ИЗ ПЕРВЫХ РУК

НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ

Накопление, хранение и обработка информации — это важнейшее свойство нервных сетей. Невозможно переоценить биологическое значение этих процессов для адаптации поведения живого организма к окружающей среде. Без способности к научению и памяти ни отдельная особь, ни вид в целом не могли бы выжить, поскольку в этом случае было бы невозможно планировать свое поведение и преднамеренно избегать ошибок.

БЛАГАЯ ЗАБЫВЧИВОСТЬ

Совершенно ясно, что в нашей памяти откладывается лишь незначительная часть воспринимаемых нами явлений. В этой связи возникают вопросы: каким же образом мозг запоминает, что он запоминает и что забывает.
Без отбора информации и удаления ее из памяти мы были бы буквально затоплены потоком непрерывно поступающих данных. В настоящее время за единицу информации принимается бит. Для хранения 1 бита требуется 10 нейронов. Величина общей информационной емкости мозга равна
3 х 108 бит. Такой емкости хватило бы, для того чтобы хранить около 1% от общего потока информации, протекающей через наше сознание. Если считать, что в среднем информационный поток составляет 20 бит/сек, то за 70 лет при длительности активного дня 16 часов, общее поступление информации составит 3 х 1010 бит. Это в 100 раз больше, чем информационная емкость мозга.
Память есть результат образования новых условных связей, формирующихся в коре головного мозга, с помощью которых фиксируется индивидуальный опыт организма. Например, ребенок, единожды получив ожог от пламени свечи, от кипятка, на всю жизнь запоминает эти ощущения.
Память как процесс связана с восприятием информации, с ее хранением и использованием. Извлечение из хранилища памяти прошлого опыта называется актуализацией памяти.

ВИДЫ ПАМЯТИ

Различают несколько видов памяти.
Моторная память
Эволюционно это самый древний вид. В его основе лежит способность запоминать и производить какую-то программу движений. Этот вид памяти генетически запрограммирован. Например, ходьба, подъем по ступенькам, плаванье и т.д.
Эмоциональная память
Связана с фиксацией ощущений, которыми сопровождались те или иные события, явления жизни. Эмоции — эволюционно более древнее явление, чем ощущения. Эмоции выполняют регуляторную функцию в обеспечении поведения и адаптации организма к окружающей среде. Биологический смысл эмоциональной памяти заключается в том, что во всем диапазоне эмоциональных проявлений чаще всего фиксируются отрицательные эмоции, то есть вырабатывается система предупреждения.
Помимо этого эмоционально окрашенные ощущения фиксируются практически мгновенно и непроизвольно. Эмоциональная память самая прочная, поэтому имеет очень большое значение в процессе обучения.
Образная память
Связана с работой сенсорных систем или органов чувств. Информация запоминается в виде образов определенной модальности. Существуют зрительная, слуховая, тактильная, вкусовая и другие виды образной памяти. Эта память спонтанна, гибка и обеспечивает длительное хранение следа памяти.
Логическая память
Этот вид памяти эволюционно самый новый. Логическая память формируется только на базе второй сигнальной системы в процессе обучения. Вторая сигнальная система, по определению физиолога И.П. Павлова, — это слово. Сложно запомнить материал без понимания, без логического восприятия. Никаких природных готовых программ у этой памяти нет. Логическая память — результат тех интеллектуальных возможностей, которые есть у ребенка. Логическая память у младших и старших школьников различна. Лучше выражена она у старшеклассников.

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВРЕМЕНИ

По продолжительности закрепления и сохранения информации память делят на три вида:
1) сенсорную;
2) кратковременную;
3) долговременную.
Сенсорная память
Чувствительные сигналы в течение нескольких сот миллисекунд с момента своего воздействия сохраняются в сенсорной памяти. Здесь происходит анализ сигналов, их оценка и в дальнейшем либо забывание, либо направление на обработку. Эту память также называют иконической, потому что она лучше всего изучена для зрительных стимулов.
Процесс забывания начинается сразу же после поступления информации. Исследования показывают, что если испытуемому в течение 50 миллисекунд предъявить 16 букв, а затем попросить назвать эти буквы, то сразу после предъявления он вспоминает около 70% увиденного. Через 150 миллисекунд — объем запомненной информации равен 25–35%, а через 250 миллисекунд — уже вся информация из сенсорной памяти теряется.
Известно, что наряду с таким пассивным «угасанием» информации существует и процесс ее активного «стирания» в результате поступления новых сигналов.
Переход информации из весьма нестойкой сенсорной памяти в более стойкую может совершаться двумя путями. Первый путь — словесное кодирование сенсорных сигналов — это свойственно взрослым людям. Второй путь — несловесная обработка сигналов. Механизм такой обработки пока неизвестен. По-видимому, этот путь служит для запоминания информации, которую сложно выразить словами, и используется, как правило, маленькими детьми и животными.
Кратковременная память
Сенсорная память переходит в кратковременную, которая отвечает за временное хранение информации, закодированной словесно. Емкость этой памяти меньше, чем сенсорной. Данные хранятся здесь в порядке поступления информации. Забывание в кратковременной (первичной) памяти происходит в результате «вытеснения» старой информации новыми сигналами. Переход информации из кратковременной памяти в долговременную облегчается практикой, то есть целенаправленным повторением материала.
Долговременная память
Эта память характеризуется значительной емкостью и устойчивостью. Только информация, которая перешла в долговременную (вторичную) память, может быть извлечена через длительное время.
Информация переходит в долговременную память, в процессе жизнедеятельности часть информации теряется, а около 72% — остается на всю жизнь. В долговременной памяти данные накапливаются в соответствии с их «значимостью». Извлечение информации из долговременной памяти происходит дольше, чем из кратковременной. Забывание на уровне долговременной памяти связано с влиянием на запоминание уже имеющейся информации или с влиянием вновь поступившей информации.
Существует закон интерференции, согласно которому объекты, смещенные к центру, запоминаются хуже, чем краевые. Интерференция проявляется независимо от модальности раздражителя и не имеет значения для кратковременной памяти. В долговременной памяти интерференция проявляется тем меньше, чем ближе находятся схожие раздражители.

СИНАПТИЧЕСКИЙ ЭФФФЕКТ И ДРУГИЕ

Основы современного подхода к исследованию нейронных механизмов научения и памяти заложили в начале 40-х годов ХХ века русский физиолог Иван Петрович Павлов, монреальский психолог Дональд Хебб и поляк Ежи Конорски. Они исходили из представлений о том, что процессы научения и памяти должны быть связаны с изменениями нервных сетей (нейронных ансамблей). Нервные клетки в таких ансамблях объединены в специфические сети.
При формировании кратковременной памяти возбуждение циркулирует по системе циклически замкнутых нейронов в коре головного мозга и в подкорковых структурах, через которые осуществляется восприятие этой информации, ее анализ и хранение (фиксация).
К показателям функционирования кратковременной памяти относят синаптический эффект изменения ядерно-ядрышкового аппарата клетки, выброс в цитоплазму нейрона биологически активных веществ и сопутствующую этим процессам перестройку обмена веществ клетки.
Включение блоков долговременной памяти обеспечивается через 10 минут после прихода информации в клетку. За это время происходит перестройка биологических свойств нервной клетки. Считается, что во время обучения в нервные клетки приходит чувствительная афферентная импульсация, которая вызывает количественную активацию синтеза РНК и белка. Это может приводить либо к установлению новых синапсов между новыми группами клеток, либо к перестройке существующих синапсов. Наряду с этим, процесс запоминания может сопровождаться активацией синтеза нуклеиновых кислот и белка. Синтезированные молекулы являются хранилищем информации.
Сон работает на долговременную память. «Утро вечера мудренее» — ночной сон с увеличенной парадоксальной фазой приводит к тому, что переработка воспринятого в увеличенную парадоксальную фазу сна приводит к разрешению любой проблемной ситуации. Изъятие нужного решения из подсознания, где находится 95% информации, происходит в стадии сна с быстрым движением глаз.

ПОИСК НЕ ЗАКОНЧЕН

В онтогенезе в процессе дифференцировки во всех типах клеток, кроме нервных, реализуется от 1 до 12% генетической информации. Это специфическая генетическая информация о тех белках, которые должны синтезироваться в клетках определенного типа. В процессе онтогенеза разные типы клеток начинают использовать разную генетическую информацию.
В системе генома нервных клеток, особенно клеток структур больших полушарий, в зависимости от условий жизнедеятельности, меняется уровень синтеза белков, которые обеспечивают фиксацию жизненного опыта. Нервные клетки реализуют от 15 до 37% генетической информации. Если тренировать память, функциональные способности нервной деятельности повышаются до верхней границы.
В последнее время в самых различных структурах мозга были обнаружены нейроактивные пептиды. Предполагают, что они причастны к процессам памяти. Существует весьма генерализованное влияние пептидов, участвующих в общей активации и мотивационных механизмах.
Например, введение адренокортикотропного гормона или его фрагментов приводит к активации нейронов во многих отделах нервной системы. Ухудшение памяти связывают также с генетическим дефицитом вазопрессина. Окситоцин оказывает противоположное действие. Эндорфины и энкефалины регулируют память посредством взаимодействия с медиатором и уже через них оказывают влияние на метаболизм макромолекул. Нейропептиды могут либо усилить, либо ослабить действие медиатора.
Все ныне существующие представления и гипотезы о нейрофизиологических основах памяти не являются до конца изученными и доказанными. В этой связи и на сегодняшний день эта проблема интригующе интересна как для физиологов, так и для психологов.

Ольга ПАВЛОВА,
кандидат биологических наук