Физиология памяти

Прижизненная  память. Прижизненная память это хранилище информации, которую человек получает от рождения до самой смерти. Существует несколько точек зрения на классификацию видов прижизненной памяти. Классификация по типу запоминаемого материала (двигательная, эмоциональная, символическая). Несколько слов о разных подвидах прижизненной памяти. Двигательная память развивается очень рано. Это память на позу, на положение тела. Она существует у человека всю жизнь. Она лежит в основе спорта, танца. Она же и в основе автоматизированных навыков (например, при еде, при переходе улицы и т.п.) Эмоциональная, или чувственная память состоит в воспроизведении чувственного состояния. Такая память воспроизводится с элементами ситуации реально или мысленно (зрительно). Специфика эмоциональной памяти в быстроте формирования следа. Однако отметим, что приятные и неприятные эмоции сохраняются в памяти неодинаково. Плохое быстрее забывается. Это защитная функция организма. Зрительная, или образная, иконическая память. При действии этого вида памяти происходит удержание в памяти зрительного образа: при этом происходит его некоторое преобразование: с одной стороны, упрощение (опускание деталей), с другой стороны, преувеличение отдельных деталей, с третьей, преобразование в более симметричную фигуру. Зрительная память плохо управляется. Однако она тренируется. Эффективным является мысленное воспроизведение картины в расслабленном состоянии с закрытыми глазами перед сном. Термин "эхоическая память" был введен У.Найсером. Он предполагал, что это точная копия некоего акустического события, которая продолжает звучать в человеке после его окончания. Наконец, высший вид памяти – символическая. Она существует в двух ипостасях -словесная и логическая. Словесная память характеризуется точностью воспроизведения и большой зависимостью от воли человека. При воспроизведении ряда лучше запоминаются начальные и конечные элементы (слова). Какое-то особое слово может при воспроизведении передвигаться к началу ряда. Если же в середине дать сопровождающее выделение, то могут быть всплески, т.е. увеличение частоты запоминания слова. 

Теории  оперирования и емкости памяти.

Основой памяти является образование временных  нервных связей (следов) на нейрофизиологическом  и биохимическом уровнях. В первой — лабильной — фазе удержание следа происходит благодаря реверберации нервных импульсов. В ходе второй — стабильной — фазы сохранение следа осуществляется за счет структурных изменений, возникающих на основе первой фазы: согласно различным данным, такими изменениями являются или рост протоплазматических нервных отростков, или изменения в синаптических окончаниях, в свойствах клеточных мембран или в составе рибонуклеиновых кислот клетки”

Сначала увиденная информация по зрительному  нерву передается на внешнюю оболочку коры мозга, а затем - в ее внутреннюю область, которая фактически представляет собой "архив" памяти. На это уходит 0,1 секунды. За это время во внутренней области коры происходят электрохимические реакции, которые как бы кодируют полученную информацию, переводят ее в символы, по которым нейроны могут отыскать и выдать обратно нужные "картинки". Они это и делают, когда человек вспоминает: отправляют искомую информацию на поверхность серого вещества, но с гораздо меньшей скоростью - не выше 0,4 секунды. Возможно, эта разница во времени уходит на то, чтобы среди обилия информации отыскать именно ту, которая нужна. “Эксперименты показывают, что воспоминания о многих событиях, которые человек не может вызвать у себя произвольно, возникают с большой четкостью и с массой деталей при слабом электрическом раздражении некоторых отделов лобной и височной долей коры больших полушарий.”

«Более 40 лет назад У. Пенфилд обнаружил  любопытный феномен: при воздействии  электрического тока на отдельные точки средневисочной извилины левого полушария во время нейрохирургических операций у некоторых больных возникает как бы раздвоение сознания. Продолжая осознавать себя на опрерационном столе больной, одновременно, заново переживал определенный промежуток своей прошлой жизни. Причем, в отличие от обычных воспоминаний, возникающие картины прошлого практически не отличались от первичного сенсорного восприятия, т.е. больной как бы переносился в прошлое и заново, со всеми подробностями переживал его. Фиксировались даже такие детали, на которые обычно не обращают внимания. Как отмечал сам Пенфилд, эти "вспышки пережитого" напоминали демонстрацию киноленты, на которой запечатлено все, что человек некогда воспринимал. Причем события в этом "фильме" всегда происходили в той же последовательности, что и в жизни, без всяких остановок или перескоков в другие временные периоды. Эти удивительные наблюдения, говорят, по-видимому, о том, что мозг человека запечатлевает в неизменной форме всю зрительную, слуховую и другую сенсорную информацию, которая поступает в него в течение жизни. Если мозг полностью сохраняет впечатления, полученные в течение всей жизни, то он должен обладать колоссальной информационной емкостью. (По оценкам Д. фон Неймана, она должна быть равна приблизительно 28×10¹⁹ бит. В таком случае на один нейрон приходится порядка 30 миллиардов бит). Очевидно, что такую информационную емкость "коннекторный" механизм, основанный на изменении синаптической проводимости, обеспечить не сможет. Кроме того, "вспышки пережитого", а также некоторые другие феномены (ретроградная амнезия, хронологическая регрессия), указывают на строгую временную упорядоченность зафиксированной в мозге информации, что также весьма трудно согласовать с "коннекторной" гипотезой. По-видимому, наряду с "коннекторным" механизмом, существует другой, гораздо более емкий механизм запоминания, основанный на каких-то иных физических принципах. Известны также трансовые методы регрессий («пробуждение» воспоминаний все более и более отдаленной давности): гипнотические, медитативные (самогипноз), психоделические (наркотики), дыхательные (гипервентиляция). Эти методы «оживляют» картины индивидуальной жизни, забытые или вытесненные в подсознание, а также пренатальные и трансперсональные воспоминания.

Очень важным для понимания различных психических феноменов и разработки двухполушарной модели головного мозга являются следующие аспекты функционирования памяти:  
- адресация энграмм при записи и считывании;  
- синхронизация записи и считывания энграмм;  
- преобразование форматов комплексных многомодальных восприятий (бессознательная память) в форматы осознанной информации (глоссы, смыслы). 
 
 

Принцип избирательности сохранения .

Забывание начинается сразу же с момента  восприятия окружающей среды и, постепенно затухая, продолжается в течение всей жизни. Основной отсев информации начинается при переходе из сенсорной в первичную память. В сенсорной памяти запечатлевается все, что воспринимается органами чувств.  
Переход сенсорной информации в первичную память может осуществляться двумя путями. Первый путь, который характерен только для человека, заключается в словесном выражении сенсорных сигналов и их дальнейшем словесно-сенсорном закреплении в памяти. Этот путь более выражен у взрослых, чем у детей. Второй путь преобразования сенсорной памяти в первичную не имеет речевой основы. Механизм этого преобразования пока не ясен. Он свойствен всем животным и человеку, но для животных и детей раннего возраста является единственным путем преобразования сенсорной памяти в первичную.  
Емкость первичной памяти меньше, чем емкость сенсорной. Часть информации первичной памяти вытесняется (забывается) вновь поступающей информацией, часть переходит во вторичную память. Этот процесс, по-видимому, осуществляется через повторные восприятия одних и тех же воздействий. Принято считать, что информация, не закодированная в виде слов, не задерживается в первичной памяти и прямо переходит во вторичную память. Только этот вид информации может быть извлечен через значительный отрезок времени. Вторичная память имеет большую емкость и длительность хранения. В отличие от первичной вторичная память организуется на основе смыслового значения информации. Если при извлечении словесной информации из первичной памяти ошибки выявляются в виде смешения сходных звуков (например, "п" и "б"), то из вторичной памяти при ошибках извлекаются разные слова, но одного и того же смысла. Информация из первичной памяти извлекается с большой скоростью, из вторичной - медленнее из-за необходимости перебора различных вариантов. Третичная память характеризуется прочной фиксацией прошлого опыта, извлекается с высокой скоростью, сохраняется даже при серьезных заболеваниях и массивных поражениях мозга, тогда когда другие виды памяти исчезают.  
Вторичная и третичная память являются стабильными формами хранения информации. Различные нарушения в работе мозга, связанные со старением, склерозом кровеносных сосудов, травматическими поражениями или сильными психогенными потрясениями, ведут к неспособности образования прочной памяти из-за нарушений механизмов передачи информации из первичной памяти во вторичную. В обиходе это состояние обозначают как утрату памяти на недавние события при сохраненной памяти на отдаленные события. 

Хранилище памяти.

Сложными  материальными носителями памяти человека являются миллиарды нейронов и бесконечное множество связей, синапсов (греч.sinapsis –соединение, связь, специальная зона контакта) между ними. В конечном счете память – это некая последовательность событий на молекулярном уровне. Изменение процессов обмена в нейроне, включая изменения в генетическом аппарате клетки, обуславливают формирование новых синаптических связей между нейронами.  
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.  
Опыты с иссечением участков коры больших полушарий головного мозга и электрофизиологическими исследования показывают, что "запись" каждого события распределена по более или менее обширным зонам мозга. Это позволяет думать, что информация о разных событиях отражается не в возбуждении разных нейронов, а в различных комбинациях совозбуждённых участков и клеток мозга. Главная роль в образовании кратковременной памяти отводится лобным долям. Поэтому после удаления лобных долей подопытные животные перестают различать определённые раздражители, действующие короткое время. В какой части мозга локализуются долговременная память? Опыты показали, что "кладовая памяти" находится скорее всего в височных отделах коры. Но наряду с той частью коры полушарий, которые "квалифицируются" как кладовая памяти к восприятию и хранению информации имеют отношение и остальные отделы коры. Височные доли коры являются самыми ответственными "архивариусами" долговременной памяти. Оба полушария осведомляются одновременно. Функции речи локализированы в левом полушарии, а правое воспринимает и хранит несловесные раздражения (зрительные, слуховые). И если выключить кору правого полушария, будет потеряна память на пространственные взаимосвязи, на лица, мелодии, абстрактные зрительные образы. Можно с уверенностью сказать, что существенную роль здесь играют и некоторые подкорковые образования. Нейрофизиологи доказали, что за поддержание избирательной способности памяти, за предохранение её от ошибок отвечают глубокие структуры лобных долей. Можно предполагать, что подкорковые структуры участвуют в образовании динамического "пейсмейкерного" механизма в мозге. Закодированное возбуждение, порождаемое и направляемое пейсмейкерами, передаётся на другие звенья системы при обеспечении психической деятельности.  
Хотя серьёзно претендовать на роль подкорковой "кладовой памяти" может только гиппокамп (извилина полушария головного мозга, расположенная в основании височной доли), входящая в состав лимбической системы. Участие гиппокампа в процессе запоминания было доказано в конце 19 века крупным русским невропатологом Е. С. Корсаковым. Он установил в клинических условиях, что у больных, у которых по той или иной причине были повреждены оба гиппокампа, изменений личности не наблюдалось: они адекватно реагировали на особые события. Но реакции этих больных были нормальными лишь до тех пор, пока протекало событие - раздражитель. Через несколько минут после окончания его действия больной о нём начисто забывал. Они не способны усваивать новую информацию. Получается своеобразное прерывание в механизме, который передаёт информацию из кратковременной в долговременную памятью. В обычных условиях гиппокамп обеспечивает перенос информации о происходящем в данный момент событии в соответствующую "кладовую", переводит её из кратковременной памяти в долговременную. Его пирамидные нейроны способны к интеграции и дифференцированному управлению сигналами, поступающими по разным афферентным входам. По мнению некоторых учёных гиппокамп - это аппарат для учёта ошибок. Когда он отсутствует или неисправен, человек повторяет свои ошибки. Проведение огромного числа опытов помогло создать представление о гиппокампе как центре, который задерживает реакции организма. Это своеобразное биологическое "сито", пропускающие важные сведения и события в долговременную память.  
Установлено, что для гиппокампа характерны тета - волны. В процессе обучения, создания кратковременной памяти и реакций на сигнал "что это?" в гиппокампе регистрируется электрическая активность с частотой в пределах тета - ритма. Отсюда тета - ритм передаётся другим образованиям, которые настраиваются на запоминание текущего события и перенос его из "кладовой" кратковременной памяти в "кладовую" долговременной памяти. Мы можем назвать тета - ритм ритмом внимания, начальной фазой образования условного рефлекса.  
Итак, память как психический процесс связана с работой целостного мозга. В системе каждого анализатора происходит фиксация информации, поэтому можно говорить о памяти зрительной, слуховой, тактильной. Система памяти устроена иерархично, удивительно логично и предусмотрительно. Теменно - височно - затылочная область, где замыкаются пути, идущие от различных анализаторов, имеет важнейшее значение для формирования высших психических функций. В этой области расположены образования принимающие участия в механизмах памяти. Экспериментальные и клинические исследования показали, что помимо гиппокампа, в формировании памяти имеют существенное значение такие структуры мозга, как поясная извилина, передние ядра таламуса, маммилярные тела, перегородка, свод, амигдалярный комплекс, которые составляют большой и малый круг Папеца. Центральные фигуры - гиппокамп, ретикулярная формация, миндалина.  
Таким образом, мы можем нарисовать следующую картину памяти.  
Большой лимбический круг - гиппокампо - сингулярная система - это "информационный" цикл. Его структуры широко принимают сенсорную информацию из различных источников и последовательно обрабатывают её на разных уровнях сложности. Второй, гиппокампо - ретикулярный цикл - регуляторный. Эта система объединяет структуры, регулирующие рабочий уровень мозга. К этому циклу примыкает дополнительная "эмоциональная" система (амигдала - гипоталамус), которая за счёт нервных и вегетативно - гормональных влияний, возникающих при эмоциях, может усиливать и продлевать возбуждение регуляторной системы. Сигнал проходит обработку "на запись" в информационной системе, только при "разрешении" со стороны регуляторной системы.  
 
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.