Примерное время на чтение статьи: 7 минуты
Сколько существует человечество, столько оно пытается разобраться в природе механизма памяти. Эта тема и сегодня продолжает будоражить ученые и теологические умы. Версий и рассуждений много: от нематериальной формы памяти, которая вселяется в души и покидает её, до химических и физиологических процессов. К числу последних версий относят гипотезы о белковых молекулах памяти, РНК-глиальных взаимодействиях как хранилище памяти информационных нейропептидов, соматических носителях памяти, информационных волнах и т.д.
В этой статье память будет рассмотрена как морфогенетический процесс, основанный на образовании новых физических связей между нейронами и передачей электрохимических сигналов через синапсы.
Память и материальный носитель информации
В мозге человека, средний вес которого 1350 грамм, насчитывается до 100 — 150 миллиардов нейронов, которые к тому же не однородны по структуре. Например, в гиппокампе, который играет важную роль в памяти и пространственной навигации, насчитывается до 27 различных типов нейронов. На каждый нейрон приходится от 100 тысяч до 1 миллиона синапсов. У каждого синапса может быть до 25 медиаторов. Память кодируется, хранится и обрабатывается в анализаторных центрах, эмоционально-гормональных центрах, ассоциативных полях, и при этом связана со всей нервной системой. Вот эта разветвленная нейронная сеть является материальным носителем памяти, то есть она не сосредоточена в какой-то структуре мозга.
Память является функцией нейронных связей, которые являются материальными носителями информации. Когда связи между нейронами ослабевают, то информация забывается. Если нейроны в мозге деградируют, к примеру, в результате ишемической болезни мозга, при синдроме Корсакова, болезни Альцгеймера, Паркинсона, то память исчезает.
Механизм запоминания: условие исследования
О механизме запоминания можно рассказывать только в упрощенном виде, так как спрогнозировать процесс дифференциации связей в 150-ти миллиардной нейронной сети, на которую происходит запись нужной информации, невозможно. Следует понимать, что нейронные сети в мозге не пустые, а содержат информацию в процессе приобретения каждым человеком индивидуального опыта. Поэтому для простоты изложения будут рассмотрены механизмы запоминания на примере связей двух нейронов, имеющих 1 дендрит и 1 синапс, 1-2 сигнала между нейронами.
Деление на кратковременную память и долговременную память является условным, используется для описания интервалов сохранения запомнившейся информации.
Механизм образования связи
Исходные данные: два нейрона, два дендрита и аксона, соединенных между собой через два синапса, без какого-либо в них сигнала («девственная связь»). Сигнал из внешней среды через несколько рецепторов (слуховой, визуальный, тактильный, обонятельный) поступил в мозг. Анализ сигналов от разных рецепторов завершился принятием решения, которое удовлетворило человека. В нервном соединении (блок «а») сохранилось остаточное возбуждение, движение сигнала по цепи, которое использовалось при решении. Эта цепь с возбужденным сигналом и есть условная единица запомнившейся информации. Наглядно механизм запоминания в «чистой» нейронной связи представлен ниже.
Механизм кратковременной памяти
Исходные данные: два нейрона, два дендрита и аксона, соединенных между собой через два синапса, с имеющимся в них сигналом («не девственная связь»). В нервном соединении (блок «б») уже имеется оставшееся возбуждение в виде записанной ранее информации. Новый сигнал, отличный от первого, поступивший также из внешней среды от одного из рецепторов и обработанный в анализаторном центре передался в нервное соединение. Новый сигнал не завершился принятием решения, которое бы устроило человека. Он поступил в существующий блок информации как факт отражения происходящего во внешней среде.
Для поддержания нового сигнала на старой информационной записи требуется много энергии. Такое неестественное состояние, когда по одной связи передается два сигнала, не может поддерживаться долго, так как количество энергии на обслуживание такой двуканальной связи возрастает. Если новый сигнал за короткий промежуток времени повторно не повторился от внешних рецепторов, и за ним не последовало принятие решения (к примеру, моторной реакции), то его энергия угасает по отношению к первому сигналу. Этим объясняется процесс скорого исчезновения нового сигнала из кратковременной памяти. Примером быстрого запоминания может быть плохая практика выучивания студентом или школьником учебного материала накануне экзамена, когда за 3 дня до экзамена запоминается годовой учебный курс. Старых нейронных связей с учебной информацией у такого студента, как правило, мало. Поэтому на условную старую нейронную связь может поступать не 1, а уже 3-4 новых сигнала. Такая умственная мобилизация ведет к преждевременному старению нейронной связи. Студент сдает экзамен, а через пару дней забывает то, что учил перед экзаменом, т.е. нейронная связь самоочищается в результате затухания 3-4 сигналов, на которые не выделяется дополнительная энергия.
Механизм долговременной памяти
Исходные данные: два нейрона, два дендрита и аксона, соединенных между собой через два синапса, с имеющимися в них двумя сигналами – старым, завершимся принятием решения, и новым (блок «б»). От рецепторов чувств поступил повторный сигнал, схожий по характеристикам с новым сигналом. В один из интервалов повторения нового сигнала и ставшего нужным для запоминания, произошло образование новой связи между двумя нейронами. Процесс образования новых связей между нейронами является непрекращающимся на протяжении всей человеческой жизни, но его скорость замедляется вместе со старением организма (причины старения мозга могут быть преждевременными по отношению к скорости старения тела).
Таким способом старая нейронная связь очистилась от второго сигнала, а новая информация получила новый носитель и дополнительный импульс на поддержание нового возбуждения на новом носителе. При продолжающемся повторении нового сигнала новая сеть отделится от «старой сети» и замкнется на сенсорные, ассоциативные и моторные зоны отсроченного возбуждения. Восстановление нового цикла возбуждений может произойти при возникновении сигнала от одного из центров: двигательного, сенсорного или ассоциативного, даже в ситуации, когда остаточное возбуждение сохранилось только в одном из них. Это тот случай, когда нужно вспомнить почти забытую информацию. В таком случае потребуется либо специфический запах, либо специфическое движение, либо ассоциативный образ. Когда по одному из каналов придет сигнал в новый блок, то информация в голове воспроизведется, т.е. предстанет в умозрительном варианте и может быть произнесена вслух или записана. Память о событии, предмете, информации будет тем лучше, чем больше центров и клеток участвует в её хранении.
Дифференцировка сигналов и воспроизведение информации
В процессе обучения (запоминания) происходит дифференцировка нейронов, то есть устанавливаются контакты групп нейронов одного ядра со строго определенными группами другого ядра. В каждом блоке связей, сохраняется информация в виде возбужденной энергии и продолжает сохраняться, пока информация востребована. Создание блоков информации (условных кубиков с информацией) требует энергии.
По мере усвоения нового материала (информации) могут происходить следующие процессы:
- Нейрон может физически увеличиваться в размерах (до 1,5 метров), по мере его роста увеличивается число отростков и синапсов с медиаторами, то есть нейронная сеть увеличивается количественно.
- Число нейронов и синапсов, участвующих в запоминании, может по каким-либо причинам уменьшится, но «заякоревание» оставшихся медиаторов в сипантических контактах может возрастать, то есть нейронная сеть улучшается качественно.
Чтобы для быстрой ответной реакции на внешний раздражитель (сигнал) в процессе воспоминания не создавать заново «кубики с энергией» мозг использует готовые нейронные цепи из «кубиков с энергией». После дифференцировки»кубиков с энергией» в нужном порядке и анализа информации мозг быстро передаёт сигнал на сокращение мышц, письменную или устную речь. Получается, что механизм памяти выстроен по принципу экономии когда-то однажды возникших рецепторных, аналитических и эффекторных связей.
Механизм запоминания информации: представьте себе в мозге кубик-рубика, в котором каждый квадратик обладает остаточным возбуждением. От рецептора через анализаторский центр на кубик-рубика поступил сигнал, и он собрался по цветам. Цепь, состоящая из квадратиков одного цвета, сомкнулась. По сложившейся цепи (квадратикам одного цвета) сигнал передался в ассоциативную область мозга для анализа и принятия решения. Повторяющиеся сигналы по такому пути приводят к запоминанию сформировавшихся связей, содержащих информацию, что приводит к долговременному запоминанию.
Таким образом, долговременным запоминание это включение в создавшуюся сеть (новый блок связи) участков с «девственными» контактами между клетками нейронов. Чем больше новых синаптических контактов участвует в сети кратковременной информации (блок «в»), тем больше у этой сети шансов сохраниться надолго.
Повторный опыт, повторение действий и учебного материала – верный способ заставить мозг формировать больше синаптических контактов, что гарантирует запоминание. Скорость запоминания тем больше, чем больше нервных клеток органов чувств участвует в запоминании: зрение, слух, вкус, осязание и т.д.
Чтобы лучше что-то запомнить, нужно держать это в голове и повторять. Контролировать процесс долговременного запоминания можно путем правильного интервального повторения материала.
Механизм забывания
Рассказ о природе памяти был бы не полным без показа механизма забывания. Он чертовски прост: если информация долго остаётся не востребованной, то сигналы в информационных блоках (блок «б») вытесняются другими сигналами, т.е. востребованной информацией. При этом оставшееся возбуждение от предыдущей информации в нейронных сетях затухает, связи могут прерываться, соответственно происходит забывание.
Более подробно о процессе забывания можно прочитать здесь.
Вывод
Память это морфогенетический процесс, основанный на образовании новых физических связей между нейронами и передачей электрохимических сигналов через синапсы. Она не имеет четко выраженной локализации в мозге. Память является функцией нейронных связей, а последние являются материальным носителем информации. Память –энергозависимый, динамичный и избирательный процесс. Контролировать процесс долговременного запоминания можно путем правильного интервального повторения материала.
Надеюсь, эта статья была полезной для Вас!😊
Познайте свой мозг и улучшите память!💪
Записывайтесь на базовый курс обучения «Мнемотехника».❤️
