Физическая теория памяти: Теории памяти и их особенности

Физическая теория памяти. Уникальные способности мозга

Физическая теория памяти. Уникальные способности мозга

ВикиЧтение

Уникальные способности мозга
Мельников Илья

Содержание

Физическая теория памяти

Физическая теория памяти основывается на следующих принципах:

1. Нервный импульс, проходя через определенную группу клеток (нейронов) способен вызвать электрические и механические изменения в местах соприкосновения с ними.

2. Нервный импульс оставляет после себя физический след.

3. Электрические и механические изменения вызывают повторный импульс, который проходит по этому же самому пути.

4. Таким образом, запоминается материал.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Физическая безопасность бюро персонализации

Физическая безопасность бюро персонализации Прежде всего следует оговорить такой существенный вопрос, как разделение понятия «услуги процессинга операций по картам» (маршрутизация, авторизация и клиринг) и собственно «персонализация карт». Как правило, все

Физическая подготовка

Физическая подготовка Если вы хорошо подготовитесь физически, это повлияет на вашу уверенность, так что именно на этом этапе вы настраиваетесь психологически – а не во время психологической подготовки. Начнем с основ: прежде чем подняться на сцену, или зайти

Физическая подготовка

Физическая подготовка Убедитесь в том, что все готово. Можно воспользоваться следующими рекомендациями. Советы: Что взять с собой • Документы в дорогу: билеты, бронь, паспорт, карту. • Оборудование: ноутбук, проектор, провода, таймер или часы, плейер

Химическая теория памяти

Химическая теория памяти В основе химической теории памяти лежат следующие принципы:1. Вследствие химических изменений в клетках информация запоминается. 2. Запоминание информации осуществляется под влиянием внешних раздражителей.3. Начинает происходить

Биологическая теория памяти

Биологическая теория памяти Сторонники этой теории считают, что:1. Память имеет двухступенчатый характер запоминания.2. Физиологические изменения в мозгу вызывает кратковременная, ежесекундная реакция.3. Физиологические изменения имеют обратимый характер и являются

Физиологическая теория памяти

Физиологическая теория памяти Физиологическая теория базируется на учении И.П.Павлова о закономерностях высшей нервной деятельности. Основным принципом теории является то, что есть некоторые особые закономерности в работе высшей нервной деятельности. В основе

Психологическая теория памяти

Психологическая теория памяти Психологические теории памяти развиваются в двух основных направлениях: ассоциативном, деятельном. Первое направление основывается на следующем постулате: «если определенные образования в психике человека возникают в сознании

Смысловая теория памяти

Смысловая теория памяти Предусматривает, что работа соответствующих процессов находится в непосредственной зависимости от наличия или отсутствия смысловых связей, объединяющих материал по своему смысловому значению. При запоминании, первая роль отдается смысловому

Физическая свобода

Физическая свобода – И конечно, не стоит забывать о физической свободе , – окрыленный собственными открытиями, продолжил я. – Как известно, в здоровом теле здоровый дух. Можно долго спорить о том, что деньги слабо связаны со здоровьем. Но сложно отрицать, что для занятий

Физическая активность и мотивация

Физическая активность и мотивация Теперь мы с вами перейдем к упражнениям для тела. Под словом «упражнения» я подразумеваю любую физическую активность: бег, ходьбу, фитнес, футбол, коньки, лечебную гимнастику, плавание, йогу, растяжку – все что угодно! Я просто хочу

Физическая нагрузка

Физическая нагрузка Значение физической нагрузки для умственной работоспособности общепризнанно. Во-первых, занятия физкультурой способствуют хорошему самочувствию. Во-вторых, движение улучшает кровоснабжение организма, в том числе мозга. Укрепляются сосуды,

Физическая реальность

Физическая реальность То, о чем сейчас пойдет речь, напрямую относится к объяснению места фазы в нашем мире. Уникальность ситуации в том, что вы наверняка это понимали и раньше, но никогда не придавали этому значения. Такое происходило и со мной, и со всей нашей

Теории памяти и физиологические механизмы внимания.

Учение А.Ухтомского, И.Павлова

Теории памяти и физиологические механизмы внимания. Учение А.Ухтомского, И.Павлова

В течение столетий создано немало теорий (психологических, физиологических, химических и др.) о сущности и закономерности памяти. Они возникали в пределах определенных направлений психологии и решали проблемы с позиций соответствующих методологических принципов.

Психологические теории памяти. Распространение получили аcсоцианистская, гештапьтпсихологическая, бихевиористическая и деятельная теории памяти. В этой работе раскрыта каждая из них.

Физиологические механизмы внимания — нейрофизиологические структуры мозга разного уровня, обеспечивающие генерализованную и локальную активацию коры больших полушарий. При реализации какой–либо цели происходит избирательная активация областей коры и их функциональное объединение под контролем лобных отделов коры.

Для понимания физиологических основ внимания большое значение имеют работы выдающихся русских физиологов И. П. Павлова и А. А. Ухтомского,

Представления А. А. Ухтомского о доминанте позволяют понять нервный механизм длительного интенсивного внимания.

Одной из первых психологических теорий памяти, что до сих пор не утратила научного значения, была ассоцианистская теория. Исходным для нее стало понятие ассоциации, что означает связь, соединение. Механизм ассоциации состоит в установлении связи между впечатлениями, что одновременно возникают в сознании, и его воспроизведении индивидом.

Основными принципами создания ассоциаций между объектами являются: совпадение их влияния в пространстве и времени, сходство, контраст, а также их повторения субъектом. В. Вундт считал, что память человека состоит из трех видов ассоциаций: вербальных (связи между словами), внешних (связи между предметами), внутренних (логические связки значений). Словесные ассоциации рассматривались как важнейшее средство интериоризации чувственных впечатлений, благодаря чему они становятся объектами запоминания и воспроизведения.

Отдельные элементы информации согласно ассоцианистской теории, запоминаются, хранятся и воспроизводятся не изолированно, а в определенных логических, структурно-функциональных и смысловых связях с другими. В частности установлено, как изменяется количество элементов, которые запоминаются, в зависимости от повторений ряда элементов и распределения их во времени , и как хранятся в памяти элементы ряда, которые запоминаются, в зависимости от времени, которое прошло между заучиванием и воспроизведением.

Благодаря ассоцианистской теории были открыты и описаны механизмы и законы памяти. Например закон забывания Г. Еббингауза. Он сформулирован на основе опытов с запоминанием трипитерных бессмысленных слогов. Согласно этому закону после первого безошибочного повторения серии таких составов забывание происходит достаточно быстро. В течение первого часа забывается до 60% всей полученной информации, а через 6 дней – свыше 80%.

Слабой стороной ассоцианизма стал его механизм, связанный с абстрагированием от содержательной, мотивационной и целевой активности памяти. Не учитывается, в частности, избирательность (различные индивиды не всегда запоминают взаимосвязанные элементы) и детерминированность (некоторые объекты сохраняются в памяти после однократного восприятия крепче, чем другие – после многократного повторения) памяти.

Решительной критике подвергалась ассоцианистская теория памяти от гештальтпсихологии. Исходным в новой теории было понятие “гештальт” – образ как целостно организованная структура, которая не сводится к сумме его частей. В этой теории особенно подчеркивалось значение структурирования материала, доведение его до целостности, организации в систему при запоминании и воспроизведении, а также роль намерений и потребностей человека в процессах памяти (последнее объясняет избирательность мнемических процессов).

В исследованиях, которые основывались на гештальт теории памяти установлено немало интересных фактов. Например феномен Зейгарник: если людям предложить серию заданий, а через некоторое время прервать их исполнение, то оказывается, что впоследствии участники исследования почти вдвое чаще вспоминают незавершенные задания, чем завершенные. Объясняется это явление так. При получении задания у исследуемого возникает потребность его выполнить, которая в процессе выполнения возрастает (такую потребность научный руководитель эксперимента Б. В. Зейгарник К. Левин назвал квазипотребностью). Эта потребность полностью реализует себя, когда задание выполнено, и остается неудовлетворенной, если оно не доведено до конца. Мотивация благодаря связи с памятью влияет на избирательность последней, сохраняя в ней следы незавершенных заданий.

Память в соответствии с этой теорией существенно определяется строением объекта. Известно, что плохо структурированный материал запомнить очень трудно, тогда как хорошо организованный запоминается легко и почти практически без повторов. Когда материал не имеет четкой структуры, индивид часто разделяет или объединяет его путем ритмизации, симетризации т.д. Человек сам стремится перестроить материал для того, чтобы он лучше мог его запомнить.

Но не только организация материала определяет эффективность памяти. Гештальтисты не исследовали четких взаимосвязей между объективной структурой материала, активностью субъекта и производительностью памяти. Одновременно важнейшие достижения этой теории – изучение памяти в связи с перцептивными и другими психическими процессами – сыграли важную роль в становлении ряда психологических концепций.

Бихевиористическая теория памяти возникла на почве стремления внедрить в психологию объективные научные методы. Ученые бихевиористы сделали большой вклад в развитие экспериментальной психологии памяти, в частности, создали много методик, которые позволяют получить ее количественные характеристики. Используя схему условного рефлекса, разработанную И. П. Павловым (“стимул-реакция”), они стремились установить законы памяти как самостоятельной функции, абстрагируясь от конкретных видов деятельности человека и максимально регламентируя активность исследуемых.

В бихевиористической теории памяти подчеркивается роль упражнений, необходимых для закрепления материала. В процессе закрепления происходит перенос навыков – позитивное или негативное влияние результатов предыдущего обучения на дальнейшее. На успешность закрепления влияет также интервал между упражнениями, мера сходства и объем материала, степень научения, возраст и индивидуальные различия между людьми. Например, связь между действием и его результатом запоминается тем лучше, чем больше удовольствия вызывает этот результат. И наоборот, запоминание слабеет, если результат окажется нежелательным или безразличным (закон эффекта за Э. Торндайком).

Достижения этой теории памяти содействовали становлению программированного обучения, инженерной психологии, ее представители считают бихевиоризм практически единственным объективным подходом к исследуемым явлениям.

Взгляды на проблему памяти сторонников бихевиоризма и ассоцианистов оказались очень близкими. Единственное существенное различие между ними заключается в том, что бихевиористы подчеркивают роли упражнений в запоминании материала и много внимания уделяют изучению работы памяти в процессе обучения.

Деятельная теория памяти опирается на теорию актов, представители которой (Ж. Пиаже, А. Валлон, Т. Рибо и др.) рассматривают память как историческую форму деятельности, высшее проявление которой – произвольная память. Они считают мимо вольную память биологической функцией, в связи с чем отрицают наличие памяти у животных, а также у детей до 3-4 лет.

Принцип единства психики и деятельности, сформулирован Л. С. Выготским, А. Н. Леонтьевым, С. Л. Рубинштейном, стал основополагающим в проведенных на основе этой теории исследованиях памяти. Л. С. Выготский исследовал память в плане “культурно-исторической концепции”. Специфику высших форм памяти он видел в использовании знаков-средств, предметных и вербальных, с помощью которых человек регулирует процессы запоминания и воспроизведения. Только при таких условиях память из натуральной (самопроизвольной) превращается в опосредованную , которая проявляется как особая самостоятельная форма мнемической деятельности. Развивая вслед за П. Жане идею интериоризации, Л. С. Выготский различал внешние формы мнемической деятельности как “социальные” и внутренние – как “интрапсихологические”, которые генетически развиваются на основе внешних факторов.

Разрабатывался генетический метод изучения памяти, определялись пути ее экспериментального изучения в связи с ролью ведущей деятельности в определенном возрасте, взаимосвязи с другими психическими процессами – перцептивными, умственными, эмоционально-волевыми.

Доказано, что человек постепенно овладевает своей памятью, учится управлять ею. Это подтверждают результаты эксперимента: дошкольникам, школьникам и студентам предлагали для запоминания и последующего воспроизведения 15 предложений. Затем, при запоминании уже других 15 предложений, этим группам исследуемых предоставляли вспомогательные средства – картинки с изображениями различных предметов, прямо не связанных с содержанием предложений. Как выяснилось, введение вспомогательных средств практически не улучшает запоминания дошкольников, но существенно помогает ученикам. В группе студентов результат запоминания с картинками хуже, чем у учеников. Эти данные объясняются тем, что запоминание дошкольников является непосредственным, естественным. Учащиеся начинают овладевать собственным поведением и памятью, поэтому способны пользоваться при запоминании вспомогательными средствами. Запоминание у них находится на этапе перехода от внешнего, непосредственного к внутреннему, опосредствованному процессу. Студентам уже не нужны внешние средства – они обладают внутренними средствами запоминания. Опрос студентов показал, что такими средствами (ассоциации, группировки слов, создание образов, повторение) они пользовались с самого начала эксперимента. В этом случае их преимущество было вполне очевидно.

Следовательно, развитие памяти происходит через развитие запоминания с помощью внешних знаков – стимулов. Затем эти стимулы интериоризируються и становятся внутренними средствами, пользуясь которыми, индивид начинает управлять своей памятью. Она превращается в сложноорганизованную активность, необходимую в процессе познания. Не подкрепленная тренировкой, хорошая природная память существенно не влияет на успехи индивида.

Представители деятельной теории памяти изучали этот психический процесс в связи с операционной, мотивационной и целевой структурами конкретных видов деятельности. П. И. Зинченко разработал концепцию самопроизвольной памяти как активного процесса, который всегда включен в структуру познавательной или практической деятельности. В трудах А. А. Смирнова была раскрыта роль интеллектуальной и других форм активности субъекта в условиях произвольного и самопроизвольно запоминания.

Основными результатами деятельного подхода к изучению памяти является раскрытие закономерностей произвольной и самопроизвольной памяти, практическая направленность на ее изучение в структуре различных видов деятельности, формы взаимодействия с другими процессами.

Вместе с тем следует отметить, что эта теория уделяет недостаточно внимания статистической характеристике процессов памяти. Прослеживается противоречивость в ее понятийном аппарате: память трактуется или как элемент структуры деятельности, или как ее побочный продукт, или как самостоятельная деятельность.

Физиологические теории памяти. Важнейшие положения учения И. П. Павлова о закономерностях высшей нервной деятельности получили дальнейшее развитие в физиологической и физической теориях. Согласно взглядам этого ученого, материальной основой памяти является пластичность коры больших полушарий головного мозга, ее способность образовывать условные рефлексы. В образовании, укреплении и угасании временных нервных связей заключается физиологический механизм памяти. Создание связи между новым и ранее закрепленным содержанием является условным рефлексом, что составляет физиологическую основу запоминания.

Для понимания причинной обусловленности памяти важное значение приобретает понятие подкрепление. Оно раскрывается в теории И. П. Павлова как достижение непосредственной цели действия индивида или стимул, который мотивирует действие, совпадение новообразовавшейся связи с достижением цели действия. Последнее способствует тому, что новообразованная связь остается и закрепляется. Таким образом, физиологическое понимание подкрепления соотносится с психологическим понятием цели действия. Именно это является актом слияния физиологического и психологического анализа механизмов памяти, т.е. основная жизненная функция этого психического процесса направлена не в прошлое, а в будущее. Запоминания того, что “было”, не имело бы смысла, если его нельзя было использовать для того, что “будет”.

К физиологической теории присоединяется физическая теория памяти, проникающая в нейрофизиологический уровень ее механизмов. Согласно этой теории прохождение возбуждения через определенную группу клеток (нейронов) оставляет физический след, который предопределяет механические и электронные изменения в месте соединения нервных клеток (синапсах). Изменения облегчают повторное прохождение импульса знакомым путем. Эти взгляды называют теорией нейронных моделей.

В частности, при зрительном восприятия предмета происходит обследование его взглядом по контуру. Этот перцептивный процесс сопровождается движением импульса в соответствующей группе нервных клеток, которые как бы моделируют воспринятие объекта в форме пространственно-временной нервной структуры. Создание и активизация нейронных моделей является основой процессов запоминания, хранения и воспроизведения.

В рамках этой теории выявлено, что аксоны, которые отходят от тела клеток, соединяются с дендритами другой клетки или возвращаются к своей клетке. Это создает возможность циркуляции реверберации возбуждения разной сложности и самозаряжения клетки, причем возбуждение не выходит за пределы определенной системы.

Химические теории памяти. Память человека функционирует как на психологическом, физиологическом, так и на молекулярном, химическом уровнях. Сторонники химической теории памяти считают, что специфические химические изменения, которые происходят в нервных клетках под воздействием внешних раздражителей, и являются механизмами процессов закрепления, сохранения и воспроизведения, а именно: перегруппировки в нейронах белковых молекул нуклеиновых кислот. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) является носителем родовой памяти: она содержит генетические коды организма, определяя генотип. Рибонуклеиновая кислота (РНК) – основа индивидуальной памяти. Возбуждение нейронов повышает содержание в них РНК, и неограниченное количество изменений ее молекул является базой хранения большого количества следов возбуждения. Изменение структуры РНК ученые связывают с долгой памятью.

Успехи биохимических исследований позволили сформулировать предположения о двухуровневом характере процесса запоминания. На первом уровне, сразу после воздействия раздражителей, в мозгу происходит кратковременная электрохимическая реакция, которая предопределяет обратные физиологические процессы в клетке. Этот уровень длится секунды или минуты и является механизмом кратковременной памяти. Второй уровень – собственно биохимическая реакция – связанный с образованием протеинов и характеризуется необратимостью химических изменений в клетках и считается механизмом длительной памяти.

Биохимические исследования дают основания для оптимистичных прогнозов относительно возможностей управления человеческой памятью в будущем. В 1962 г. Д. Макконел провел исследование с плоскими червями – планариями. Планарий учили проходить определенный лабиринт через выработку условных рефлексов. После того как они запоминали этот путь, их разрезали пополам. Они быстро регенерировали, т.е. организм восстанавливал утраченную часть тела. Будут ли теперь эти “половинные” планарии иметь те же условные рефлексы? Результаты оказались удивительными. Планарии, которые регенерировали (как с главной части, так и с хвостовой), успешно проходили лабиринт. Ученый сделал следующий вывод: информация хранится в молекуле РНК.

Сенсационным моментом эксперимента оказалась попытка перенести память от одной планарии к другой. Вследствие многократных повторений планарии запоминали определенный путь, после чего из них экстрагировалась РНК, которую затем вводили другим планариям. В той группе, которой вводили РНК от обученных планарий, значительно быстрее формировался ожидаемый условный рефлекс на прохождение определенного лабиринта, чем у контрольной группы. Опыты на более организованных животных оказались менее удачными. Многие ученые вообще скептически отнеслись к этой сенсации, потому что результаты эксперимента не всегда удается повторить. Выводы делать рано, но, понятно, что химическая теория не может объяснить весь многоаспектный феномен памяти, особенно в высокоразвитых животных и людей. Не исключено, что в будущем можно будет выделить материально – биохимический носитель памяти.

Физиологические механизмы внимания. Учение А.Ухтомского, И.Павлова

Физиологические механизмы внимания — нейрофизиологические структуры мозга разного уровня, обеспечивающие генерализованную и локальную активацию коры больших полушарий. При корковой активации, которая фиксируется на ЭЭГ в виде реакции десинхронизации (блокада альфа–ритма), происходит снижение порогов восприятия и возрастание скорости протекания нервных процессов. При привлечении внимания к стимулу происходит формирование локальных функциональных корковых объединений, соответствующих реализуемой деятельности. При реализации какой–либо цели происходит избирательная активация областей коры и их функциональное объединение под контролем лобных отделов коры.

Для понимания физиологических основ внимания большое значение имеют работы выдающихся русских физиологов И. П. Павлова и А. А. Ухтомского,
Уже в выдвинутом И. П. Павловым представлении об особых реакциях нервной системы — ориентировочных рефлексах (рефлекс «что такое?», как его называл И. П. Павлов) содержалось предположение о рефлекторной природе непроизвольного внимания. «Мы вглядываемся в появляющийся образ, прислушиваемся к возникшим звукам; усиленно втягиваем коснувшийся нас запах…» —писал И. П. Павлов. По современным данным (Е. Я. Соколов и др.), ориентировочные реакции очень сложны. Они связаны с активностью значительной части организма. В ориентировочный комплекс входят как внешние движения (например, поворот глаз п головы в сторону раздражителя), так и изменения чувствительности определенных «анализаторов; изменяется характер обмена веществ; изменяются дыхание, сердечно-сосудистые и кожно-гальванические реакции, т. е. происходят вегетативные изменения; одновременно возникают и изменения электрической активности мозга. Согласно идеям И. П. Павлова и А. А. Ухтомского, явления внимания связаны с повышением возбудимости определенных мозговых структур в результате взаимодействия процессов возбуждения и торможения.
Как считал И. П. Павлов, в каждый момент времени в коре имеется какой-либо участок, характеризующийся наиболее благоприятными, оптимальными условиями для возбуждения. Этот участок возникает по закону индукции нервных процессов, в соответствии с которым нервные процессы, концентрирующиеся в одной области коры головного мозга, вызывают торможение в других ее областях (и наоборот). В оптимальном очаге возбуждения легко образуются новые условные рефлексы, успешно вырабатываются дифференцировки, это в данный момент — «творческий отдел больших полушарий». Очаг оптимальной возбудимости динамичен. И. П. Павлов писал: «Если бы можно было видеть сквозь черепную коробку и если бы место больших полушарии с оптимальной возбудимостью светилось, то мы увидели бы на думающем сознательном человеке, как по его большим полушариям передвигается постоянно изменяющееся по форме и величине причудливо неправильных очертаний светлое пятно, окруженное на всем остальном пространстве полушарий более или менее значительной тенью». Это светлое «пятно» и соответствует очагу оптимального возбуждения, его «перемещение» — физиологическое условие динамичности внимания. Положение И. П. Павлова о движении очагов возбуждения по коре головного мозга подтверждается современными экспериментальными исследованиями (данные Н. М. Ливанова).
Особое значение для понимания физиологических механизмов внимания имеет принцип доминанты. По А. А. Ухтомскому, в мозгу всегда имеется доминирующий, господствующий очаг возбуждения. А. А. Ухтомский характеризует доминанту как констелляцию «центров с повышенной возбудимостью». Особенностью доминанты как господствующего очага является то, что она не только подавляет вновь возникающие очаги возбуждения, но и способна привлекать («притягивать») к себе слабые возбуждения и благодаря этому усиливаться за их счет, еще больше доминировать над ними. Доминанта является устойчивым очагом возбуждения. А. А. Ухтомский писал: «Под именем «доминанты» понимается более или менее устойчивый очаг повышенной возбудимости…» Представления А. А. Ухтомского о доминанте позволяют понять нервный механизм длительного интенсивного внимания.
Возникающие в центрах с повышенной возбудимостью наиболее благоприятные условия для мозговой деятельности определяют, очевидно, высокую эффективность всех познавательных процессов при направленном сосредоточении.
В последние годы в исследованиях советских и зарубежных ученых получены новые результаты, раскрывающие нейрофизиологические механизмы внимания. Внимание возникает на фоне общего бодрствования организма, связанного с активной мозговой деятельностью. Если активное внимание возможно при состоянии оптимального бодрствования, то трудности сосредоточения возникают как на фоне расслабленного, диффузного, так и на фоне чрезмерного бодрствования. Переход от пассивного к активному бодрствованию (вниманию) обеспечивает общая активация мозга. Внимание возможно при определенном уровне активности мозга. В настоящее время психофизиология располагает анатомическими, физиологическими и клиническими данными, свидетельствующими о непосредственном отношении к явлениям внимания различных структур неспецифической системы мозга (ретикулярная формация, диффузная таламическая система, гипоталамические структуры, гиппокамп и др. ). Основной физиологической функцией неспецифической системы является регуляция различных форм неспецифической активации мозга (кратковременных и длительных, общих, глобальных и локальных, ограниченных). Предполагается, что непроизвольное внимание связано, прежде всего, с общими, генерализованными формами неспецифической активации мозга. Произвольное внимание связано как с увеличением общего уровня активации мозга, так и со значительными локальными сдвигами активности определенных мозговых структур.

Заключение

Получается, что память индивида реализуется за счет многоуровневых механизмов – психологического, физиологического и химического. Для нормального функционирования человеческой памяти необходимы все три уровня. Человек может осознавать и руководить только высшим психологическим уровнем, который является определяющим относительно низким. Лишь на этом уровне память становится процессом, опосредованным мнемическими действиями, составляющей познавательной деятельности.

В последние годы все большую роль начинают играть представления о ведущей роли коры больших полушарий в системе нейрофизиологических механизмов внимания. На уровне коры больших полушарий с процессами внимания связывают наличие особого типа нейронов (нейроны внимания — детекторы новизны и клетки установки — клетки ожидания).
Так, выявлено, что у здоровых людей в условиях напряженного внимания (например, при решении различных интеллектуальных и двигательных заданий) возникают изменения биоэлектрической активности в лобных долях мозга. У больных с поражениями некоторых отделов лобных долей мозга фактически невозможно с помощью речевой инструкции вызвать устойчивое произвольное внимание. Одновременно со слабостью произвольного внимания при поражении лобных долей мозга отмечается патологическое усиление непроизвольных форм внимания.
Таким образом, внимание связано с деятельностью ряда мозговых структур, но их роль в регуляции различных форм и видов внимания различна.

В квантовой теории познания воспоминания создаются актом запоминания

Диаграмма Венна, показывающая взаимосвязь между предположениями о когнитивном реализме и когнитивной полноте, а также их перекрытие, определяющее классические когнитивные модели. Квантовые модели удовлетворяют когнитивной полноте, но не когнитивному реализму, а модель класса «X» удовлетворяет когнитивному реализму, но не когнитивной полноте. Кредит: Йерсли и Потос. ©2014 Королевское общество

(Phys.org) — То, как мысли и воспоминания возникают из физического материала в нашем мозгу, является одним из самых сложных вопросов в современной науке. Одним из важных вопросов в этой области является то, как индивидуальные мысли и воспоминания меняются с течением времени. Классический, интуитивный взгляд состоит в том, что каждой мысли или «когнитивной переменной», которая у нас когда-либо была, можно присвоить конкретное, четко определенное значение во все периоды нашей жизни. Но теперь психологи оспаривают эту точку зрения, применяя теорию квантовой вероятности к изучению того, как со временем меняются воспоминания в нашем мозгу.

«Есть две точки зрения, когда дело доходит до использования квантовой теории для описания когнитивных процессов», — сказал Phys. org Джеймс М. Йерсли, научный сотрудник факультета психологии Лондонского городского университета. «Во-первых, некоторые процессы принятия решений кажутся квантовыми, потому что в мозгу есть физические процессы (на уровне нейронов и т. д.), которые являются квантовыми. Это очень спорная позиция, и эту позицию придерживается лишь меньшинство. Направление мысли состоит в том, что основные физические процессы в мозге на уровне нейронов являются классическими, а (кажущаяся) неклассичность некоторых человеческих решений возникает из-за сложного способа, которым мысли и чувства связаны с базовым мозгом. процессов. Это, безусловно, более распространенная точка зрения, которую мы лично разделяем».

Конструирование памяти

В своем исследовании Йерсли и Эммануэль М. Потос, также из Лондонского городского университета, предложили использовать квантовую теорию вероятности для определения вероятностей того, насколько точно наши мысли, решения, чувства, воспоминания и другие когнитивные переменные могут вызываться и определяться с течением времени.

С этой точки зрения, припоминание воспоминания в какой-то момент времени влияет на то, как мы помним о восприятии того же воспоминания в прошлом или как мы будем воспринимать его в будущем, во многом так же, как измерение может изменить результат чего-то измеряемого. Этот акт припоминания иногда называют «конструктивным», потому что он может изменять (или конструировать) вспоминаемые мысли. С этой точки зрения сама память по существу создается актом запоминания.

Как объясняет Йерсли, мысль о том, что измерения могут иметь конструктивное значение для познания, можно понять на примере пристрастия к шоколаду.

«Это немного похоже на то, как вы можете сидеть за своим столом и счастливо работать, пока один из коллег не объявит, что они выскочили в магазин и не хотели бы вы чего-нибудь, и в этот момент вас одолевает желание Twix! » он сказал. «Этого желания не было до того, как ваш коллега спросил, оно было создано этим процессом измерения. В квантовых подходах к познанию когнитивные переменные представлены таким образом, что они на самом деле не имеют значений (только потенциальные возможности), пока вы не измерите их. Это все равно, что сказать, что ближе к обеду у вас есть повышенная вероятность сказать, что вы хотели бы твикс, если кто-то вас спросит, но если вы усердно работаете, вы, возможно, все еще не думаете о еде сознательно. Конечно, эта аналогия не идеальна».

Этот квантовый взгляд на память связан с принципом неопределенности в квантовой механике, который устанавливает фундаментальные ограничения на то, сколько знаний мы можем получить о мире. При измерении некоторых видов неизвестных переменных в физике, таких как положение частицы и импульс, чем точнее можно определить одну переменную, тем менее точно можно определить другую.

То же верно и в предлагаемом квантовом представлении о когнитивных процессах. В этом случае мысли связаны в нашей когнитивной системе с течением времени почти так же, как положение и импульс связаны в физике. Когнитивную версию можно рассматривать как некую запутанность во времени. В результате совершенное знание когнитивной переменной в один момент времени требует некоторой неопределенности в отношении ее в другое время.

Опровержение классических предположений

Ученые объясняют, что это предположение можно проверить, проводя эксперименты, которые пытаются нарушить так называемые временные версии неравенств Белла. В физике нарушение временных неравенств Белла означает неспособность классической физики описать физический мир. В когнитивной науке нарушения будут означать провал классических моделей познания, которые делают два, казалось бы, интуитивных предположения: когнитивный реализм и когнитивную полноту.

Как объясняют ученые, когнитивный реализм — это предположение о том, что все решения, принимаемые человеком, могут полностью определяться процессами на нейрофизиологическом уровне (хотя выявить все эти процессы было бы чрезвычайно сложно). Когнитивная полнота — это предположение о том, что когнитивное состояние человека, принимающего решение, может быть полностью определено вероятностями результатов решения. Другими словами, наблюдение за поведением человека может позволить наблюдателю полностью определить основное когнитивное состояние этого человека без необходимости обращаться к нейрофизиологическим переменным.

Ни одно из этих предположений не является спорным; на самом деле, оба являются центральными для многих видов когнитивных моделей. Однако квантовая модель не опирается на эти предположения.

«Я думаю, что величайшее значение этой работы заключается в том, что в ней удалось принять широко распространенное мнение о том, что когнитивные переменные, такие как суждения или убеждения, всегда имеют четко определенные значения, и дает нам возможность экспериментально проверить эту интуицию», — Йерсли. сказал. «Кроме того, если мы найдем нарушение временных неравенств Белла экспериментально, мы исключим не одну модель познания, а фактически очень большой класс моделей, так что это потенциально очень мощный результат».

Интерпретация возможного нарушения временного неравенства Белла не является простой задачей, поскольку необходимо решить, от какого из двух предположений — реализма или полноты — следует отказаться. Исследователи утверждают, что для целей создания моделей познания более разумно предположить, что когнитивный реализм недействителен, тем самым отвергая идею о том, что решения можно рассматривать как полностью определяемые лежащими в основе нейрофизиологическими процессами. Ключевым следствием может быть то, что у человека может не быть четко определенного суждения во все моменты времени, что может предложить понимание аспектов познания, которые до сих пор сопротивлялись формальному объяснению. Одним из таких примеров является создание ложных воспоминаний.

Ученые надеются, что будущие исследования помогут прояснить роль квантовой вероятности в когнитивном моделировании и прольют свет на сложный процесс, из которого состоят все наши воспоминания, мысли и личности.

Дополнительная информация: Джеймс М. Йерсли и Эммануэль М. Потос. «Оспаривание классического понятия времени в познании: квантовая перспектива». Труды Королевского общества B . DOI: 10.1098/rspb.2013.3056

© 2014 Phys.org. Все права защищены.

Цитата : В квантовой теории познания воспоминания создаются актом запоминания (17 марта 2014 г.) получено 19 февраля 2023 г. с https://phys.org/news/2014-03-quantum-theory-cognition-memories. html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Понимание физической основы памяти: Молекулярные механизмы инграммы

Обзор

. 2022 май; 298(5):101866.

doi: 10.1016/j.jbc.2022.101866. Epub 2022 26 марта.

Клара Ортега-де-Сан-Луис ¹ , Томас Дж. Райан ²

Принадлежности

• ¹ Школа биохимии и иммунологии и Институт неврологии Тринити-колледжа, Дублинский Тринити-колледж, Дублин, Ирландия. Электронный адрес: [email protected].
• ² Школа биохимии и иммунологии и Институт неврологии Тринити-колледжа, Дублинский Тринити-колледж, Дублин, Ирландия; Институт неврологии и психического здоровья Флори, Мельбурнский мозговой центр, Мельбурнский университет, Парквилл, Виктория, Австралия; Программа развития детей и мозга, Канадский институт перспективных исследований (CIFAR), Торонто, Онтарио, Канада. Электронный адрес: [email protected].

• PMID: 35346687
• PMCID: PMC9065729
• DOI: 10.1016/j.jbc.2022.101866

Бесплатная статья ЧВК

Review

Clara Ortega-de San Luis et al. Дж. Биол. Хим. 2022 май.

Бесплатная статья ЧВК

. 2022 май; 298(5):101866.

doi: 10.1016/j.jbc.2022.101866. Epub 2022 26 марта.

Авторы

Клара Ортега-де-Сан-Луис ¹ , Томас Дж. Райан ²

Принадлежности

• ¹ Школа биохимии и иммунологии и Институт неврологии Тринити-колледжа, Дублинский Тринити-колледж, Дублин, Ирландия. Электронный адрес: [email protected].
• ² Школа биохимии и иммунологии и Институт неврологии Тринити-колледжа, Дублинский Тринити-колледж, Дублин, Ирландия; Институт неврологии и психического здоровья Флори, Мельбурнский мозговой центр, Мельбурнский университет, Парквилл, Виктория, Австралия; Программа развития детей и мозга, Канадский институт перспективных исследований (CIFAR), Торонто, Онтарио, Канада. Электронный адрес: [email protected].

• PMID: 35346687
• PMCID: PMC9065729
• DOI: 10.1016/j.jbc.2022.101866

Абстрактный

Память, определяемая как хранение и использование усвоенной информации в мозгу, необходима для модулирования поведения и имеет решающее значение для адаптации животных к окружающей среде и выживания. Несмотря на то, что это краеугольный камень функционирования мозга, вопросы, связанные с молекулярными и клеточными механизмами кодирования, хранения и воспроизведения информации, остаются в значительной степени без ответа. Одна широко распространенная теория состоит в том, что инграмма формируется группой нейронов, которые активны во время обучения, которые претерпевают биохимические и физические изменения для сохранения информации в стабильном состоянии, а затем повторно активируются при воспроизведении воспоминаний. В последнее десятилетие разработка методологий маркировки инграмм оказалась полезной для изучения биологии памяти на молекулярном и клеточном уровнях. Технология энграмм позволяет изучать отдельные воспоминания, связанные с конкретными переживаниями, и их эволюцию во времени с достаточной экспериментальной точностью, чтобы различать различные процессы памяти: обучение (кодирование), консолидацию (переход от краткосрочных воспоминаний к долговременным) и хранение (поддержание памяти в мозгу). Здесь мы рассмотрим текущее понимание формирования памяти на молекулярном и клеточном уровне, сосредоточив внимание на выводах, полученных с помощью технологии инграмм.

Ключевые слова: код; инграмма; Память; молекулярный механизм; пластичность; синапс.

Copyright © 2022 Авторы. Опубликовано Elsevier Inc. Все права защищены.

Заявление о конфликте интересов

w3.org/1999/xlink» xmlns:mml=»http://www.w3.org/1998/Math/MathML» xmlns:p1=»http://pubmed.gov/pub-one»> Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов с содержанием данной статьи.

Цифры

Рисунок 1

Технология маркировки инграмм. (1) …

Рисунок 1

Технология маркировки инграмм. (1) Промотор непосредственно раннего гена c-fos управляет экспрессией…

Рисунок 1

Технология маркировки инграмм. (1) Немедленный ранний ген 9Промотор 0005 c-fos управляет экспрессией tTA. Доксициклин (DOX), поступающий с пищей, предотвращает связывание элемента tTA-TRE. (2) Электрошок наносится, когда животное находится в определенном контексте (контекст А). Формируется инграмма для этого эпизодического опыта ( фиолетовых клеток ). В отсутствие DOX нейроны энграммы, которые активны во время кодирования этой памяти о страхе, экспрессируют трансген канала родопсина-2 (ChR2) и репортер GFP. (3) Возвращение к контексту А реактивирует инграмму и вызовет реакцию замирания у животного — поведение, связанное со страхом. (4) Клетки энграммы, помеченные ChR2, могут быть оптогенетически реактивированы путем доставки света в мозг животного. Этот искусственный вызов памяти вызывает замирание у животного в нейтральном контексте B. TRE, элемент реакции на тетрациклин; tTA, трансактиватор тетрациклина.

Рисунок 2

Расширенный набор инструментов для инграмм. Энграмма…

Рисунок 2

Расширенный набор инструментов для инграмм. Пометка клеток энграммы была достигнута с помощью нескольких стратегий…

Фигура 2

Расширенный набор инструментов для инграмм. Маркировка клеток энграмм достигается с помощью нескольких стратегий или инструментов, которые можно использовать по отдельности или в комбинации. A , временной контроль позволяет маркировать инграммы, ответственные за кодирование определенного опыта, и может быть достигнут с помощью различных стратегий. Генетические стратегии tTA/TRE или Cre-ER ^T2 (направленная рекомбинация в активных популяциях [TRAP]) временно контролируются доставкой доксициклина или тамоксифена соответственно. Технология захвата активированных нейронных ансамблей (CANE) позволяет с высокой временной точностью создавать вирусы для специфического заражения активированных нейронов. Другие инструменты (Cal-Light, быстрая экспрессия, регулируемая светом и активностью [FLARE] и ее улучшенная версия, одноцепочечная FLARE [scFLARE], а также экспрессия, регулируемая быстрым светом и кальцием [FLiCRE]), основаны на комбинации два требования для достижения временного контроля: увеличение внутриклеточного Ca ²⁺ и доставка света. Аналогичная стратегия, основанная на совпадении активности и света, используется CaMPARI для маркировки только активированных клеток. B , трансгены могут быть доставлены путем создания моделей трансгенных мышей или с использованием векторов, таких как аденоассоциированные вирусы (AAV). C , помечены только активированные клетки (клетки энграммы, фиолетовый ); благодаря нескольким стратегиям пространственного контроля. Экспрессия генов немедленного раннего развития (IEG), таких как c- f os можно использовать только для манипуляций с активированными клетками. Сконструированные искусственные промоторы также использовались в системах надежной маркировки активности (RAM) или в системах элементов, регулируемых усиленной синаптической активностью (E-SARE). Уровни внутриклеточного Ca ²⁺ обнаруживаются с помощью генетически кодируемых индикаторов кальция или напряжения (GECI и GEVI соответственно), а также репортеров, которые обнаруживают высвобождение специфического нейротрансмиттера (Nt). CaMPARI представляет собой флуоресцентный индикатор, реагирующий на внутриклеточный Ca 9.0057 2+ уровней. D , клетки энграммы могут быть помечены репортерами (, например, , флуоресцентными репортерами GFP или mCherry). Их также можно пометить инструментами, которые позволят в будущем манипулировать ими с помощью света (оптогенетика) или лекарств (хемогенетика). Их можно визуализировать с помощью нескольких методов, таких как двухфотонные или наголовные миниатюрные микроскопы (минископы). Их активность можно контролировать с помощью методов, позволяющих считывать активность, таких как фотометрия волокон. Историю активации с течением времени можно исследовать с помощью технологии острова записи экспрессии (XRI). CaMPARI, фотоактивируемый логометрический интегратор с модуляцией кальция; GECI, генетически кодируемый индикатор кальция; GEVI, генетически закодированный индикатор напряжения; tTA, трансактиватор тетрациклина.

Рисунок 3

Молекулярные механизмы обучения. Когда…

Рисунок 3

Молекулярные механизмы обучения. Когда животное кодирует новую память (такую ​​как…

Рисунок 3

Молекулярные механизмы обучения. Когда животное кодирует новое воспоминание (например, встречу с едой в определенном ответвлении Y-образного лабиринта, , верхняя панель ), активируется подмножество нейронов и формируется инграмма ( пурпурных нейронов , средняя панель ). Определенные синапсы между клетками инграммы ( пунктирных линий ) претерпевают изменения синаптической пластичности (ранняя долговременная потенциация [LTP]). (1) нейротрансмиттер глутамат (Glu) высвобождается из пресинаптического нейрона, Glu связывается с (2) AMPAR в постсинаптической мембране на уровне дендритного шипа, позволяя K ⁺ и Na ⁺ для проникновения в постсинаптический нейрон и его деполяризации (3). Положительные заряды внутри постсинаптических нейронов позволяют высвобождать ион Mg ²⁺ из NMDAR, и если высвобождение Glu достаточно продолжительное, он открывает канал (4). Ca ²⁺ проникает в постсинаптический нейрон, активируя (5) Ca ²⁺ /кальмодулин-зависимую протеинкиназу II (CaMKII). CaMKII фосфорилирует AMPAR (6), чтобы повысить их чувствительность к Glu, и направляет более активные каналы к мембране, транспортируя AMPA (7). Количество и форма дендритных шипиков также изменяются в процессе обучения. Ремоделирование позвоночника для усиления синапса включает модификацию цитоскелета, такую ​​как (A) полимеризация актина и (B) ветвление актина. Клетки энграммы перестают молчать в результате переноса AMPAR в синапсы посредством (C) секреции из внутриклеточного пула и (D) диффузии из других областей мембраны. AMPAR, рецептор α-амино-3-гидрокси-5-метилизоксазол-4-пропионовой кислоты; NMDAR, N -рецептор метил-d-аспартата.

Рисунок 4

Модификации цитоскелета после обучения. …

Рисунок 4

Модификации цитоскелета после обучения. Повышение внутриклеточного Ca ²⁺ , спровоцированное нейрональными…

Рисунок 4

Модификации цитоскелета после обучения. Увеличение внутриклеточного Ca ²⁺ , вызванный активацией нейронов, активирует тирозинкиназы (ТК) и киназы Src. Они активируют малые GTPases семейства Rho: RhoA, Cdc42 и Rac1. RhoA активирует ROCK и впоследствии киназы LIMK, которые, в свою очередь, ингибируют эффекторный кофилин и, в конечном счете, ингибируют деполимеризацию актина. Rac1 и Cdc42 активируют Arp2/3, фактор нуклеации актина, который индуцирует полимеризацию актина, удлинение актиновых филаментов и ветвление актина, а также образование новых разветвлений в актиновых филаментах. Rho GTPases также закрепляют, стабилизируют, фосфорилируют и встраивают AMPAR в область постсинаптической плотности мембраны. AMPAR, рецептор α-амино-3-гидрокси-5-метилизоксазол-4-пропионовой кислоты; LIMK, киназы с доменом LIM; НМДАР, N -рецептор метил-d-аспартата; Rac1, Ras-родственный субстрат ботулинического токсина C3 1; RhoA, член-гомолог Ras A; ROCK, Rho-ассоциированная спиральная киназа.

Рисунок 5

Молекулярные механизмы консолидации. После…

Рисунок 5

Молекулярные механизмы консолидации. После кодирования воспоминаний (встреча…

Рисунок 5

Молекулярные механизмы консолидации. После кодирования памяти (встреча с едой в Y-образном лабиринте, верхняя панель ) память подвергается ряду процессов, позволяющих консолидировать ее в долговременные воспоминания, устойчивые к течению времени. Синапсы инграмм ( фиолетовый , средняя панель ) претерпевают изменения синаптической пластичности (поздняя фаза долговременной потенциации [или поздняя ДП]). Запускается внутриклеточным увеличением Ca ²⁺ , активируется аденилатциклаза и повышается внутриклеточная концентрация цАМФ. Увеличение цАМФ запускает активацию протеинкиназы А (ПКА) и митоген-активируемых протеинкиназ (МАРК). ПКА перемещается в ядро, фосфорилирует транскрипционный фактор CREB и в конечном итоге запускает транскрипцию генов, содержащих CREB-чувствительный элемент (CRE), таких как гены немедленного раннего развития ( c- f os , Arc или З if268 ), киназы, такие как Ca ²⁺ /кальмодулин-зависимая протеинкиназа II (CaMKII) и протеинкиназа Mzeta (PKMζ). В дендритах синтез белка происходит локально с помощью рибосом, транслирующих мРНК локализованным образом в шипиках дендритов.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Нарушение кратковременной памяти.

  Cascella M, Al Khalili Y. Касселла М. и др. 2022 г., 21 июля. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2022 янв.–. 2022 г., 21 июля. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2022 янв.–. PMID: 31424720 Бесплатные книги и документы.

• Молекулярные и клеточные механизмы распределения и поддержания инграмм.

  Гулмез Караджа К., Купке Дж., Оливейра АММ. Гулмез Караджа К. и др. Мозг Рес Бык. 2021 Май; 170: 274-282. doi: 10.1016/j.brainresbull.2021.02.019. Epub 2021 26 февраля. Мозг Рес Бык. 2021. PMID: 33647419 Обзор.

• От инграмм к патологиям мозга.

  Денни К.А., Лебуа Э., Рамирес С. Денни К.А. и соавт. Передние нейронные цепи. 2017 7 апр;11:23. doi: 10.3389/fncir.2017.00023. Электронная коллекция 2017. Передние нейронные цепи. 2017. PMID: 28439228 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Роли и транскрипционные ответы тормозных нейронов в обучении и памяти.

  Джорджи С., Маринелли С. Джорджи С. и др. Фронт Мол Невроски. 2021 15 июня; 14:689952. doi: 10.3389/fnmol.2021.689952. Электронная коллекция 2021. Фронт Мол Невроски. 2021. PMID: 34211369 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Хранение и извлечение инграмм памяти.

  Тонегава С., Пигнателли М., Рой Д.С., Райан Т.Дж. Тонегава С. и соавт. Курр Опин Нейробиол. 2015 дек;35:101-9. doi: 10.1016/j.conb.2015.07.009. Epub 2015 14 августа. Курр Опин Нейробиол. 2015. PMID: 26280931 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Связь транскраниальной стимуляции постоянным током и нейробиоуправления с декларативной памятью и мозговым артериальным кровотоком у студентов университета: протокол двойного слепого рандомизированного контролируемого исследования.

  Grecco LH, Goncalves GR, Perri BN, Bispo BA, Grandin IFJ, Gomes PVND, Bocchi AA, Oliveira KM, Maldonado DC, Silva MCPD. Грекко Л.Х. и др. JMIR Res Protoc. 2022, 26 августа; 11(8):e36294. дои: 10.2196/36294. JMIR Res Protoc. 2022. PMID: 36018619 Бесплатная статья ЧВК.

Рекомендации

1. 1. Кандель Э.Р., Мак С., Джесселл Т.М., Шварц Дж.Х., Сигельбаум С. А., Хадспет А.Дж. Образование Макгроу-Хилл; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: 2013. Принципы нейронауки, пятое издание.
2. 1. Тулвинг Э. Эпизодическая память: от разума к мозгу. Анну. Преподобный Психолог. 2002; 53:1–25. — пабмед
3. 1. Дудай Ю., Редигер Х.Л., Тульвинг Э. В кн.: Наука о памяти: концепции. Рёдингер Х.Л., Дудай Ю., Фитцпатрик С.М., редакторы. Издательство Оксфордского университета; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: 2007. Концепции памяти; стр. 1–9.
4. 1. Макго Дж. Л. Память — столетие консолидации. Наука. 2000; 287: 248–251.