6.2. Физиологические основы памяти

Память — это способность клеток коры запечатлевать, хранить и по мере надобности воспроизводить информацию, полученную организмом в течение всей его жизни. Она лежит в основе сознательной деятельности человека, фиксации условно-рефлекторных связей в мозге, является необходимым элементом процессов мышления. Для педагогов познание механизмов памяти имеет особенное значение, так как успехи в обучении и воспитании во многом определяются свойствами памяти обучаемых, являю­щейся одним из физиологических критериев способности человека к обучению.

В настоящее время данные, полученные при изучении механизмов памяти, позволяют понять многие ее физиологические и биохимические закономерности, которые можно с ус­пехом использовать для совершенствования педагогической работы с детьми и подрост­ками.

Можно выделить три основных процесса, из которых складывается память: запечатление, или фиксация, информации, ее хранение и воспроизведение. Индивидуальные осо­бенности памяти связаны преимущественно с фиксацией информации и ее воспроизведением, в то время как процессы хранения информации почти у каждого человека протекают длительно и надежно. Обычно наиболее чувствительным и ранимым звеном является воспроизведение информации, именно этот процесс значительно изменяется с возрастом и нарушается при повреждениях мозга.

Подавляющее большинство людей обладает громадным объемом памяти, прибли­жающимся к информационной емкости крупнейших библиотек мира. В памяти человека хранится информация, полученная с помощью органов чувств, а также бесчисленное множества программ поведения, управления органами и физиологическими системами, и поэтому границы памяти трудно определить.

Временная организация памяти. Первоначально память рассматривали как два последовательных этапа - кратковременная память и длительная, или долговременная, память, которые связаны процессами консолидации (закрепления следа). Накопление фактических данных привело к услож­нению этой схемы путем включения в нее сенсорной (перцептивной, иконической) нити, представляющей собой непосредственный след возбуждения в сенсорной системе пришедшего воздействия и промежуточной, или лабильной, памяти, в которой информация тщательно удерживается на время, необходимое для выполнения текущей деятельности. Таким образом, процессы памяти человека проходят по крайней мере четыре стадии. У человека память проявляется в двух формах: логически-смысловой и чувственно-сенситивной. Первая оперирует в основном понятиями, вторая — представлениями. Чувственная память подразделяется на зрительную, слуховую, вкусовую, обонятельную.

Сенсорная память связана с удерживанием сенсорной информации и служит для первичного анализа и дальнейшей обработки сенсорных событий. Во время этой стадии непрерывный поток сигналов организуется в отдельные информационные единицы, часть которых получает доступ (ввод) в долговременную память, где сохраняется неопределенно длительное время. Остальная информация из сенсорной памяти устраняется путем спонтанного разрушения или «стирания» при поступлении новой. Из-за задержек и переработки в центральной нервной системе сенсорный след занимает больше времени, чем воздействие, его длительность составляет 0,1-0,5 с. Главной особенностью сенсорной памяти является почти неограниченная емкость. Это обеспечивает возможность эффектив­ного функционирования других видов памяти путем выбора, фиксации и переработки наи­более важной для организма информации.

Судьба отобранного для хранения в памяти материала определяется его характером. Невербальная (неречевая) информация из сенсорной памяти передается во вторичную па­мять (промежуточную), где она может храниться от нескольких минут до нескольких лет. Вербальная информация на несколько секунд поступает в первичную (кратковременную) память — систему хранения с ограниченной емкостью. Вербальный материал требует более длительной «активации», закрепления и, лишь пройдя повторные циклы через первичную память, передается во вторичное хранилище. Эффективность переноса возрастает с увели­чением времени обработки информации в первичной памяти.

Существенным фактором в организации вторичной памяти является значимость ин­формации для индивидуума. Эта особенность находит отражение в характере ошибок при вспоминании: если при считывании материала из первичной памяти ошибки заключаются в использовании близких звуков, то при извлечении его из вторичной памяти — в исполь­зовании конструкций со сходным значением. Во вторичной памяти фиксируются прост­ранственно-временные отношения элементов материала, поступающего на хранение. Наи­более прочное удерживание информации обеспечивает третичная (долговременная) память. Здесь фиксируются персональные данные, способность к чтению, письму, профессиональ­ные навыки. Этот вид памяти более устойчив к повреждениям мозга.

Физиологические механизмы памяти. Нейронная теория памяти.

Условно-рефлекторная теория объясняет физиологиче­ские механизмы памяти замыканием временной связи между центрами двух раздражителей и реверберацией (циркуляцией) возбуждения в этой цепи нейронов после прекращения действия стимула. Но что происходит в нейронах и чем обеспечивается сама временная связь? Некоторые исследователи придерживаются нейронной теории памяти, т. е. считают основой памяти функциональную деятельность нейронных цепей.

Механизмы кратковременной и долговременной памяти различны. Кратковременная, или оперативная, память связана с обработкой информации в нейронных сетях; предпола­гается, что в ее основе лежат механизмы циркуляции импульсных потоков по замкнутым нейронным цепям. Кодирование информации в таких нейронных цепях осуществляется через изменение частоты нервных импульсов, их амплитуды и пространственного распо­ложения. Такой «реверберационный» механизм лежит лишь в основе кратковременной памяти. Для данного заключения имеются следующие основания:

1. Воздействия, прерывающие такую циркуляцию нервных импульсов, не влияют на долговременную память (например, наркоз или потеря сознания в результате травмы).

2. Согласно математическим расчетам, возможное число «реверберационных» нейронных групп мозга недостаточно для хранения всей информации, содержащейся в мозге.

Длительное хранение информации, видимо, возможно за счет синапсов. В синаптических контактах на корковых нейронах при изменении их функционального состояния возникают синаптические выросты — шипики. Число и форма нейронных шипиков значи­тельно изменяются в процессе обучения, т. е. связаны с накоплением информации. Есть все основания полагать, что высокое интеллектуальное развитие человека, непременным усло­вием которого является хорошая память, всегда характеризуется богатством синаптических связей мозга.

Другие исследователи отводят первостепенное значение биохимическим механизмам. Биохимическая теория памяти основывается на изменении метаболизма нейронов при прохождении нервного импульса. Эти изменения касаются структуры белков и нуклеи­новых кислот, прежде всего РНК. Но поскольку молекулы РНК существуют лишь десятки минут, то эти структуры могут быть ответственны только за кратковременную память. Местом же длительного хранения информации являются молекулы ДНК — это наиболее долговечные и стабильные компоненты любой клетки, носители видовой памяти — инфор­мации о строении организма и программах его развития. Вероятно, ДНК является субстратом индивидуальной памяти. Этот факт кажется еще более убедительным после открытия возможности передачи информации от РНК обратно к ДНК.

Анализ современных данных о механизмах памяти свидетельствует, что в ее основе лежит функциональная активность нейронов. Вполне очевидно, что в ре­зультате этого происходят структурные изменения внутри самих нейронов, затрагивающие многие стороны их жизнедеятельности и вызывающие изменения структуры ДНК. Нам кажется, нет необходимости противопоставлять нейронную и биохимическую теории памя­ти друг другу. Более вероятно, что деятельность нейронных сетей мозга и биохимические процессы внутри нейронов, связанные с фиксацией, хранением и воспроизведением инфор­мации, представляют собой лишь разные звенья одного и того же физиологического меха­низма, лежащего в основе памяти человека.

Структурно-функциональные основы памяти и обучения. Каждый вид памяти (сенсорная, кратковременная и долговременная) с функциональ­ной точки зрения обеспечивается мозговыми процессами разной сложности.

Формирование следа памяти есть сложный динамический процесс, в котором участ­вует множество мозговых образований. Каждое из них играет определенную роль в реали­зации тех или иных видов нервной деятельности, внося свой временной и функциональный вклад. Предполагается, что в процессе обучения в корково-подкорковых структурах форми­руется модель пространственного распределения совозбужденных структур и при вклю­чении пускового стимула (условного, обстановочного, мотивационного, словесного и др.) она воспроизводится, определяя конечный специфический результат условно-рефлектор­ной деятельности.

Закрепление информации о событиях внешнего мира в их пространственной и времен­ной взаимосвязи представляет собой многоэтапный процесс. Первый этап связан с возник­новением сенсорных следов, составляющих содержание сенсорной памяти. Они возникают за счет деятельности сенсорных систем, оптимальный уровень функционирования которых обеспечивается активирующими системами мозга. Одновременно с приходом сенсорной информации в корковые зоны наступает второй этап, определяющий кратковременную память. На данном этапе осуществляется сортировка сенсорных сигналов, выделение из них новой для организма информации. Это происходит через включение ориентировочного рефлекса, который в основном обеспечивает взаимодействие специфических анализатор­ных систем с гиппокампом. По концепции О. В. Виноградовой, гиппокамповая система вы­полняет роль специального устройства, не допускающего жесткой фиксации всех случай­ных следов и способствующего наилучшей классификации процессов длительного хране­ния сенсорных следов. В долговременной памяти (третий этап) в основном фиксируются события, значимые для организма. Отбор значимых событий среди новых, выделенных гиппокамповой системой, осуществляется системой подкрепления, которая представлена сложным эмоционально-мотивационным аппаратом, т. е. имеет условно-рефлекторную природу.

Долговременная память активно включается в процесс выделения гиппокамповой системой новых сигналов и оценивает значимость этих сигналов для организма. Значимое в положительном или отрицательном отношении фиксируется в долговременной памяти: на этом этапе молекулярные процессы на клеточном и субклеточном уровне играют ключевую роль.

Индивидуальные различия памяти. Человеческая память имеет количественные и качественные характеристики, которые составляют индивидуальные различия. Скорость, прочность, длительность, точность памяти и объем запоминания - это количественные показатели. Качественные показатели различаются доминированием различных сенсорных областей, в связи с чем выделяют следующие индивидуальные типы памяти: зрительную, слуховую, моторную, эмоциональную и их сочетания. Наиболее часто встречаются зрительно-слуховая и моторно-слуховая виды памяти.

При доминировании у человека зрительной памяти запоминание и воспроизведение информации происходит посредством зрительных образов и представлений. Такой человек, чтобы освоить материал, обязательно должен его прочесть, увидеть. Разговаривая, он часто пользуется предикатами визуального (зрительного) типа.

У людей с выраженной способностью слухового воспроизведения закрепление информации идет через акустические образы: им лучше один раз услышать, чем несколько раз увидеть. В разговоре они используют аудиальные (слуховые) предикаты.

Людям с преобладанием моторного типа памяти при запоминании помогает записывание информации, а также включение различных движений. Вспоминая, они воссоздают запечатленные движения и ощущения. При общении у них доминируют предикаты кинестетического типа.

Среди лиц со зрительно-образным восприятием встречаются люди с так называемым дегическим зрением. Они способны сохранять яркое, точное видение образа после однократного зрительного восприятия информации и ее короткой умственной (в основном образной) переработки. При этом возникающий зрительный образ может сохраняться длительное время и при необходимости восстанавливаться в подробных деталях, даже спустя долгие годы.

Эйдетическая память чаще встречается в детском возрасте, с годами постепенно утрачивая свою остроту. Этот вид памяти, особенно присущий художникам, в процессе постоянного использования может развиться и совершенствоваться. Для некоторых профессий эйдетическая память очень полезна и даже необходима, например, в разведывательной, сыскной деятельности, для проводников, геологов и т. д.

Формирование и развитие определенных типов памяти во многом зависит от характера профессиональной деятельности. У научных работников бывает хорошо развита смысловая логическая память, у актеров, врачей, работников правоохранительной сферы — памятъ на лица.

Процессы памяти тесно связаны с эмоциональным состоянием, настроением человека, особенностями его темперамента, характера, интересами и потребностями. Высокий эмо­циональный тонус в момент восприятия информации располагает к прочному и более дол­говременному запоминанию. Не вызывает сомнения, что интересные и важные для человека факты всегда запоминаются лучше.

Память также зависит от возраста, психического и физического состояния человека. В период стрессов, болезней, в результате сильного утомления, поражения головного мозга характеристики памяти резко ухудшаются. В свою очередь, расстройства памяти влияют на общее состояние человека и представление его о себе.

Нарушения памяти происходят при различных неблагоприятных влияниях на цент­ральную нервную систему. Они возникают после черепно-мозговых травм, перенесенных заболеваний мозга, при опухолях, хронических интоксикациях, сосудистых патологиях (гипертоническая болезнь, атеросклероз), хронических заболеваниях центральной нервной системы, нарушениях в психической сфере.

Наиболее частыми нарушениями памяти являются амнезии, агнозии, апраксии, афа­зии.

Амнезии - нарушения памяти на события. Невозможность вспомнить события, предшествующие потере памяти (в результате травмы, алкогольной интоксикации и т. д.), называется ретроградной амнезией. При этом, как правило, страдает информация, уже за­крепленная в долговременной памяти.

При развитии церебрального атеросклероза можно наблюдать, как потеря памяти сначала затрагивает недавние события, а потом по мере прогрессирования заболевания распространяется и на более отдаленные, приводя в особо тяжелых случаях к полной потере памяти на предшествующие события и к невозможности запоминать новую информацию.

Антероградная амнезия характеризуется потерей способности к усвоению новой ин­формации (нарушается передача из кратковременной памяти в долговременную).

Агнозии - нарушения восприятия — приводят к потере способности расшиф­ровывать поступающую информацию. Например, при зрительной агнозии человек, видя предмет, не может его распознать. При слуховой агнозии не узнаются известные ранее ме­лодии и звуки. Тактильная агнозия нарушает способность с закрытыми глазами определять хорошо знакомые предметы.

Апраксии - нарушения программированных движений - выражаются в невоз­можности выполнить стереотипно привычные движения, такие как одевание, умывание, приготовление пищи и т. д.

Афазии - расстройства речи: а) экспрессивный вид (нарушение передачи инфор­мации путем устной или письменной речи); б) рецептивный вид (нарушение восприятия или расшифровки устной или письменной информации). В целом афазии приводят к нарушению способности пользования языком.

Расстройства активной речи (устной или письменной): а) нарушение арти­куляции (афазия Брока), при котором теряется способность произносить слова, хотя их зна­чение понимается (чаще при повреждениях в лобной доле мозга); б) нарушение письма (аграфия), когда человек не может координировать движения во время акта написания при мысленном и словесном понимании поставленной задачи.

Нарушения восприятия речи: а) расстройства понимания устной речи (афа­зия Вернике), когда больной слышит сказанные ему слова, но не может осмыслить и понять их значение (повреждение в задней части височной доли мозга); б) нарушение чтения (алексия), при котором теряется способность распознавать буквы и слова, хотя зрительное вос­приятие их не теряется (повреждения в затылочной доле мозга).

Часто встречаются сочетания различных видов расстройств памяти.

Развитие и тренировка памяти. Формирование физиологических механизмов памяти определяется наследственными факторами и факторами среды, которые тесно взаимодействуют. Из этого следует, что педагог в процессе учебно-воспитательной работы долж­ен обязательно обращать внимание на полноценное развитие памяти у обучаемых. Память, так же как и мышцы, можно и нужно тренировать! Многочисленные примеры из жизни показывают, что люди, профессия которых требует постоянной тренировки памяти, отличаются всегда хорошей и долго сохраняющейся памятью, например учителя, музыкан­ты, артисты, ученые, политические деятели.

Историки утверждают, что Юлий Цезарь и Александр Македонский помнили имена и лица всех солдат своих 30-тысячных армий. Итальянский композитор Ф. Бузони запоминал и мог воспроизвести почти все услышанные мелодии. Известный русский шахматист А. Алехин помнил десятки тысяч шахматных партий, сыгранных им и другими шахматиста­ми. Особенно феноменальной памятью обладал К. Маркс. Его биографы утверждают, что ему было достаточно один раз прочитать страницу книги, чтобы затем точно, слово в слово, воспроизвести ее. Такая необычная память не только досталась К. Марксу по наследству, но была результатом напряженного и постоянного труда. Маркс тренировал ее в течение всей своей жизни, ежедневно заучивая стихи. Это один из самых доступных и приятных способов тренировки памяти. Достаточно заучивать ежедневно хотя бы одно четверостишье, и через 2-3 года вы убедитесь в усилении вашей памяти. Особенно важное значение имеет подобный прием для развития памяти у детей и подростков, и в дошкольной и школьной практике его необходимо постоянно использовать.