять собой не словесную обработку сигналов, представленную у маленьких детей и животных.
Забывание в первичной памяти происходит в результате вытеснения старой информации новыми сигналами. Первичная память связана с мысленным повторением материала с целью запоминания и его интерпретации. Длительность этой памяти ограничивается несколькими секундами и материал стирается при его замене на новый. Информация, не закодированная в виде слов, не задерживается в первичной памяти, а переходит из сенсорной памяти во вторичную память.
Долговременную память подразделяют на вторичную и третичную.
Вторичная память характеризуется значительной емкостью и длительностью. Информация, перешедшая во вторичную память, может быть извлечена через большой промежуток времени и она накапливается в соответствии с его значимостью. Забывание на уровне вторичной памяти связано, в основном, с влиянием на запоминание уже имеющейся или вновь поступающей информации. Согласно этой точке зрения, мы забываем потому, что много знаем.
Некоторая информация закрепляется в результате многолетней практики и никогда не сглаживается. Третичная память характеризуется чрезвычайно малым временем извлечения.
Виды и формы памяти (Г. М. Чайчеико, 1987).
Сенсорная память
Первичная память
Вторичная память
Третичная память
Длительность менее сек.
Длительность несколько секунд
Длительность минуты, годы.
Забывание путем стирания или разрушения.
Забывание при замене старой информации на новую.
Физиологические механизмы нервной памяти
Локализация нервных механизмов.
Совокупность этих структур образует замкнутый круг, который впервые описал Бейлиц. Оказалось, что при поражении этих структур наблюдается нарушение усвоения информации, страдает оперативная память, в то время как долговременная память сохраняется.
Лимбические структуры мозга ответственны за краткосрочную память или перевод в долгосрочную. Механизмы долгосрочной памяти объединяются понятием энграммы.
Экспериментально получены данные о том, что конечные долгосрочные механизмы памяти формируются в нейронах коры. Во многих случаях при очаговых повреждениях коры при действии ионов калия вызывает кратковременное выключение кортикальных нейронов и нарушение памяти. Определенный успех имели опыты с раздражением височной доли коры во время операций на мозге. У больных возникало воспроизведение очень подробных деталей. В настоящее время имеются данные о том, что главным субстратом памяти являются звездчатые клетки больших полушарий.
Характеристика процессов запоминания
Ее подавляет электрошок, контузия, гипотермия (холод), синаптические яды (наркотик), что приводит к ретроградной амнезии. Данный процесс не подавляется, если в нервные клетки вводятся ингибиторы синтеза белка, что указывает на чисто мембранную основу этого механизма. Мозг овладевает оперативной информацией и использует в текущей обстановке, на основе реверберации организуются кратковременные действия.
Согласно синаптической гипотезе основным морфологическим субстратом является межнейрональный синапс коры. Возможно 3 варианта:
1. В ходе запоминания образуются новые синапсы, при этом количество нейронов остается неизменным.
2. Из ранее не функционировавших (резервных) синапсов формируются активные функционирующие синапсы.
3. Синапсы все функционируют, но при закреплении информации часть из них теряет свои свойства.
Согласно теоретическим расчетам синаптический механизм памяти способен обеспечить 109 бит информации.
Глиальная теория.
Клетки нейроглии в 10 раз превышают количество нейронов. Предполагают, что они получают электрический сигнал от возбужденных нейронов коры, изменяют процесс синтеза белка, модифицируют его и таким образом сохраняют информацию о поступившем сигнале.
Биохимическая теория.
Американский ученый Хиден, в конце 50-х годов 20 века измерял содержание РНК в вытяжках из мозга крыс до и после обучения каким-то приспособительным навыкам. Концентрация РНК увеличивается в ходе обучения на 12%. Из мозга крыс, которых путем нанесения ударов электрическим током, научили избегать темных помещений, был выделен особый полипептид — скотофобин. При его введении контрольным крысам, мышам и рыбам, животные также начинали избегать темноты. Предполагают, что скотофобин оказывает положительное неспецифическое влияние на процесс научения.
Важнейшим свойством нервной системы является способность накапливать, хранить и воспроизводить поступающую информацию. На основе временно?й последовательности осуществляемых операций и длительности хранения следов различных событий выделяют сенсорную (перцептивную), кратковременную и долговременную память. Сенсорная память представляет собой след возбуждения в сенсорной системе от непосредственно действующего стимула и служит первичному анализу и дальнейшей обработке сенсорной информации. Ее особенностью является значительная емкость, до 20 элементов (бит). Длительность сохранения следов в перцептивной памяти не превышает 1 с. Воспроизведение следов в системе нейронных сетей (циркуляция возбуждений) обеспечивает кратковременное хранение информации уже ограниченной емкости (7 ± 2 бита) — кратковременную память. Предполагается, что за время реверберации импульсов по замкнутым нейронным контурам, которое может продолжаться от нескольких секунд до нескольких минут, происходит перевод импульсного кода в структурные изменения в синаптическом аппарате и в теле нейрона.
Долговременная память — это неопределенно долгое хранение информации, составляющей индивидуальный опыт. Долговременная память базируется на определенной фиксированной структуре биохимических и молекулярных изменений в нейронах, что обеспечивает ее устойчивость и длительность хранения информации.
Выделение различных видов памяти на основе временного параметра относительно. На самом деле процессы памяти более сложно развертываются во времени и взаимодействуют в процессе реальной деятельности. В процессе восприятия или организации целенаправленного акта как кратковременная, так и долговременная память могут перейти в активное состояние, так называемую рабочую память.
Рабочая, или оперативная, память — это актуализированная система следовых процессов, активно использующихся во время организации и выполнения различных видов деятельности и целенаправленного поведения. Рабочая память представляет собой один из компонентов афферентного синтеза в функциональной системе. Извлеченные следы взаимодействуют с обстановочной и пусковой афферентацией для принятия решения и формирования программы действий.
Структурно-функциональная организация памяти. Память обеспечивается функционированием многоуровневой системы мозговых структур. В нее включаются сенсорные корковые зоны, где формируется первичный след сенсорной информации, ассоциативные области, где синтезируется материал для образной и словесно-логической памяти.
В процессе перевода информации из кратковременной памяти в долговременное хранение участвует гиппокамп. При его поражении теряется память о текущих событиях, долговременная память при этом сохраняется. Это так называемый синдром Корсакова.
В формировании эмоциональной памяти ведущая роль принадлежит миндалине, которая обеспечивает быстрое и прочное запечатление эмоционально значимых событий даже после их одноразового появления.
Гиппокамп и миндалина тесно связаны с височной корой, которая рассматривается как «хранилище» долговременной памяти.
В отборе информации для хранения и в актуализации следов (перевода их в рабочую память), необходимых для организации целенаправленного поведения, ведущая роль принадлежит лобным отделам коры, имеющим двусторонние связи со структурами лимбической и ретикулярной системы.
Лобные отделы как высшее звено неспецифической активирующей системы участвуют на основе оценки значимости информации в создании оптимального уровня активации для фиксации следов и их воспроизведения.
Молекулярные механизмы памяти. Началом представления о специфических носителях памяти послужили исследования X. Хидена, показавшего, что образование следов памяти сопровождается изменением структуры РНК с последующим образованием новых белков. В дальнейшем было показано, что РНК участвует в передаче специфического кода, а в качестве хранилища информации выступает ДНК.
Исследование молекулярных механизмов памяти рассматривается как перспективное направление. Однако в основе долговременной памяти лежат не только преобразования на уровне отдельных клеток, но и на системном уровне. Эти преобразования обеспечиваются медиаторными системами мозга, объединяющими разные структуры, участвующие в операциях запечатления и воспроизведения следовых процессов, в распределенную динамическую систему памяти.
Возрастная динамика памяти. Механизмы памяти претерпевают значительные изменения с возрастом. Память, основанная на простом запечатлевании следа, — сенсорная память — осуществляется на ранних этапах развития. По мере развития сенсорных систем и усложнения процесса восприятия формируется образная память. На ранних этапах развития формируется также память в основе которой лежит механизм выработки условного рефлекса. Этот вид памяти является базовым в формировании навыка, простых форм памяти. Относительная простота системы памяти в детском возрасте определяет устойчивость и прочность запоминания в раннем детстве. По мере структурно-функционального созревания коры больших полушарий, развития речевой функции формируется свойственная человеку словесно-логическая память. Человек способен запоминать не только и не столько подробности информации, сколько общие положения. Так, в прочитанном тексте взрослый человек запоминает не словесную формулировку, а содержание. Созревание высших корковых формаций с возрастом определяет длительность и постепенность развития и совершенствования этого вида памяти.
Первоначально по длительности хранения прошедших событий память рассматривали как два последовательных этапа — кратковременная память (КП) и долговременная память (ДП) и связывающий их процесс консолидации (постепенное самоусиление следа). Последующее накопление фактических данных привело к усложнению этой последовательной схемы (рис. 22) путем включения в нее сенсорной (перцептивной, иконической) памяти, представляющей собой непосредственный след возбуждения в сенсорной системе от внешнего воздействия [7; 47].
Психологические исследования показали, что у человека процессы памяти проявляются в двух формах: логически-смысловой и чувственно-образной. Первая оперирует в основном понятиями и является высшей, вторая — представлениями. Чувственно-образная память подразделяется на зрительную, слуховую, вкусовую, обонятельную и другие виды. Кроме перцептивной, кратковременной и долговременной видов памяти была выделена промежуточная, или лабильная память, в которой осуществляется избирательное удержание информации на время, необходимое для выполнения текущей деятельности. Таким образом, процессы памяти человека проходят по крайней мере четыре стадии.
Сенсорная память связана с удержанием сенсорной информации (доли секунд) и служит первичному анализу и дальнейшей обработке сенсорных событий. Во время этой стадии непрерывный поток сигналов организуется в отдельные информационные единицы (через гностические нейроны), часть из которых
Рис. 22. Схема уровней памяти (по ГЛ. Вартаняну, М.И Лохову, 1986)
получает доступ (ввод) в долговременную память (пунктирная линия на рис. 22), где она сохраняется неопределенно длительное время. Остальная информация из сенсорной памяти устраняется путем спонтанного разрушения или «стирания» при поступлении новой. Сенсорный след занимает больше времени, чем само воздействие, из-за задержек и переключений в центральной нервной системе. Поэтому длительность сохранения следов в сенсорной памяти составляет 0,1—0,5 с. Главной ее особенностью является относительно неограниченная емкость. Это обеспечивает возможность эффективного функционирования других видов памяти путем выбора, фиксации и переработки наиболее важной для организма информации.
Выделяют четыре вида памяти: мгновенную (сенсорную), кратковременную, промежуточную (оперативную) и долговременную.
Мгновенная, или сенсорная, память. Представляет собой процесс на уровне рецепторов. Это первый этап обработки поступившей извне информации, в результате которой организм на очень короткое время удерживает довольно точную и полную картину мира, воспринимаемую органами чувств. Следы в сенсорной памяти сохраняются очень короткое время – от 0,1 до 0,5 сек. За это время решается вопрос, насколько важна поступившая информация, как ее обрабатывать и сохранять. Если поступившие сигналы не привлекли внимания высших отделов мозга, то в течение указанного времени следы стираются, и память заполняется новыми сигналами.
Одна из особенностей мгновенной памяти состоит в ее вспомогательной роли. Некоторые формы этой памяти получили особые названия: иконическая (зрительная), эконическая (слуховая). Если бы информация в сенсорной памяти не стиралась, то каждый новый иконический образ ложился бы поверх предыдущего, что приводило бы к нагромождению и перемешиванию зрительной информации.
Одно из проявлений сенсорной памяти – последовательные образы, которые возникают при воздействии на сетчатку сильного или длительного раздражителя. Различают положительные и отрицательные последовательные образы, они зависят от длительности воздействия раздражителя. Пример положительных последовательных образов – светящиеся пятна, которые сохраняются в течение нескольких секунд после того, как мы какое-то время смотрим на источник света (например, солнце) и закроем после этого глаза. Отрицательный последовательный образ формируется в том случае, если, например, длительное время смотреть на какое-то цветное изображение. Если затем перевести взгляд на лист серой бумаги или на белую стену, то там появится изображение в цветах, дополнительных к истинному изображению, т. е. цвета будут искажены.
Главная особенность сенсорной памяти – ее практически неограниченная емкость. Запечатлевается (хотя бы кратковременно) все, что фиксируется рецепторами. Это обеспечивает возможность эффективного функционирования других видов памяти путем выбора, фиксации и переработки важной, с точки зрения существования организма, информации. Следы сенсорной памяти стираются около 150 мс, а сам след сохраняется (во всяком случае, для зрительной – иконической – памяти) немногим более 500 мс.
Однако вопрос о длительности хранения сенсорных следов продолжает оставаться мало исследованным. Существуют факты, которые противоречат отмеченной выше кратковременности сохранения сенсорного следа. Вероятно, что при некоторых условиях, независимо от сознания человека, часть информации, содержащейся в сенсорной памяти, получает непосредственный доступ в долговременную память, где и сохраняется в течение неопределенно долгого времени, возможно, всю жизнь.
Кратковременная память. Информация из сенсорной памяти, которая привлекла внимание высших отделов мозга, переводится в кратковременную память. В нее попадет только та информация, которая привлекает внимание человека.
Своеобразие этого вида памяти в том, что она не вспомогательна и, по сравнению с мгновенным следом, уже существенно переработана. Длительность кратковременной памяти составляет примерно 20 сек. Объем исчисляется в пределах 7 ± 2 единицы. То есть без специальных приемов человек способен запомнить в среднем, например, семь цифр, семь букв, семь названий предметов и т. п. Примером того, как емкость кратковременной памяти может ограничивать познавательную деятельность, служит счет в уме. Действительно, многие люди не в состоянии перемножить двузначные числа без карандаша и бумаги. Часто они объясняют это тем, что «не сильны» в математике. На самом же деле им мешает накопление промежуточных операций и данных, быстро перегружающих кратковременную память.
Ее особенностью является то, что вновь поступающая информация при переполнении индивидуально ограниченного объема памяти частично вытесняет хранящуюся там информацию, что приводит к безвозвратной потере последней. Она забывается и не попадает в долговременное хранилище. Такой процесс называется замещением. В частности, это происходит тогда, когда человек имеет дело с информацией, которая предъявляется ему сразу в большом количестве и непрерывно.
Почему, например, мы часто испытываем трудности, когда нам нужно запомнить имена людей, с которыми нас только что познакомили? По-видимому, по той причине, что объем информации, имеющейся в этих словах, находится на пределе возможности кратковременной памяти. И если добавляется новая информация (а это как раз и происходит, когда представленный нам человек начинает говорить), то старая, связанная с его именем, вытесняется. Непроизвольно переключая внимание на то, что говорит человек, мы перестаем повторять его имя и в результате забываем его.
Предотвратить замещение, удержать большой объем материала в кратковременной памяти на более длительный срок и обеспечить перевод его в долговременную память можно путем сознательного повторения материала, проговаривая его. Чем дольше сохраняется информация в кратковременной памяти, тем более прочным оказывается долговременный след. Таким образом, можно произвольно управлять кратковременной памятью. Информация, хранящаяся в кратковременной памяти, может быть нарушена в меньшей степени, чем в мгновенной памяти, за счет большей длительности ее сохранения и более существенной переработки.
Промежуточная память. Она рассчитана на хранение информации в течение определенного, заранее заданного интервала времени.
Считается, что промежуточная память обладает значительно большей емкостью, чем кратковременная, и сохраняет информацию в течение нескольких часов без повторения. Однако емкость промежуточной памяти также ограниченна. Предполагается, что очищение ее регистра происходит во время сна, когда кратковременная память не занята поступающей внешней информацией. Обработка и перевод информации из промежуточной памяти в долговременную осуществляются через краткосрочную память в два этапа. Первый этап – логическая обработка информации – происходит в период медленного сна (дельта-сна). Второй этап – пересылка обработанной информации в долговременную память – осуществляется в период быстрого сна (на ЭЭГ в это время фиксируется активность, соответствующая состоянию бодрствования). Эта гипотеза базируется на солидном экспериментальном материале, однако требует дальнейшей проработки и проверки.
Долговременная память. Из информации, которая находится в кратковременной памяти, мозг отбирает то, что будет храниться в долговременной памяти. Для переноса следов, формирующихся в кратковременной памяти, в долговременную требуется от 15 минут до 1 часа. Это время называется периодом консолидации.
Объем долговременной памяти и время хранения считаются практически неограниченными. Сюда же поступает, при некоторых условиях, часть сенсорной информации без предварительной обработки. Преобразованная информация, по-видимому, более доступна для извлечения и воспроизведения.
Существует мнение, что вся информация, поступающая в мозг, запоминается. Забытое нами лишь уходит в подсознание, и мы не можем эту информацию извлечь. В самом деле, в природе существует ряд веществ, с помощью которых удается извлечь, казалось бы, навсегда утраченную информацию. Подобного же эффекта можно добиться с помощью гипноза или электростимуляции некоторых мозговых структур.
У человека значительную роль в преобразовании информации и ее воспроизведении играет логическое мышление, важная часть которого – ассоциативные связи. Так как логическая категоризация полностью определяется речью, долговременную память, хранящую преобразованную информацию, назвали семантической. Более общее ее название – произвольная, или опосредованная. Непреобразованная информация составляет эпизодическую часть долговременной памяти. Более общее название этой части долговременной памяти – непроизвольная, или непосредственная память. Значительная часть непроизвольной памяти, вероятно, недоступна воспроизведению. Широкий доступ к ней открывается в особых условиях: при электростимуляциях мозга (как коры, так и подкорковых структур), во время гипноза и при некоторых других состояниях организма (например, при сильном повышении температуры во время болезни). Несмотря на это, непроизвольная память непрерывно участвует в сфере подсознания. Взаимодействие между этими двумя видами долгосрочной памяти особенно ярко проявляется во время сна в форме сновидений, которые трактуются многими исследователями как переход от логических абстрактных символов к наглядным формам.
При образовании долговременной памяти временные последовательности превращаются в структурно-пространственные, и такая память представляется не процессом, а структурой. В этом причина ее устойчивости к многочисленным внешним воздействиям и существенное отличие от сенсорной и кратковременной форм памяти, которые по сути своей являются процессами. Устойчивость долговременной памяти зависит от устойчивости динамики биохимических внутриклеточных и межклеточных процессов.
Читайте также: