Введение
Новая полидисциплинарная картина мира открывает качественно иные возможности для реализации научного междисциплинарного анализа памяти. В современных исследованиях память приобретает все больший научный статус и связывается уже, прежде всего, с актуальными системными процессами, которые сами по себе могут и не выглядеть как память в привычном для нас понимании. Цель нашей работы – произвести реферативный обзор научной литературы, посвященной исследованию механизмов памяти и обучения.
Основная часть
Память как объект научного анализа. Память – одно из основных свойств нервной системы, выражающееся в способности длительное время хранить информацию о событиях внешнего мира и реакциях организма, неоднократно выводить эту информацию в область сознания и поведения. Обучение и память – две стороны одного процесса. При изучении обучения исследуется механизм приобретения знаний, при изучении памяти – механизм хранения и использования этих знаний [1].
Память обеспечивает непрерывность психической жизни человека. Как результат обучения она связана с изменениями в нервной системе, которые сохраняются в течение некоторого времени и существенным образом влияют на дальнейшее поведение живого организма. Память основана на свойстве мозга сохранять следы внешних воздействий и воздействий, поступающих изнутри организма. Комплекс таких структурно-функциональных изменений связан с процессом образования энграмм-следов памяти (термин, предложенный Дж. Янгом в 1950-х гг.) [1].
Пространственная и временная организация памяти связана со многими структурами мозга. Прежде всего, это височная доля, гиппокамп и миндалина, а также связанные с ними структуры – мозжечок и кора больших полушарий, специфические и неспецифические таламические ядра. Роль этих структур была выявлена в экспериментах на животных и при различных травматических повреждениях у человека [1].
Теоретико-методологическая база научных исследований механизмов памяти. В современных исследованиях памяти их центральным вопросом является проблема построения моделей работы ее механизмов. К сожалению, в настоящее время нет единой законченной теории памяти. Все существующие гипотезы, теории и модели памяти можно подразделить на четыре основных уровня изучения механизмов и закономерностей памяти:
1) психологический (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, А.Р. Лурия, П.И. Зинченко, Г.Г. Вучетич, Ж. Пиаже, Б. Инельдер и др.);
2) нейрофизиологический (Д. Хебб, С. Роуз, Л. де Но, Е.Н. Соколов, К. Прибрам);
3) биохимический (Х. Хиден);
4) кибернетический (У. Найссер) подходы [2].
Психологические концепции. Психологический уровень изучения механизмов памяти является самым ранним и включает в себя наибольшее количество теорий памяти. Эти концепции отличаются друг от друга главным образом тем, какую роль в формировании процессов они отводят активности субъекта и как рассматривают характер этой активности. В большинстве психологических теорий их авторы исследуют либо только объект («материал») сам по себе, либо субъект («чистая» активность сознания), безотносительно к содержанию взаимодействия субъекта и объекта, т.е., не принимая во внимание деятельность индивида [2].
Одно из наиболее ранних направлений научного изучения памяти получило название «ассоциативного», основы которого были заложены еще в античности древнегреческим ученым Аристотелем в IV в. до н. э., который написал специальный трактат «О памяти и воспоминании». Основополагающим принципом этого направления является следующий: если какие-то образы возникли в сознании одновременно или сразу же друг за другом, то между ними образуется ассоциативная связь, и повторное появление какого-либо из элементов этой связи немедленно вызовет в сознании представление обо всех других ее элементах [2].
После появления экспериментальной психологии (конец XIX в.) исследования, проводившиеся в рамках сначала ассоциативного направления, а позже гештальтпсихологии, позволили установить многие закономерности и характерные черты памяти, в том числе особенности взаимодействия памяти с мотивацией индивида, его аффективных реакций, установок, привычек, способов организаций и восприятий стимулов. Однако эти эксперименты не смогли прояснить механизмы функционирования памяти.
Новый этап в изучении памяти начался в конце 20-х гг. XX в. В 1928 г. вышла книга французского ученого П. Жане, где он рассматривал высшую форму памяти как особое действие, социальную реакцию на отсутствие, преодоление отсутствия. Далее, в результате экспериментов, проведенных А.Н. Леонтьевым и А.Р. Лурия, впервые были достигнуты результаты, где «не из свойств памяти объяснялось ее развитие, а из развития выводились ее свойства» [3].
Главным достижением психологии памяти в следующие два десятилетия стало принятие концепции памяти как одного из видов психических действий. Благодаря этим взглядам стало возможным исследование не только запоминания, но и деятельности запоминания, ее внутреннего строения. Данное явление психики стало рассматриваться как результат исторически развивающейся предметной деятельности [4]. Это потребовало разработки нового методологического подхода, сущность которого и заключалась в том, что именно деятельность стала выступать в качестве объяснительного принципа развития памяти и ее функционирования.
В следующие годы среди исследований отечественных психологов стоит отметить эксперименты А.А. Смирнова и П.И. Зинченко, имевшие своей целью структурно-функциональный анализ процессов, лежащих в основе различных видов запоминания. П.И. Зинченко определял произвольное запоминание как специальное действие, принимающее в своем развитии различные формы в зависимости от особенностей тех компонентов, которые составляют реальное содержание данного психического явления, то есть предмета, цели, мотива, средства запоминания. При этом отмечалось, что структура действия запоминания изменяется в зависимости от смены не характера компонентов, а всей структуры действия запоминания [5].
Накопленное психологами большое количество разнообразного экспериментального материала по различным вопросам проблемы памяти позволило отечественным психологам создать несколько современных подходов к изучению данного психического явления, в том числе информационный, структурно-функциональный и системный.
Нейрофизиологические концепции. Нейрофизиологические теории памяти тесно связаны с учением И.П. Павлова о закономерностях высшей нервной деятельности [6]. Теория «запоминания на физиологическом уровне» основана на учении об образовании условных временных связей (рефлексов) и объясняет механизмы формирования индивидуального опыта субъекта. Условный рефлекс, как процесс образования связей между новым и уже ранее закрепленным содержанием, составляет физиологическую основу акта запоминания.
В 1940-е гг. Д. Хебб ввел понятия кратковременной и долговременной памяти и предложил теорию, объясняющую их нейрофизиологическую природу [1]. Кратковременная память – это процесс, обусловленный повторным возбуждением импульсной активности в замкнутых цепях нейронов, не сопровождающийся морфологическими изменениями. Долговременная память базируется на структурных изменениях, возникающих в результате модификации межклеточных контактов – синапсов. Д. Хебб полагал, что эти структурные изменения связаны с повторной активацией (по его определению – «повторяющейся реверберацией возбуждения») замкнутых нейронных цепей, например, путей от коры к таламусу или гиппокампу и обратно к коре.
Повторное возбуждение нейронов, образующих такую цепь, приводит к тому, что в них возникают долговременные изменения, связанные с ростом синаптических соединений и увеличением площади их контакта между пресинаптическим аксоном и постсинаптической клеточной мембраной. После установления таких связей эти нейроны образуют клеточный ансамбль, и любое возбуждение хотя бы одного относящегося к нему нейрона, приводит в возбуждение весь ансамбль. Это и есть нейрональный механизм хранения и извлечения информации из памяти. Непосредственно же основные структурные изменения, согласно Д. Хеббу, происходят в синапсах в результате процессов их роста или метаболических изменений, усиливающих воздействие каждого нейрона на следующий нейрон. Достоинство этой теории в том, что она толкует память не как статическую запись или продукт изменений в одной или нескольких нервных клетках, а как процесс взаимодействия многих нейронов на основе соответствующих структурных изменений.
К нейрофизиологическим теориям примыкает и синаптическая теория памяти (С. Роуз) [1]. Свое название теория получила из-за того, что главное внимание в ней уделяется роли синапса в фиксации следа памяти. При прохождении импульса через определенную группу нейронов возникают стойкие изменения синаптической проводимости в пределах определенного нейронного ансамбля. При усвоении нового опыта, необходимого для достижения каких-либо целей, происходят изменения в определенных клетках нервной системы. Эти изменения, выявляемые морфологическими методами с помощью световой или электронной микроскопии, представляют собой стойкие модификации структуры нейронов и их синаптических связей.
Современные нейрофизиологические исследования позволили ученым глубже проникнуть в механизмы закрепления и сохранения следов на нейронном и молекулярном уровнях [7]. Было обнаружено, что отходящие от нервных клеток аксоны либо соприкасаются с дендритами других клеток, либо возвращаются обратно к телу своей клетки. Лоренте де-Но в рамках нейрофизиологического подхода выдвинул реверберационную теорию, базирующуюся на существовании в структурах мозга замкнутых нейронных цепей [1]. Известно, что аксоны нервных клеток соприкасаются не только с дендритами других клеток, но могут и возвращаться обратно к телу своей же клетки. Благодаря такой структуре нервных контактов, появляется возможность циркуляции нервного импульса по реверберирующим (постепенно затухающим) кругам возбуждения разной сложности. В результате возникающий в клетке разряд возвращается к ней либо сразу, либо через промежуточную цепь нейронов и поддерживает в ней возбуждение. Эти стойкие круги реверберирующего возбуждения не выходят за пределы определенной совокупности нервных клеток и рассматриваются как физиологический субстрат сохранения энграмм. Именно в реверберационном круге возбуждения происходит переход из кратковременной в долговременную память.
В контексте векторной психофизиологии разрабатывает нейронную модель памяти Е.Н. Соколов [8]. По его представлениям, разнообразная информация закодирована в нейронных структурах мозга в виде особых векторов памяти, которые создаются набором постсинаптических локусов на теле нейрона-детектора, имеющих разную электрическую проводимость. Этот вектор определяется как единица структурного кода памяти. Вектор восприятия состоит из набора постсинаптических потенциалов разнообразной амплитуды. Размерности всех векторов восприятия и всех векторов памяти одинаковы. Если узор потенциалов полностью совпадает с узором проводимостей, то это соответствует идентификации воспринимаемого сигнала.
На современном этапе исследований нейрофизиологический уровень изучения механизмов памяти все более сближается, а нередко и прямо переходит в биохимический. Это подтверждается многочисленными экспериментами, которые проводятся на стыке этих двух уровней. В результате опытов возникла гипотеза о двухступенчатом характере процесса запоминания, основные положения этой теории заключаются в следующем. На первом этапе, непосредственно после воздействия раздражителя, в клетках головного мозга происходит кратковременная электрохимическая реакция, вызывающая в них обратимые физиологические изменения. Затем на этой основе протекает второй этап процесса запоминания – собственно биохимическая реакция, связанная с образованием новых белковых веществ (протеинов). Первая стадия длится несколько секунд или минут и считается физиологическим механизмом кратковременного запоминания. Вторая стадия, приводящая к необратимым химическим изменениям в клетках, соотносится с механизмом долговременного запоминания.
Следует также заметить, что благодаря появлению конвергентных технологий (нано-, био- и инфокогнитивных технологий), позволяющих экспериментально изучать когнитивные процессы в нейросетях, были обнаружены группы «резервных» или «молчащих» нейронов, актуализирующих процесс формирования функциональных систем (элементов индивидуального опыта) и тем самым дающих возможность научения; была выявлена специализация нейронов при обучении, консолидация и реконсолидация памяти [9]. В настоящее время исследователи вплотную подошли к интеграции открытий в нанонейронике, психофизиологии, нейробиологии и психологии и применении консолидированных знаний с целью оптимизации педагогической теории и проектирования образовательной среды.
Биохимические концепции. Собственно биохимическая теория памяти была предложена шведским ученым Х. Хиденом в 1960 г [1]. Согласно этой концепции, в основе механизмов, которые обеспечивают процесс закрепления, сохранения и воспроизведения следов, лежат специфические химические изменения, происходящие в нервных клетках под воздействием внешних раздражителей. Имеются в виду различные перегруппировки белковых молекул нейронов и, прежде всего, молекул так называемых нуклеиновых кислот. Дезоксирибонуклеиновая кислота считается носителем генетической, наследственной памяти, а рибонуклеиновая – основой онтогенетической, индивидуальной памяти. Сторонники химических теорий памяти считают, что специфические химические изменения, происходящие в нервных клетках под воздействием внешних раздражителей, и лежат в основе механизмов процессов закрепления, сохранения и воспроизведения следов.
Кибернетические концепции. Нужно отметить, что когнитивное направление исследования памяти, разрабатываемое в рамках психологии и получившее наибольшее распространение за рубежом, было положено в основу современного кибернетического подхода. Его основоположником можно назвать американского психолога У. Найссера, который в 1967 г. издал книгу «Когнитивная психология». Различными исследователями данного психологического подхода человек рассматривался как познающая система, и поэтому используется аналогия с компьютером. Память в этом ракурсе сравнивается с библиотекой, хранилищем, мастерской и т. д. [2].
В последние десятилетия наблюдается эскалация научных работ, демонстрирующих трансформацию психофизиологического подхода в изучении памяти [10].
Заключение
Все вышеизложенные теории дают основание утверждать то, что человеческая память является одним из наиболее интересных объектов изучения. Она скрывает в себе множество фактов и таит колоссальное количество возможностей. Ее основные задачи – сохранять, копить и воспроизводить полученную ранее информацию. Этот вид умственной деятельности связывает человека с прошлым, позволяет прекрасно ориентироваться в настоящем, благодаря опыту предыдущих поколений и собственным знаниям, а иногда и заглядывать в будущее. Современный этап исследований памяти характеризуется определенными достижениями в раскрытии некоторых механизмов памяти, внесением уточнений в представления о сущности мнестических процессов. В последнее время меняется ее проблемное поле, появляются новые направления, – «векторная психофизиология», «когнитивная психофизиология», «социальная психофизиология». Поэтому говорить о завершенности научных изысканий в области памяти не приходится.
Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
- Психофизиология: учеб. пособие. Владивосток: Изд-во ВГУЭС 2010; 80 с.
- Савельев А.Е. Концепции памяти: история развития и современные исследования. Вестник Краснодарского университета МВД России 2012; 2 (16): 87-90.
- Леонтьев А.Н. Развитие памяти. М.: Госучпедиздат 1931; 279 с.; Лурия А.Р. Маленькая книжка о большой памяти (Ум мнемониста). Романтические эссе. М., 1996; 240 с.
- Эббингауз Г. Смена душевных образований. В кн.: Психология памяти. М., 2000; с. 243-264.
- Зинченко П.И. Непроизвольное запоминание. М.: Изд-во АПН РСФСР 1961; 562 с.
- Павлов И.П. Полное собрание трудов. М.; Л., 1949; т 3: 583 с.
- Герасимов И.Г., Яшин А.А. Ионномолекулярная модель памяти. Запоминание. Вестник новых медицинских технологий 2015; 22 (2): 103-108.
- Соколов Е.Н., Незлина Н.И. Долговременная память, нейрогенез и сигнал новизны. Журнал ВНД 2003; 53 (4): 451-463.
- Александров Ю.А. Психофизиологические закономерности научения и методы обучения. Психологический журнал 2012; 6: с. 5-19.
- Соколов Е.Н., Палихова Т.А. Нанонейроника. Материалы III Международной научно-практической конференции, посвященной памяти А.Р.Лурия. Белгород, 2007; Черноризов А.М. «Проблемное поле» современной психофизиологии от нанонейроники до сознания. Вестник Московского университета. Сер. 14. Психология 2007; 3: с. 15-43 и др.
Поступила в редакцию 03 мая 2022 г., Принята в печать 17 июня 2022 г.