На что способна память человека
Можно ли запомнить все на свете? Рассказываем, как работает наша память
Шерлок Холмс запоминает все, представляя, что хранит кусочки информации во «дворце памяти» — метод, зародившийся в древней Греции. Теперь ученые обнаружили, что этот метод действительно работает для создания долговременных воспоминаний. Рассказываем, как вообще мозг запоминает информацию, какие есть мнемонические техники и что такое «метод локусов».
Читайте «Хайтек» в
Как работает память человека?
Память — это не просто то, что происходит в вашем мозге. Вы не можете просто создать воспоминание, вы должны его сформировать. Это не одно и то же.
В мозге человека есть много процессов, большинство из них до сих пор изучается. Например, те, которые определяют, как и почему хранятся воспоминания и как они вызываются. Ученые, в частности нейробиологи, в течение многих лет знают, что состояние человека — молодой он или старый, в стрессе он или нет — может мешать или способствовать процессу кодирования памяти в уме.
Сейчас начинает выясняться еще кое-что. Когда человек что-то забывает, это происходит не из-за того, что у него «плохо работает память». На деле происходит реорганизация мозга, чтобы он мог сосредоточиться на более важных вещах. Существуют даже ведущие теории о том, что мозг хранит в памяти все, что с вами когда-либо происходило. Он просто формирует нейронные пути к воспоминаниям, которые считает важными.
Это может показаться безумием, но есть веские доказательства этой теории, сообщает Interesting Engineering. Есть определенные клинические расстройства, которые заставляют людей вспоминать все, что с ними когда-либо происходило. Как мальчик на видео ниже:
Воспоминания, или, скорее, нейронные пути, которые используются для их вызова, усиливаются с каждым разом, когда мы воскрешаем определенные события в памяти. Активная практика восстановления воспоминаний, например, подготовка к экзамену, улучшит способность вашего мозга к запоминанию.
Итак, как же тогда мы можем лучше запоминать что-то, если уже понимаем основной принцип?
Лучшие способы запомнить
Несколько исследований ведущих психологов и нейробиологов показывают, что выполнение викторин, практика и успешное запоминание чего-либо намного лучше, чем обычные попытки запомнить что-либо. В этих исследованиях учащиеся специально использовали различные средства запоминания, чтобы выучили слова иностранного языка.
Некоторые группы просто учили переводы слов. Другие применял различные техники. Спустя 7 дней после начала эксперимента те ученики, которые не применяли никаких техник, выучили 25% слов или ниже. Другие студенты выучили 80% слов. На основании фактических данных исследователи пришли к выводу, что такие методы обучения, как карточки или постоянные опросы, помогают учащимся сохранить воспоминания. Эти же принципы можно применить для закрепления воспоминаний в голове.
Есть еще один способ, который появился еще в древней Греции, а благодаря персонажу сэра Артура Конана Дойля стал обсуждаемым и наше время.
Какие есть техники запоминания?
Рабочая память (РП), также известная как оперативная, — это совокупность процессов, позволяющих нам хранить и временно использовать информацию с целью осуществления таких комплексных когнитивных задач, как понимание речи, чтение, применение математических способностей, обучение или рассуждение. Рабочая память является одним из видов кратковременной памяти.
Согласно модели Бэддели и Хитча, рабочая память состоит из трех систем и включает компоненты как хранения, так и обработки информации.
Центральный управляющий элемент: работает как система наблюдения за вниманием, которая решает, на что нам обращать внимание, а на что нет, а также организовывает последовательность действий, которые необходимо произвести для осуществления вида деятельности.
Фонологическая петля: позволяет нам удерживать в памяти письменный и устный материал.
Зрительно-пространственный набросок: помогает нам управлять визуальной информацией и сохранять ее.
Эпизодический буфер: используется для объединения информации из фонологической петли и визуально-пространственного наброска, построения целостного эпизода и для связи с долговременной памятью.
Мы ежедневно используем рабочую (или оперативную) память при выполнении различного рода задач. Когда пытаемся вспомнить номер телефона до того, как записать его. Когда мы участвуем в разговоре, нам нужно удержать в памяти то, что только что сказали, чтобы обработать эту информацию и высказать свою точку зрения. Когда в школе или университете мы конспектируем лекции, нам необходимо запомнить, что сказал преподаватель, чтобы потом записать это своими словами. Когда пересчитываем в уме стоимость наших покупок в супермаркете, чтобы понять, хватит ли нам денег.
Метод локусов (другие названия — метод мест, дворец памяти, чертоги разума, пространственная мнемоника) — мнемонический (то есть помогающий развитию памяти) метод, изложенный еще в древнеримских трактатах, посвященных риторике. Основан на мысленно-пространственных ассоциациях, целью которых является создание, упорядочивание и дальнейшее использование всего содержимого человеческой памяти. Использование подобного метода упорядочивания и хранения информации можно наблюдать во многих трудах по психологии и нейрологии, при том, что он использовался также в первой половине XIX века в работах на тему риторики, логики и философии.
Практически все известные нам нюансы тренировок памяти времен античности были описаны между 86 и 82 гг. до н. э. в коротком анонимном учебнике «Риторика для Геренния».
Этот метод часто используют на соревнованиях мнемоников, когда конкурсанты должны запомнить по 500 разных цифр за 15 минут или последовательность 100 предметов, на запоминание которых дается всего по несколько секунд.
Просто посмотрите видео ниже, чтобы увидеть, насколько эффективна эта методика для запоминания тысяч цифр числа Пи.
Ученые решили наконец-то проверить в клинических условиях, какой метод запоминания лучше.
Исследование «чертогов памяти»
Шерлок Холмс запоминает все, представляя, что хранит кусочки информации в «чертогах памяти». Теперь исследователи обнаружили, что этот метод действительно работает для создания долговременных воспоминаний.
Согласно исследованию, опубликованному в Science Advances, тренируясь с этим методом, лучшие чемпионы мира по запоминанию могут запоминать непомерно большой объем информации, такой как списки слов, серии цифр и колоды карт. Но на чемпионате мира по памяти проверяется только кратковременная память, и лишь несколько исследований изучали мозг, поскольку люди используют этот метод для улучшения памяти.
«Мы были очарованы тем, как возможны такие выдающиеся показатели памяти, которые были продемонстрированы на чемпионате мира по запоминанию», — сказала ведущий автор Изабелла Вагнер, женщина-когнитивный нейробиолог Венского университета.
По ее словам, метод локусов использует хорошо известные места или маршруты в качестве «каркаса» или «структуры» для встраивания новой, несвязанной информации. Сочетание предшествующих знаний — знакомого пути — и новой информации помогает улучшить память.
Чтобы оценить метод локусов, Вагнер и ее команда привлекли 17 «чемпионов по запоминанию» — людей, которые вошли в число 50 лучших в мире соревнований по запоминанию, и 16 человек, у которых был подходящий возраст и интеллект. Исследователи провели сканирование мозга участников с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии ( фМРТ ), попросив их изучить случайные слова из списка. Затем ученые дали участникам по три слова из списка и попросили их вспомнить, были ли слова в том же порядке, что и ранее изученные.
Команда использовала этот тест, чтобы определить «слабые воспоминания», или те, которые можно было вспомнить через 20 минут, но не через 24 часа, и «устойчивые воспоминания», или те, которые можно было вспомнить через 24 часа. Четыре месяца спустя исследователи повторно проверили способность участников запоминать и вспоминать слова.
Что в итоге?
Как и ожидалось, участники показали лучшую и долговечную память после тренировки с методом локусов, чем после тренировки с другой техникой памяти или вообще без техники. Участники, которые тренировались по древнему методу, показали значительное увеличение долговременных воспоминаний, но незначительное изменение слабых воспоминаний (или краткосрочных воспоминаний, которые исчезли через 20 минут) по сравнению с контрольными группами.
Через 20 минут люди, которые были обучены методом локусов, запомнили около 62 слов из списка, тогда как те, кто обучался с помощью другого метода, запомнили 41, а те, кто вообще не тренировался, вспомнили 36. Через 24 часа люди, прошедшие обучение по методу локусов, запомнили около 56 слов против 30 и 21 в контрольных группах соответственно.
Четыре месяца спустя люди, обученные методу локусов, могли запомнить около 50 слов против 30 и 27 в контрольных группах соответственно. Более того, чемпионы мира по запоминанию и участники, которые тренировались по методу локусов, продемонстрировали схожую мозговую активность при запоминании списков слов и их порядка.
Команда также наткнулась на кое-что неожиданное: пока и чемпионы мира, и участники выполняли эти задачи, активность их мозга снижалась в областях, обычно связанных с обработкой памяти и долговременной памятью, сообщила Вагнер Live Science. «Это было несколько неожиданно для нас, поскольку лучшая производительность обычно связана с повышенным вовлечением различных областей мозга», — сказала она.
Другими словами, они обнаружили, что меньшая активация мозга приводит к лучшей памяти. Похоже, что метод локусов побуждает мозг работать более эффективно. Кроме того, пока участники отдыхали, у тех, кто был обучен методу локусов, увеличилась связь мозга между другими причинами, важными для сохранения долговременной памяти.
Число Пи – математическая константа, которая выражает отношение длины окружности к её диаметру. Равна приблизительно 3,141592653589793238462643…
Функциональная магнитно-резонансная томография, функциональная МРТ или фМРТ — разновидность магнитно-резонансной томографии, которая проводится с целью измерения гемодинамических реакций (изменений в токе крови), вызванных нейронной активностью головного или спинного мозга. Этот метод основывается на том, что мозговой кровоток и активность нейронов связаны между собой. Когда область мозга активна, приток крови к этой области также увеличивается. фМРТ позволяет определить активацию определенной области головного мозга во время нормального его функционирования под влиянием различных физических факторов (например, движение тела) и при различных патологических состояниях.
Мнемоника, мнемотехника — совокупность специальных приёмов и способов, облегчающих запоминание нужной информации и увеличивающих объём памяти путём образования ассоциаций (связей): замена абстрактных объектов и фактов на понятия и представления, имеющие визуальное, аудиальное или кинестетическое представление, связывание объектов с уже имеющейся информацией в памяти различных типов модификации для упрощения запоминания.
Искажая реальность: как работает человеческая память и что такое ложные воспоминания
Наш мозг — крайне несовершенный инструмент записи, хранения и воспроизведения данных. Каждый раз, когда мы что-то вспоминаем, мы перезаписываем информацию и вносим правки, поэтому спустя некоторое время настоящие воспоминания обрастают ложными.
Ранее считалось, что память базируется на электрических импульсах, проводимых клетками мозга, однако чуть меньше 10 лет назад это представление в корне изменилось. Причиной стало обнаружение особых клеток в гиппокампе — энграм-нейронов, в которых хранились отдельные воспоминания. Теперь ученые считают, что память носит электрохимическую природу и очень сильно зависит от обмена веществ в нейронах.
Долговременная и кратковременная память
В большинстве электронных устройств (в смартфонах и компьютерах уж точно) имеется оперативная (ОЗУ) и постоянная память (ПЗУ). Первая используется для сиюминутных задач и хранит данные пока на оперативку подается напряжение. В то же время ПЗУ хранит информацию продолжительное время и не зависит от подачи питания.
У человека также имеется два вида памяти: кратковременная и долговременная. Может показаться, что человеческая и электронная память чем-то схожи между собой, но на деле это не так. Краткосрочная память способна устойчиво хранить информацию в течение 20 секунд и если ее не повторить, то она стирается спустя 30 секунд после поступления новых данных. Однако некоторая ее часть все же переходит в долговременную и этот процесс называется консолидацией. Время жизни долговременной памяти сравнимо с продолжительностью жизни самого организма, а ее объем около 125 терабайт. При этом она подвержена изменениям и способна утрачивать некоторые детали, поэтому ученые всерьез задумались о симбиозе электронной и человеческой памяти — создании флешки для мозга.
Жесткий диск для мозга — возможно ли?
О создании флеш-накопителя, подключаемого к мозгу человека, пока речи не идет — это просто невозможно. Сейчас у человечества нет ни полноты знаний о функционировании нашей памяти, ни технологий для правильного внедрения той же флешки в мозг.
Однако работы в этом направлении ведутся и уже есть некоторые результаты — ученые из Университета Южной Калифорнии сумели создать имплантат для улучшения процесса запоминания. Его задача состоит в сохранении кода клеток мозга с последующим его воспроизведением. Проведенные испытания установили, что имплантат улучшает оба вида человеческой памяти почти на 40%.
Исследование в первую очередь направлено на помощь пациентам, страдающим нейродегенеративными недугами, вызванными болезнью Альцгеймера, инсультом или головными травмами. Имплантат применялся только в поврежденных участках мозга для записи правильных ответов в ходе экспериментов. Затем, при повторном тесте, полученный ранее правильный код клеток воспроизводился и помогал больным снова дать верный ответ. Итог мероприятия: краткосрочная память у испытуемых улучшилась на 37%, а долгосрочная на 35%.
Как отметил руководитель исследования Роберт Хэмпсон, им удалось достичь положительного результата, улучшив способности больных с нарушением памяти. Возможность отделения ложных воспоминаний от истинных тем самым стимулирует врожденные механизмы запоминания, а не заменяет их. Следующая цель — удержание приобретенных воспоминаний.
Ложные воспоминания — помнят то, чего не было
Ложные воспоминания являются излюбленной темой многих научно-фантастических произведений. При этом они являются весьма обыденной вещью для почти 100% людей за редкими исключениями. Ничего необычного в них нет по одной простой причине — так уж устроен мозг с его реконструктивным характером памяти.
Еще в конце 20 века ученые поняли, что наша память изменяема и она постоянно перезаписывается на протяжении всей жизни. Помимо экспериментов есть немало реальных случаев, когда люди из-за ложных воспоминаний вдруг начинали обвинять близких и родственников в том, чего те не делали.
Ложные воспоминания — мощный инструмент для помощи людям, которые когда-то подвергались насилию и жестокости. Однако в плохих руках этим инструментом можно не только заставить свидетеля дать ложные показания, но и без преувеличения — переписать историю, изменить отношение людей к историческим и политическим событиям в прошлого.
Лишенные забвения, или помнить все
Как мы сказали, есть исключения, люди, память которых намного прочнее и объемнее, чем у большинства из нас. Объем краткосрочной памяти в среднем равен 7–9 элементам, а время хранения — 18–20 секунд. Но все же существуют люди, способные запомнить намного больше и на значительно более долгий срок.
Еще одним соотечественником с феноменальной памятью является Соломон Шерешевский. Во время работы корреспондентом в одной из газет Москвы, он не пользовался блокнотом для нотирования редакционных заданий. Это заметил его начальник и посоветовал обратиться к психологам, которые выяснили, что Шерешевский способен запоминать более 7–9 единиц: десятки слов, выражений, чисел, фраз и даже предложений, помня их годами!
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
На сегодняшний день даже ответ на базовый вопрос — что собой представляет память во времени и пространстве — может состоять в основном из гипотез и предположений. Если говорить о пространстве, то до сих пор не очень понятно, как память организована и где конкретно в мозге расположена. Данные науки позволяют предположить, что элементы ее присутствуют везде, в каждой из областей нашего «серого вещества».
Более того, одна и та же, казалось бы, информация может записываться в память в разных местах.
Например, установлено, что пространственная память (когда мы запоминаем некую впервые увиденную обстановку — комнату, улицу, пейзаж) связана с областью мозга под названием гиппокамп. Когда же мы попытаемся достать из памяти эту обстановку, скажем, десять лет спустя — то эта память уже будет извлечена из совсем другой области. Да, память может перемещаться внутри мозга, и лучше всего этот тезис иллюстрирует эксперимент, проведенный некогда с цыплятами. В жизни только что вылупившихся цыплят играет большую роль импринтинг — мгновенное обучение (а помещение в память — это и есть обучение). Например, цыпленок видит большой движущийся предмет и сразу «отпечатывает» в мозге: это мама-курица, надо следовать за ней. Но если через пять дней у цыпленка удалить часть мозга, ответственную за импринтинг, то выяснится, что… запомненный навык никуда не делся. Он переместился в другую область, и это доказывает, что для непосредственных результатов обучения есть одно хранилище, а для длительного его хранения — другое.
Запоминаем с удовольствием
Но еще более удивительно, что такой четкой последовательности перемещения памяти из оперативной в постоянную, как это происходит в компьютере, в мозге нет. Рабочая память, фиксирующая непосредственные ощущения, одновременно запускает и другие механизмы памяти — среднесрочную и долговременную. Но мозг — система энергоемкая и потому старающаяся оптимизировать расходование своих ресурсов, в том числе и на память. Поэтому природой создана многоступенчатая система. Рабочая память быстро формируется и столь же быстро разрушается — для этого есть специальный механизм. А вот по‑настоящему важные события записываются для долговременного хранения, важность же их подчеркивается эмоцией, отношением к информации.
Механизмы эмоционального, то есть биохимического подкрепления памяти сейчас активно изучаются. Проблема лишь в том, что лабораторные исследования подобного рода можно вести только на животных, но много ли способна рассказать нам о своих эмоциях лабораторная крыса?
Если мы что-то сохранили в памяти, то порой приходит время эту информацию вспомнить, то есть извлечь из памяти. Но правильно ли это слово «извлечь»? Судя по всему, не очень. Похоже, что механизмы памяти не извлекают информацию, а заново генерируют ее. Информации нет в этих механизмах, как нет в «железе» радиоприемника голоса или музыки. Но с приемником все ясно — он обрабатывает и преобразует принимаемый на антенну электромагнитный сигнал. Что за «сигнал» обрабатывается при извлечении памяти, где и как хранятся эти данные, сказать пока весьма затруднительно. Однако уже сейчас известно, что при воспоминании память переписывается заново, модифицируется, или по крайней мере это происходит с некоторыми видами памяти.
Не электричество, но химия
В поисках ответа на вопрос, как можно модифицировать или даже стереть память, в последние годы были сделаны важные открытия, и появился целый ряд работ, посвященных «молекуле памяти».
На самом деле такую молекулу или по крайней мере некий материальный носитель мысли и памяти пытались выделить уже лет двести, но все без особого успеха. В конце концов нейрофизиологи пришли к выводу, что ничего специфического для памяти в мозге нет: есть 100 млрд нейронов, есть 10 квадрильонов связей между ними и где-то там, в этой космических масштабов сети единообразно закодированы и память, и мысли, и поведение. Предпринимались попытки заблокировать отдельные химические вещества в мозге, и это приводило к изменению в памяти, но также и к изменению всей работы организма. И лишь в 2006 году появились первые работы о биохимической системе, которая, похоже, очень специфична именно для памяти. Ее блокада не вызывала никаких изменений ни в поведении, ни в способности к обучению — только потерю части памяти. Например, памяти об обстановке, если блокатор был введен в гиппокамп. Или об эмоциональном шоке, если блокатор вводился в амигдалу. Обнаруженная биохимическая система представляет собой белок, фермент под названием протеинкиназа М-зета, который контролирует другие белки.
Одна из главных проблем нейрофизиологии — невозможность проводить опыты на людях. Однако даже у примитивных животных базовые механизмы памяти схожи с нашими.
Молекула работает в месте синаптического контакта — контакта между нейронами мозга. Тут надо сделать одно важное отступление и пояснить специфику этих самых контактов. Мозг часто уподобляют компьютеру, и потому многие думают, что связи между нейронами, которые и создают все то, что мы называем мышлением и памятью, имеют чисто электрическую природу. Но это не так. Язык синапсов — химия, здесь одни выделяемые молекулы, как ключ с замком, взаимодействуют с другими молекулами (рецепторами), и лишь потом начинаются электрические процессы. От того, сколько конкретных рецепторов будет доставлено по нервной клетке к месту контакта, зависит эффективность, большая пропускная способность синапса.
Белок с особыми свойствами
Протеинкиназа М-зета как раз контролирует доставку рецепторов по синапсу и таким образом увеличивает его эффективность. Когда эти молекулы включаются в работу одновременно в десятках тысяч синапсов, происходит перемаршрутизация сигналов, и общие свойства некой сети нейронов изменяются. Все это мало нам говорит о том, каким образом в этой перемаршрутизации закодированы изменения в памяти, но достоверно известно одно: если протеинкиназу М-зета заблокировать, память сотрется, ибо те химические связи, которые ее обеспечивают, работать не будут. У вновь открытой «молекулы» памяти есть ряд интереснейших особенностей.
Во-первых, она способна к самовоспроизводству. Если в результате обучения (то есть получения новой информации) в синапсе образовалась некая добавка в виде определенного количества протеинкиназы М-зета, то это количество может сохраняться там очень долгое время, несмотря на то что эта белковая молекула разлагается за три-четыре дня. Каким-то образом молекула мобилизует ресурсы клетки и обеспечивает синтез и доставку в место синаптического контакта новых молекул на замену выбывших.
Во-вторых, к интереснейшим особенностям протеинкиназы М-зета относится ее блокирование. Когда исследователям понадобилось получить вещество для экспериментов по блокированию «молекулы» памяти, они просто «прочитали» участок ее гена, в котором закодирован ее же собственный пептидный блокатор, и синтезировали его. Однако самой клеткой этот блокатор никогда не производится, и с какой целью эволюция оставила в геноме его код — неясно.
Третья важная особенность молекулы состоит в том, что и она сама, и ее блокатор имеют практически идентичный вид для всех живых существ с нервной системой. Это свидетельствует о том, что в лице протеинкиназы М-зета мы имеем дело с древнейшим адаптационным механизмом, на котором построена в том числе и человеческая память.
Конечно, протеинкиназа М-зета — не «молекула памяти» в том смысле, в котором ее надеялись найти ученые прошлого. Она не является материальным носителем запомненной информации, но, очевидно, выступает в качестве ключевого регулятора эффективности связей внутри мозга, инициирует возникновение новых конфигураций как результата обучения.
Внедриться в контакт
Сейчас эксперименты с блокатором протеинкиназы М-зета имеют в некотором смысле характер «стрельбы по площадям». Вещество вводится в определенные участки мозга подопытных животных с помощью очень тонкой иглы и выключает, таким образом, память сразу в больших функциональных блоках. Границы проникновения блокатора не всегда ясны, равно как и его концентрация в районе участка, выбранного в качестве цели. В итоге далеко не все эксперименты в этой области приносят однозначные результаты.
Подлинное понимание процессов, происходящих в памяти, может дать работа на уровне отдельных синапсов, но для этого необходима адресная доставка блокатора в контакт между нейронами. На сегодняшний день это невозможно, но, поскольку такая задача перед наукой стоит, рано или поздно инструменты для ее решения появятся. Особые надежды возлагаются на оптогенетику. Установлено, что клеткой, в которой методами генной инженерии встроена возможность синтеза светочувствительного белка, можно управлять с помощью лазерного луча. И если такие манипуляции на уровне живых организмов пока не производятся, нечто подобное уже делается на основе выращенных клеточных культур, и результаты весьма впечатляющи.
Автор — доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, профессор, директор ИВНДиНФ РАН