Главные исследования памяти последних лет
Без памяти человек не был бы человеком. Но что такое память? С научной точки зрения это информация о мире, которая закодирована в набор сигналов, изменяющих связи между нейронами в головном мозге. Каждый раз, когда мы вспоминаем детали эпизода «Настоящего детектива», историческое событие или математическую формулу, активируется определённая нейронная цепочка. Однако многое о механизме памяти до сих пор остаётся неизвестным. Например, учёные так и не могут доподлинно сказать, фокусируются ли воспоминания в конкретных нейронах или распределяются по всему мозгу.
В этом материале мы попытались разобраться в последних исследованиях нейрофизиологов и психологов и понять, как они могут помочь при лечении болезни Альцгеймера, возможно ли стереть «наркотическую» память, сработает ли в будущем сценарий «Вечного сияния чистого разума» и при чём тут гены и молекулы белка.
Как устроена память
Изучая память, учёные имеют дело с десятью миллиардами нейронов и связями между ними. Все системы мозга важны для памяти, но ключевым механизмом является изменение в синапсах — местах контакта между двумя нейронами. Наличие этих микроскопических щелей объясняет то, что отростки одного нейрона никогда не сливаются с отростками другого.
Запоминание — это молекулярный процесс, связанный с синтезом белка, который активирует нейронные цепочки. Архитектуру этой схемы определяют гены. На образование одной молекулы белка уходит 48 часов, но изменённое в результате запоминания количество белка в определённых местах остаётся неизменным.
Когда нам нужно извлечь из памяти, например, номер телефона, активируется та же сеть нейронов, которая была задействована при его запоминании. Ещё есть гипотеза, что так происходит из-за изменения в РНК, которая синтезирует новый белок. Каждый новый бит информации изменяет его, а следующие биты примеряются к существующим белкам – если примерка проходит удачно, мы вспоминаем нужную информацию.
Процедурная память не связана
с гиппокампом. Именно поэтому нельзя разучиться ездить на велосипеде
Разные отделы мозга отвечают за разные виды памяти: например, теменная кора хранит навыки игры на музыкальных инструментах, а гиппокамп занимается формированием новых воспоминаний. Именно он был удалён у самого медийного пациента в истории нейронауки — HM, или Генри Густава Моллисона. После операции он не мог получать новую информацию, а помнил только своё детство, зато отлично справлялся с интеллектуальными головоломками. Моллисон помог учёным понять, что процедурная память не связана с гиппокампом. Именно поэтому нельзя разучиться ездить на велосипеде. Мозг Генри завещали науке — в веб-версии он представлен картой, по которой можно изучать дифференциацию нейронов и основы разных видов памяти.
В науке о памяти по-прежнему много вопросов без ответов. Например, не известны механизмы долгосрочного сохранения воспоминаний. Американский учёный Эндрю Куб активно выступал с гипотезой первостепенной важности глиальных клеток мозга в процессах памяти. В книге «Источник мысли» он делает упор на астроциты, говоря о том, что 80% синаптических контактов окружено этими клетками звёздчатой формы. Согласно его гипотезе, они влияют на рост аксонов, которых в мозге Эйнштейна было выявлено очень много. Именно они обеспечили превосходную работу его памяти и великие открытия. Позже эта идея была опровергнута в ходе экспериментов. Глиальная ткань была выращена в искусственной среде, где было зафиксировано отсутствие какой-либо активности. Её роль в мозге сводится к изоляции реакции между нейронами и предотвращению искажений информации. Одно ясно точно: после восприятия информации наш мозг, опираясь на генетический аппарат, изменяется и никогда не остаётся прежним. Поэтому, например, философ Роберт Добелли советует людям ограждаться от потока новостей, которые атакуют краткосрочную память, которая так и не переходит в долгосрочную.
Как учёные научились редактировать воспоминания?
В наш мозг встроен естественный механизм апдейта — память о событии меняется в зависимости от накопленных знаний, опыта и текущих желаний. Если вы сейчас голодны и вспоминаете свой десятый день рождения, то воспоминание о праздничном торте будет отчётливее, чем интерьер или лица друзей.
Наркотическая память
Нейробиологи из исследовательского института Эллен Скриппс во Флориде и университета Северной Каролины работают над тем, чтобы ликвидировать «наркотическую» память фармакологическим путём, что может помочь в борьбе с наркозависимостью. В ходе исследования мышам давали метамфетамин, сочетая препарат с воздействием нетипичных для их жизни стимулов. После двух дней (пока закреплялась новая память) вводился препарат, вызывающий разрушение актина. Этот белок играет роль в консолидации памяти. В результате мыши забывали о наркотическом опыте, потому что эта память формировалась отдельно от других воспоминаний. Стирание этих воспоминаний оказалось возможным без провоцирования тотальной ретроградной амнезии.
Избавление от негативных переживаний
«Молекула памяти» PKMζ. Картинка из слайдов к лекции П. М. Балабана на Зимней научной школе Future Biotech
Джозеф Леду из Нью-Йоркского университета проводил эксперименты с памятью о страхе у крыс. Сначала он усиленно тренировал животных ассоциировать громкий звук с электрошоком, а потом вводил в миндалевидное тело инъекцию вещества, блокирующего синтез протеинов. Память о страхе уходила. Результаты этого эксперимента подкрепляются данными о людях с повреждениями миндалевидного тела — у них точно так же отсутствуют травматические воспоминания.
Однако самой важной молекулой в процессе «стирания» воспоминаний и функционировании долговременной памяти остаётся молекула белка протеинкиназа М-зета. Согласно исследованиям Тодда Сактора из Медицинского центра Нью-Йоркского университета, она определяет эффективность нейронного контакта и очень важна для долговременного запоминания. При этом её можно заблокировать, стерев память, а затем «возродить» синтез молекулы путём обучения. Её важность продолжают оспаривать экспериментально, фиксируя отсутствие значительных изменений в памяти при её блокировке. Сактор говорит, что всё дело в наличии компенсаторных генов. Но для того, чтобы стереть нужное воспоминание, нужны надёжные наномеханизмы доставки антител.
Внедрение ложной памяти
В ходе серии экспериментов, проведённых командой учёных из Массачусетского технологического института под руководством нобелевского лауреата Судзуми Тонегавы, мышам удалось «внедрить» память о ложном событии. С помощью генных модификаций и вживления в мозг оптоволокна у них получилось заставить мышь бояться одну клетку (при помощи ударов по ногам), в то же время перезапуская её память и удаляя болезненные ассоциации с этой клеткой. Так была доказана гипотеза о том, что каждое воспоминание оставляет в мозге след — энграмму. «То, что ранее можно было увидеть в таких фильмах, как „Начало“ и „Вечное сияние чистого разума“, теперь становится возможным», — рассказал один из членов команды Тонегавы. И пусть пока эксперимент далёк от сюжета сай-фая, он даёт надежду на разработку мозговых чипов для внедрения разнообразных воспоминаний.
Протез памяти
Теодор Бергер из университета Южной Калифорнии с 90-х годов работает над силиконовым имплантом памяти в гиппокамп. Его устройство может заменять части повреждённого гиппокампа и даже усиливать способности здорового. Крошечный чип с электродами имплантируется в гиппокамп и записывает сигналы, представляющие собой краткосрочные воспоминания; далее сигналы пересылаются в компьютер, где математически преобразуются в долгосрочные воспоминания; а затем отправляются на второй набор электродов, который стимулирует другой отдел гиппокампа. Устройство должно пролить свет на то, как именно в мозге кодируются воспоминания человека и по какому принципу мы помним «лицо любимой бабушки» и отличаем его от других. Пока эксперименты успешно проводятся на крысах и обезьянах, а в течение двух лет начнутся и на людях. Сам Бергер говорит, что никогда не думал о том, что исследования зайдут так далеко. Теперь же он может помочь спасти пациентов с болезнью Альцгеймера и прочими расстройствами памяти.
Путь от кратковременной
к долгосрочной памяти
Учёные до сих пор не могут до конца понять, как долгосрочная память остаётся на всю жизнь, если протеины, участвовавшие в её формировании, исчезают в течение двух дней. Группа учёных из Института медицинских исследований Стауэрса доказала важность олигомеров CPEB в этом процессе. Эти молекулы — версия комбинации клавиш Ctrl+V в нервной системе. Они постоянно самовоспроизводятся, и, вероятно, именно поэтому мы можем извлекать из памяти информацию о том, что было давным-давно.
Редактирование неприятного опыта
Пока избавление от негативных воспоминаний, последствий посттравматического стресса и фобий — прерогатива психологии. Но гарвардский профессор Роджер Питман и профессор психиатрии Университета Макгилла Ален Брюне спешат психологам на помощь, за что журнал Forbes в своё время даже включил их в рейтинг «Десять человек, способных изменить мир».
В ходе опытов исследователи обнаружили препарат для устранения причины тяжёлых воспоминаний, а также научились различать воспоминания неприятные и травмирующие, чтобы сосредоточиться исключительно на борьбе со вторыми. Ключ к различию между ними скрыт в эмоциональной реакции. Пациенты, участвующие в эксперименте, детально фиксировали свои травмирующие воспоминания и перечитывали свои записи, предварительно приняв препарат пропранолол. Это лекарство от гипертонии, содержащее норадреналин, который участвует в генерации сильных эмоций. Через некоторое время эмоциональная память пациентов стала изменяться, и они переставали ассоциировать травматическое воспоминание с неприятными ощущениями. Приём анаприлина в течение нескольких часов после психотравмы также резко снижает шансы развития посттравматического синдрома. В таком случае воспоминание останется, но патологически болезненным оно не будет.
Память и правосудие
Психолог Элизабет Лофтус провела серию любопытных психологических экспериментов по «вживлению» ложных воспоминаний. Она показывала участникам, бывавшим в Диснейленде, фотографию из парка, где посетитель жал руку Багз Банни. Несколько участников вспомнили, что делали то же самое, хоть это и невозможно, так как Багз Банни — персонаж Warner Bros.
Её команда психологов опросила жертв 11 сентября; через год эксперимент был повторен и 37% воспоминаний тех же людей изменились. Некоторые истории становились более короткими с чёткой линией повествования, другие обрастали несуществующими подробностями. Дело в том, что при воспоминании пережитого важно получение позитивного фидбэка от собеседника. Этот факт также часто приводит к неправильной идентификации преступника. Так как наша память представляет собой синтез опытов, а не воспроизведение видеоряда, свидетель не может быть важнейшей опорой правосудия. Эту идею успешно защищает Innocence Project, который предлагает увидеть, как американская судебная система отходит от полагания на память жертвы к другим более достоверным источникам — ДНК-экспертизам и другим методам.
Память в эпоху
мобильного Интернета
Если мы вдруг забываем имя актёра или содержание книги, обычно идём «гуглить» касты фильмов или серфить «Википедию». Всё это оказывает серьёзное влияние на нашу память. Учёные из Университета Колумбии провели эксперимент и показали, как компьютеры успели изменить процесс запоминания. Подопытным дали набор фактов и половину из них попросили классифицировать информацию в папках на компьютере, а второй половине сказали, что эту информацию потом сотрут. Когда подопытных попросили вспомнить информацию, оказалось, что вторая группа (те, кто ожидал стирания информации) помнила намного больше информации, чем первая группа, кто просто сохранил информацию на ПК. Но подопытные из первой группы, которая сохраняла информацию, прекрасно помнили, куда именно они сохранили полученную информацию. Таким образом учёные доказали, что процесс запоминания адаптируется к новым технологиям. Люди стали сводить к минимуму время на запоминание самой информации, делая ставку на место, где её можно будет найти.
Музыка,
вызывающая воспоминания
Знакомая песня часто становится саундтреком к видеоряду из воспоминаний, который начинает проигрывать наш мозг. Мозговым iTunes выступает медиальная префронтальная кора — это показали эксперименты с использованием магнитно-резонансной стимуляции и воспроизведения чарта Billboard Top 100. Также серия экспериментов показала, что музыка помогает лечить автобиографическую амнезию и способна помочь пациентам с болезнью Альцгеймера.
Связь лишнего веса с памятью
Чикагский
медицинский центр Rush
Печень и часть лимбической системы головного мозга — гиппокамп — используют один и тот же протеин PPAR-альфа. Только печень — для сжигания жира на животе, а гиппокамп — для процессов запоминания информации. Именно поэтому ухудшение памяти в 3,6 раза чаще наблюдается у пациентов с лишним весом, о чём свидетельствуют исследования Чикагского медицинского центра Rush. Известно, что улучшает консолидацию долговременных воспоминаний кофеин, однако пока учёным не удалось установить необходимую дозировку.
Эксперты в области когнитивных наук коротко отвечают на вопросы о том, как устроена наша память.
Есть такой замечательный сайт — Brainfacts.org. Это совместная инициатива Общества нейронаук, фонда Кавли и фонда Гэтсби. На этом сайте есть огромное количество статей и интерактивных схем, выпускаемых под пристальным вниманием редакторов-ведущих мировых учёных в области нейронаук. А ещё там есть раздел «Спроси эксперта», где специалисты отвечают на вопросы простых смертных. Мы выбрали три вопроса о работе памяти и перевели их для вас.
Существует ли фотографическая память?
Читайте также :
Говоря о фотографической памяти, обычно имеют в виду способность человека очень подробно запоминать визуальную информацию. Предполагается, что такие люди словно делают мысленные снимки так же, как фотоаппарат создаёт статичные изображения, а потом могут вспоминать их без ошибок. Однако фотографической памяти в этом смысле не существует.
Это легко продемонстрировать, попросив людей, которые считают, что обладают фотографической памятью, прочитать две-три строки текста, а затем воспроизвести текст по памяти в обратном порядке. Если бы память работала как фотография, у них бы это получилось, но в жизни такого не происходит.
Память больше похожа на кусочки головоломки, чем на фотографию. Чтобы вспомнить событие прошлого, мы собираем вместе самые запоминающиеся элементы и обычно забываем то, что творилось на фоне, цвет стен, картину на заднем плане, точные формулировки. Пропуская детали, мы формулируем основное содержание. Мы хорошо помним суть случившегося и плохо — частные элементы. Это выгодно, потому что содержание события важнее, чем детали.
Конечно, у разных людей способность к запоминанию отличается. То, насколько хорошо мы запоминаем вещи, зависит от того, насколько сильно мы обращали на них внимание. Кроме того, на способность запоминать влияет то, как мы воспроизводим материал в сознании и соотносим его с уже известным.
Некоторые люди с хорошей памятью используют специальные техники для её развития. Другие могут без усилий вспомнить большое количество автобиографической информации из разных сфер жизни. Исследователи узнают больше о памяти и её механизмах, изучая таких людей, а также тех, кто страдает нарушениями памяти из-за болезни или травм.
Как помочь ученикам лучше запоминать информацию?
Всякий, кто когда-либо готовился к экзаменам, однажды задавал себе вопрос — как поместить в мозг побольше информации и подольше её сохранить? Вот два практических способа, основанных на экспериментальных данных.
Совет 1: больше отдыхать
Читайте также :
Около 130 лет назад немецкий психолог Германн Эббингаус провёл значимую серию исследований по изучению памяти человека. Результаты показали, что отдых перед новым обращением к материалу даёт преимущества. Это наблюдение теперь известно как эффект интервального повторения.
С момента открытия Эббингауса сотни исследований подтвердили: занятия, которые разнесены во времени, приносят больше пользы в плане запоминаемости материала, чем то же количество занятий, следующих друг за другом впритык.
Мы всё ещё изучаем, как именно работает интервальный механизм. Чтобы сформировать долговременную память, синапсические связи укрепляются, а это требует производства клеточных белков. Есть основания предполагать, что разнесённое обучение улучшает производство этих белков.
Таким образом, для более успешных результатов требуется делать перерывы во время занятий и, когда это возможно, дробить уроки на части.
Совет 2: многократная проверка
Кажется логичным, что всё главное, что связано с запоминанием материала, случается, когда мы учимся чему-то впервые, а последующие контрольные и тесты нужны только для измерения и оценки. Однако проверка знаний имеет большее значение, чем кажется на первый взгляд.
Работы исследователей памяти выявили важность обучения с расширенным тестированием. Главный вывод заключается в том, что регулярная проверка может значительно улучшить способность вызывать материал в памяти. Интересно, что повторное изучение материала не принесло таких результатов. Это указывает на то, что при формировании долговременных воспоминаний восстановление информации в памяти может играть более значимую роль, чем запоминание.
Неврологическая основа этого явления неясна. Однако популярная гипотеза предполагает, что припоминание уже известного активизирует процесс укрепления нейронных связей.
Откуда берётся дежавю?
Читайте также :
Дежавю — это странное чувство, когда нам кажется, что с нами уже происходило то, что мы вообще-то совершенно точно переживаем в первый раз. Изучать дежавю в лабораторных условиях трудно, ведь явление это редкое и трудно воспроизводимое.
Тем не менее, есть нечто общее между дежавю и более распространенной ситуацией, при которой кто-то кажется знакомым, хотя вы не помните имени этого человека и обстоятельств знакомства. В отличие от дежавю, учёные могут воспроизвести такое ощущение узнавания в лаборатории. Один из способов сделать это — попросить участников исследования оценить лица и места, как виденные ранее, так и нет.
Такие исследования помогли учёным понять, что узнавание и воспоминание — это две разные формы памяти, которые работают вместе. Чувство смутного узнавания люди испытывают легко, а вот конкретное воспоминание, требующее установления ассоциаций и критического подхода, занимает больше времени. Например, если какой-то человек кажется вам знакомым, вы сможете разобраться, кто он такой, поговорив с ним и достроив картину.
Функциональные исследования с помощью МРТ показали, что в распознавании знакомых изображений участвуют перирхинальная кора и прилегающая область, называемая корой парафтопампала. Оба этих отдела отправляют информацию в гиппокамп, который также участвует в работе памяти. Полный опыт воспоминания может представлять собой объединение сходящихся сигналов от перирхинальной и парафтопампальной области.
Что такое память с научной точки зрения
В 1953 году молодому мужчине Генри Моллисону, который с раннего детства страдал эпилепсией, была проведена операция, в результате которой его жизнь кардинально изменилась. В ходе операции хирург полностью удалил 27-летнему Моллисону гиппокамп, так как к тому времени эпилепсия перешла в довольно тяжелую стадию и были необходимы радикальные методы лечения. Наблюдения за Моллисоном дали удивительные результаты: больной помнил все, что происходило с ним до момента удаления гиппокампа, но не мог запоминать новое.
Этот случай привлек большое внимание ученых к проблеме памяти и помог сделать первый шаг на пути к глобальным открытиям в нейронауке. Проект Fleming разобрался вместе с учеными в том, как же на самом деле может быть устроена наша память.
Память играет крайне важную роль в жизни человека. Очевидно, что без памяти мы не смогли бы полноценно существовать в обществе людей. Скорее всего, мы бы погибли гораздо раньше в процессе эволюции: наши предки не могли бы запоминать, обучать других и обучаться самим тому, что в окружающем их мире опасно и как этого можно избежать.
От древних греков до наших дней
Людей с давних времен интересовал такой феномен, как память. Еще древнегреческие философы пытались ответить на вопросы, где расположена память, от чего зависит ее объем и что она из себя представляет. Парменид считал, что память — это смесь тепла и холода: если мы взбалтываем эту смесь, происходит забывание, а если же эта смесь находится в покое, то человек обладает отличной памятью. Диоген предполагал, что память — это равномерное распределение воздуха в теле, и при изменении этого распределения происходит либо запоминание, либо забывание. Платон же выдвинул теорию, что это нечто, похожее на воск, в котором отпечатываются все наши впечатления и эмоции. Ученик Платона, Аристотель, считал, что запоминание связано с движением крови по организму, а забывание происходит в результате замедления ее движения. Также он сформулировал идею ассоциаций как основного механизма возникновения образов без видимых внешних раздражителей.
Другая древняя школа, римская, была солидарна с Платоном и «восковой» теорией. Новую для того времени концепцию предложил римский философ и врач Гален, который рассматривал память как результат движения жидкостей. Он предположил, что память локализуется в мозге, где и происходит их выработка.
Со временем человечество накапливало научные знания и открывало новые способы исследования памяти, и, следовательно, появлялись новые теории. Английский мыслитель Девид Гартлив XVIII веке предположил, что в мозгу существуют вибрации и новые впечатления их изменяют, после чего вибрации опять становятся прежними, но если впечатление возникает опять, то на возвращение в прежнее состояние требуется уже больше времени. В итоге это приводит к закреплению вибраций в новом состоянии – образуется след памяти. В ХХ веке эта теория нашла частичное подтверждение в нейрофизиологических исследованиях – эффект реверберации нервного импульса в замкнутых цепях нейронов. В XIX веке французский физиолог Пьер Жан Мари Флуранс предположил, что мозг действует как единое целое, и память расположена во всех его частях, а не в каком-то одном месте.
Экспериментальному изучению памяти в конце XIX века положил начало немецкий психолог Герман Эббингауз. Его труд «О памяти» является первой попыткой применения экспериментальных методов исследования к изучению памяти. Эббингауз производил на себе опыты заучивания и воспроизведения материала, избрав для этого бессмысленные ряды слогов. Он проводил опыты в течение двух лет. Их главнейшим результатом стало создание «кривой забывания», которая показывает, как долго хранится в памяти запомненная однажды информация.
Что такое память
Существует множество определений того, что же такое память. С точки зрения психологии, память – это следовая форма психического отражения прошлого, заключающаяся в запоминании, сохранении и последующем воспроизведении или узнавании ранее воспринятого. Физиология рассматривает память как сохранение информации о раздражителе после прекращения его действия. Если же рассматривать это понятие более глобально, то память — это одно из свойств нервной системы, заключающееся в способности какое-то время сохранять информацию о событиях внешнего мира и реакциях организма на эти события, а также многократно воспроизводить и изменять эту информацию. Память присуща всем живым организмам, которые имеют достаточно развитую центральную нервную систему. В зависимости от степени развития, у различных представителей животного мира память проявляется по-разному: от простых рефлексов, свойственных кишечнополостным, до гораздо более сложных проявлений нервной деятельности, свойственных птицам и млекопитающим.
Физиологической основой памяти являются следы нервных процессов, сохраняющихся в коре. Любой нервный процесс, будь то возбуждение или торможение, оставляет свой след в виде определенных функциональных изменений, которые в случае повторного раздражения облегчают течение соответствующих нервных процессов.
Нейрофизиологи называют такие следы “энграммами”. Энграмма — это след памяти, сформированный в результате обучения. С точки зрения науки, энграммы — это биохимические и биофизические изменения в мозге, появившиеся в результате внешнего воздействия; благодаря им мы способны хранить информацию. Существование энграмм — это одна из множества современных теорий, связанных с механизмами памяти, однако у данной теории довольно много научных оснований и, вследствии этого, приверженцев среди ученых.
На основе теории энграмм строится гипотеза консолидации следа памяти. Консолидация — это процесс, приводящий к закреплению энграммы, который реализуется засчет реверберации — многократного циркулирования импульса по замкнутым цепям нейронов. Центральные понятия данной гипотезы — это кратковременная и долговременная память. Согласно мнению ученых, при фиксации информации происходит переход с одной формы энграмм на другую.
Ранее считалось, что след памяти в своем развитии проходит два этапа: сначала этап кратковременной памяти, затем долговременной. Благодаря реверберации след сохраняется в кратковременной памяти на небольшой промежуток времени (предполагалось, не больше нескольких минут). Нейрофизиолог Дональд Хебб высказал предположение, что в процесс обучения вовлекаются только определенные нейроны, которые при многократном повторении одного и того же стимула формируют устойчивые замкнутые “клеточные ансамбли”, по цепи которых постоянно проходит электрический импульс, в результате которого происходят морфофункциональные и биохимические изменения синапсов (консолидация). При многократном использовании одних и тех же синаптических контактов происходит улучшение проведения импульса и формирование специфических белков.
В том случае, если процесс реверберации импульса будет прерван или предотвращен, переход энграммы из кратковременной памяти в долговременную окажется невозможным.
Данная гипотеза находит экспериментальное подтверждение. В опытах с использованием методов экспериментальной ретроградной амнезии (когда человек забыает о том, что предшествовало травмирующему событию) было установлено, что в фазе кратковременной памяти энграмма неустойчива: ее можно разрушить, например, электрошоком. Это происходит из-за того, что прерывается процесс реверберации и, в следствии этого, образование энграммы.
Но у этой гипотезы есть и недостатки.
Главным из таких недостатков является феномен восстановления памяти. Несмотря на действие электрошока, в некоторых случаях не происходит уничтожение энграмм, а появляется феномен спонтанного восстановления памяти. Память человека начинает восстанавливаться.
Ученые сумели разработать методы, с помощью которых можно восстановить след памяти после воздействия на участок мозга электрошоком. Они основаны на воздействии на мозг различными по силе электрическими импульсами до и после проведения эспериментальной ретроградной амнезии. Эти опыты доказали, что имеет место еще одна форма существования энграмм, третья, которая не может быть воспроизведена какое-то время после воздействия амнестического агента. Таким образом ученые пришли к выводу, что стирания энграмм не происходит, а проявляется лишь их временное подавление.
Почему ученым так интересны энграммы? Существует множество носителей информации — бумажные, электронные — и все они представляют собой аналоги энграмм. Однако наш мозг гораздо более сложно устроен и гораздо менее изучен, чем любой из существующих ныне процессоров. Мы способны не только хранить информацию, но и умеем в нужный момент воспроизвести необходимое воспоминание. Таким образом, изучив процессы кодирования информации, ученые надеются приблизиться к пониманию того, как же работает наша память.
Впервые теория о том, что отдельные участки мозга могут хранить воспоминания, появилась в результате эксперимента, во время которого больному эпилепсией стимулировали электрическими разрядами различные участки мозга. При стимулировании височной доли у больного начинали появляться яркие воспоминания. При повторном стимулировании этого участка воспоминание повторялось, что навело исследователей на мысль о поисках подобных участков коры с воспоминаниями.
При восприятии внешних раздражителей происходит сложное взаимодействие многих нервных клеток в различных участках коры больших полушарий головного мозга, между ними устанавливаются связи. Благодаря этим временным связям и возможен процесс памяти.
При этом не только звуки, зрительные образы, запахи и тактильные ощущения (то есть раздражители первой сигнальной системы) могут вызывать описанные нервные процессы. Слова, раздражители второй сигнальной системы, так же способны провоцировать образование связей между нейронами. Однако в обоих случаях установившиеся временные нервные связи не остаются неизменными. В процессе жизнедеятельности они изменяются, вступают в новые связи, перестраиваются под влиянием опыта.
Память включает в себя три отдельных, однако тесно связанных между собой процесса: кодирование информации, ее хранение и воспроизведение. Кодирование информации необходимо для образования уже упомянутых «следов памяти».
Существует деление памяти на сенсорную, кратковременную и долговременную. Сенсорная память обеспечивает краткое удержание стимула для того, чтобы мы успели запечатлить его и осознать. Кратковременная память (КП) представляет собой кладовую с ограниченной вместимостью, которую можно оценить с помощью задач на запоминание чисел. Большинство людей способно удерживать в памяти около 5-9 элементов, а их объединение позволяет запомнить даже больше. Без повторения такая информация сотрется из памяти через несколько минут. Долгосрочная память (ДП) более стойкая – несомненно гораздо более вместимая кладовая, содержащая все наши знания о мире и воспоминания о прошлом. Однако из долговременной памяти сложнее воспроизводить воспоминания: необходим такой же сигнал, как и тот, при котором информация была закодирована в ДП.
Где хранится память
Точный ответ на этот вопрос никто до сих пор не может дать. Считается, что в процессах запоминания участвуют почти все структуры мозга, однако ученые выделяют в головном мозге несколько особенно важных в отношении памяти зон.
В процессе запоминания принимают участие различные структуры мозга, которые можно разделить на общемозговой уровень (в него входит ретикулярная формация, гипоталамус, таламус, гиппокамп и лобная кора) и региональный уровень (все отделы коры, кроме лобной).
Существует множество систем, каждая из которых отвечает за свой вид памяти. Известно, что височная кора отвечает за запоминание и хранение образной информации, потому что находится рядом со зрительным центром. Большую роль играет гиппокамп. Гиппокамп — это парная структура, расположенная в центре височных отделов полушарий. Правый и левый гиппокампы связаны между собой нервными волокнами. Гиппокамп принадлежит к одной из наиболее старых систем мозга — лимбической, что обуславливает его многофункциональность. Большинство исследователей согласны с тем, что гиппокамп связан с памятью, но механизм его работы еще не ясен.
Существует теория «памяти двух состояний» о том, что гиппокамп удерживает информацию в бодрствовании, и переводит ее в кору больших полушарий во время сна. Еще одной функцией гиппокампа является запоминание и кодирование окружающего пространства (пространственная память). В 2014 году группа ученых получила Нобелевскую премию за открытие в гиппокампе крыс клеток, отвечающих за пространтсвенную ориентацию. Они активируются всякий раз, когда необходимо удержать в фокусе внимания внешние ориентиры, определяющие поведение.
При поражении гиппокампа возникает синдром Корсакова — заболевание, при котором больной при сравнительной сохранности следов долговременной памяти утрачивает память на текущие события. Уменьшение объема гиппокампа является одним из ранних диагностических признаков при болезни Альцгеймера.
Гиппокамп служит местом встречи условных и безусловных стимулов, участвует в процессах консолидации. Он определяет, что нужно запомнить в данный момент, а что неважно – это было доказано в опыте, в котором при удалении гиппокампа больной терял способность к запоминанию. Несмотря на неспособность к восприятию новой информации, Генри Моллисон сумел обучиться игре на музыкальных инструментах и некоторым компьютерным играм, что приписывают моторной памяти, так как каждый раз Моллисону приходилось заново разбираться в том, как играть в данную ему игру. Он обретал новые моторные навыки, но не помнил, как он их приобрел. Человек, который позволил ученым совершить открытия в области нейронаук, а в частности изучить роль гиппокампа, скончался в 2008 году в возрасте 82 лет, хотя сам он считал, что ему по-прежнему 27.
Помимо консолидации гиппокамп отвечает за воспроизведение информации под влиянием определенных стимулов, способствует образованию новых связей между нейронами.
В мозге так же существуют структуры генетической памяти, локализованные в таламогипоталамическом комплексе. Здесь находятся центры инстинктов — пищевые, оборонительные, половые, центры удовольствия и агрессии, центры эмоций (страха, тоски, радости, гнева и удовольствия). В двигательной зоне записаны позы, мимика, защитные и агрессивные движения.
Лимбическая система является зоной подсознательно-субъективного опыта человека. Здесь хранятся эмоциональные установки, устойчивые оценки, привычки. В лимбической системе локализована долговременная поведенческая память.
В неокортексе (новой коре) хранится все, что связано с сознательно-произвольной деятельностью. Лобные доли мозга — область словесно-логической памяти, где чувственная информация трансформируется в смысловую.
Теменные доли отвечают за запоминание простых задач. Височные доли хранят долговременные воспоминания. Миндалевидное тело воспроизводит воспоминания об эмоциональных событиях.
Память на уровне клеток
Главная клетка памяти — это нейрон. До недавнего времени ученые полагали, что ведущую роль в механизмах памяти играют отростки нервных клеток, однако сейчас главной частью клетки в процессах памяти считается ее тело.
Для изучения механизмов памяти последние несколько десятков лет ученые прибегают к помощи моллюсков.
Почему именно моллюски стали объектом исследования? Некоторые нервные клетки у моллюсков очень крупные, миллиметрового размера, то есть они видны невооруженным глазом. Это упрощает проведение опытов и открывает большие возможности для исследователей. Вместе с этим, для существ с такой примитивной нервной системой, у моллюсков довольно сложное поведение.
Благодаря кальмару Джон Эклс получил в 1963 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытия, касающиеся ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных участках нервных клеток. Изучая деятельность мозжечка, контролирующего координацию мышечных движений, Эклс пришел к выводу, что в мозжечке торможение играет особенно важную роль. В 2000 году улитка аплизия помогла Эрику Кендалу получить премию за сделанное с ее помощью открытие: кратковременная память обусловлена фосфорилированием белков, образующих в клеточных мембранах каналы, через которые могут проходить ионы кальция и другие ионы, участвующие в передаче нервного импульса. А долговременную память обеспечивает синтез новых белков, запускаемый в результате воздействия сильных стимулов. Эти белки изменяют строение синапса и его чувствительность к последующим стимулам. После успешных опытах на улитках Кендал решил проверить свою теорию на мышах и нашел точно такой же механизм, как и у аплазии.
Не только Кендал использовал аплизий для своих исследований. Ученые Калифорнийского университета Лос-Анджелеса подвергли сомнению широко распространенное мнение о том, что долговременная память хранится в мозгу в синапсах. Для подтверждения своих догадок они провели ряд экспериментов на знаменитых улитках.
Ранее считалось, что процессы памяти обусловлены синаптическим сообщением между нейронами с помощью особого вещества — серотонина, одного из главнейших нейромедиаторов, так же называемого “гормоном счастья”. Серотонин выполняет множество важнейших функций, однако участие в механизмах запоминания, согласно новейшим исследованиям, не входило в их список.
Исследователи воздействовали на аплизий электрическим током, вызывая у них таким образом сгибательный рефлекс, который как раз и является проявлением долговременной памяти. Электрический шок вызывал выделение серотонина, который, в свою очередь, формировал синаптические связи, порождавшие и сохранявшие воспоминания.
Если выделение серотонина на первом этапе эксперимента нарушалось, то происходило и нарушение памяти.
Слудеющий этап эксперимента проводился с помощью чашки Петри, куда поместили нервные клетки аплизий. При добавлении серотонина формировались новые синаптические связи, память сохранялась. Если же сразу вслед за серотонином в чашку добавляли ингибитор, мешавший выделению белков, то синаптические связи не формировались, память нарушалась. Если же ингибитор вводился через двадцать четыре часа, то синаптические связи продолжали развиваться, и память не нарушалась.
Ученые продолжали эскпериментировать с серотонином и обнаружили, что если добавить к нейронам в чашке Петри две порции серотонина с интервалом в 24 часа, а сразу после этого ввести белковый ингибитор, то синаптические связи и воспоминания оказывались стертыми. При подсчете оставшихся синаптических связей оказалось, что их количество вернулось к уровню, существовавшему до начала эксперимента. Выяснилось, что и среди исчезнувших, и среди сохранившихся связей были как новые, так и старые. Почему так происходит и что определяет сохранность связей, никто на данный момент не знает.
При проведении этого же эксперимента с живым моллюском выяснилось, что хотя часть синаптических связей исчезла, само воспоминание об электрическом шоке у моллюска сохранилось. Отсюда и был сделан важнейший вывод: воспоминания хранятся вовсе не в синапсах, а в каких-то других частях нервной системы. Ученые пока не могут с точностью определить где, но есть предположение, что за долговременную память отвечают ядра нейронов. Это дает большую надежду людям, больным Альцгеймером и их близким: если воспоминания хранятся не в синапсах, а в нейронах, то пока живы нервные клетки, воспоминания можно возродить.
Еще одним интересным феноменом в мире нейрофизиологии является “нейрон бабушки”. Впервые этот термин использовал нейробиолог Джерри Летвин в 1969 году во время беседы со студентами. Он сказал: «Если мозг человека состоит из специализированных нейронов, и они кодируют уникальные свойства различных объектов, то, в принципе, где-то в мозге должен быть нейрон, с помощью которого мы узнаем и помним свою бабушку». Этот термин прижился в науке, однако есть и другие варианты названия этого нейрона — «нейрон Монро», «нейрон Холли Берри», «нейрон Эйфелевой башни» и т.д.
Теория “нейрона бабушки” была подкреплена исследованиями 2005 года, во время которых невролог Кристоф Кох из Калифорнийского технологического института и профессор нейрохирургии Ицхак Фрид из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе установили, что признанием той или иной знаменитости в мозге заведуют отдельные клетки.
Нейроны активировались не только при воздействии соответствующего визуального стимула, но и при произнесении вслух названия объектов и в том случае, если испытуемый сам думал о них. Несмотря на то, что открытие «нейронов бабушки» не сильно помогло в понимании механизмов узнавания, их нахождение проложило дорогу к новым опытам, результаты которых, возможно, позволят ученым ответить на вопрос “как работает наша память?”.
Нейронаука — это обширная взаимосвязанная сеть дисциплин, которая включает в себя не только такие науки, как физиология и биохимия, но и информатика, инженерия, лингвистика, медицина, физика, философия и психология. Развившись из нейробиологии, это научное направление является на данный момент одним из самых продвинутых и захватывающих. Благодаря ученым, которые изучали и изучают нейроны моллюсков, воздействуют на мозг электрическими импульсами, а так же совершают множество других сложнейших операций над мозгом подопытных животных, в ближайшем будущем произойдет масса открытий, которая позволит нам по-новому взглянуть на нашу нервную систему, понять, как же все-таки работает наша память, а может быть и узнать, какие еще возможности скрывает наш мозг.
В наши дни накоплен немалый объем научных знаний, однако единой картины о процессах запоминания пока нет. Возможно, в результате дальнейшего развития науки, ученые смогут изобрести способ, с помощью которого у нас будет возможность понять этот сложный процесс.
Реферат: Память с точки зрения психологии и её совершенствование
Название: Память с точки зрения психологии и её совершенствование Раздел: Рефераты по психологии Тип: реферат Добавлен 10:08:42 29 июля 2005 Похожие работы Просмотров: 1972 Комментариев: 8 Оценило: 2 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать |
- http://newtonew.com/science/chto-s-pamyatyu-otvechayut-specialisty-v-oblasti-neyronauk
- http://www.fleming.pro/2016/09/chertogi-razuma/
- http://www.bestreferat.ru/referat-54620.html