В процессе обучения информация вначале фиксируется в замкнутых нейронных кругах в виде циркулирующего возбуждения. Это функционирует кратковременная, оперативная память. По истечении какого-то времени информация из оперативной памяти должна быть передана долговременной, стабильной памяти и закреплена, видимо, в белковых молекулах. Для подтверждения некоторых положении подобной схемы можно привлечь следующие экспериментальные данные.
Чтобы определить, действительно ли для перехода информации из блоков оперативной памяти в долговременную необходимо определенное время циркуляции возбуждения по цепям нейронов, были поставлены опыты с обучением. Было обнаружено, что электросудорожный шок способен ухудшить результаты обучения. Если эту процедуру проделать сразу же после завершения обучения, выученные навыки в значительной степени теряются. (При этом вероятность того, что животное может воспринять электрошок как наказание за свои поступки, отпадает, поскольку то же самое электрическое раздражение, приложенное в тех же самых условиях к лапам крыс, не вызывало дискредитации обучении.) Если же электрошок применить через один час после окончания обучения крыс, то шок не дает никакого эффекта: животные, получающие электрическое раздражение после такого перерыва, не отличались от контрольных, которых электричеством не раздражали.
Итак, можно предположить, что процесс фиксирования информации в блоках долговременной памяти крыс происходит за вполне определенное время. Сходные данные были получены и при применении депрессирующих лекарств. Было также обнаружено, что наркотическое состояние, вызываемое у золотых рыбок нагреванием, которое проводилось с разными интервалами после обучения, также вызывает потерю приобретенных навыков, и тем большую, чем ближе по времени процедура наркоза к обучению.
Но, как выяснилось, удается не только ухудшать запоминание, но также и улучшать его, чего, в общем, следовало бы ожидать, исходя из высказанной ранее гипотезы. Было выяснено, что применение как до, так и после обучения различных стимулирующих веществ, таких, как стрихнин и пиротоксин, увеличивает скорость запоминания. Существенно то, что запоминание может быть улучшено введением стимулянтов уже после обучения.
При рассмотрении механизма фиксации информации в долговременной памяти наибольший интерес, пожалуй, вызывает следующая гипотеза. Любая информация, воспринимаемая нашими органами чувств, сначала кодируется в виде серии импульсов различной частоты (подобно тому, как мы кодируем свою речь с помощью букв алфавита). Затем эти импульсы поступают в нервную клетку, нарушая устойчивость оснований, существующую в молекуле РНК.
В результате на участке, воспринимающем модулированную частоту импульсов, в молекуле РНК заменяется одно или несколько из четырех оснований. Таким образом, итогом первой серии возбуждений будет видоизменение РНК в нервной клетке, связанное с изменением последовательности оснований. Предполагается, что в дальнейшем новое распределение оснований РНК сохраняется. Поскольку последовательность оснований в РНК теперь изменена, то и белок, образующийся при участии этой РНК, тоже становится несколько иным — специфическим.
Если в дальнейшем органы чувств передадут в мозг ту же информацию, закодированную в виде той же серии импульсов, то эти импульсы, поступив в нейрон, активируют ранее образовавшийся специфический белок. Он освобождает вещество-передатчик, пропускающее данную информацию через определенную цепь нейронов. Причина того, что реагируют именно данный нейрон и все другие нейроны, принадлежащие к данной цепи, состоит в том, что белок, видоизменившийся однажды под действием модулированной частоты, отвечает теперь на электрические импульсы только одного определенного типа и при каждом их повторении. Иначе говоря, мозг вспоминает.
Число возможных перестановок в молекулах РНК при изменении последовательности оснований очень велико. Оно легко может обеспечить сохранение 1015 единиц информации — вероятное количество информации для человека на протяжении семидесяти лет активной деятельности. С течением времени статистически более вероятные перестановки в молекуле РНК постепенно исчерпываются, и для новых сочетаний запоминаемой информации остаются лишь менее вероятные перестановки.
Если бы данная цепь рассуждений была абсолютно достоверна, то можно было бы, исходя из этой гипотезы, объяснить характерные изменения способности к заучиванию и запоминанию у пожилых людей. Было подмечено, что расстройство памяти у пожилых людей чаще всего заключается в том, что они почти не запоминают и не помнят нового, в то время как давно прошедшие события, старые факты помнят хорошо.
В заключение хотелось бы остановиться еще на одной стороне дела. Вопрос о памяти тесно связан с проблемой зашиты от лишней информации. Нервные клетки, видимо, способны запоминать сведения с первого раза. Явления, которые мы обычно характеризуем словами «плохая память», «хорошая память», тесно связаны с работой специальных механизмов, защищающих мозг от ненужных, случайных сведений. У одних людей эти механизмы отличаются большей бдительностью, у других они более «либеральны». С этих позиций можно легко объяснить случаи с так называемой феноменальной памятью или примеры необычайного обострения памяти после некоторых болезней. Этим же объясняются также интересные опыты, проводящиеся в последнее время: обучение во сне (при неглубоком сне материал запоминается значительно быстрее, чем в обычном, бодрствующем состоянии), в состоянии полугипнотического сна некоторые механизмы, защищающие мозг от избыточной информации, оказываются выключенными, и поэтому обучение проходит быстрее.
По всей видимости, все люди обладали бы прекрасной памятью, если бы им не «мешали» особые защитные устройства мозга. Но механизмы защиты от информации имеют для нас огромное значение. Чем больше мы запоминаем информации, тем труднее отыскать в памяти нужные сведения, сложнее перекомбинировать и переработать ее. Конечно, человек, тратящий на обучение многие и многие годы, вправе сказать, что он не удовлетворен работой механизмов, данных ему природой. Он сам, мог бы разумнее регулировать процесс запоминания. К сожалению, не так-то легко отделаться от того, что «навязала» нам природа, даже если нам это и не нравится. Во всяком случае, исследования физиологов и кибернетиков показывают, что возможности направленного регулирования процесса запоминания неограниченны и в будущем наука решит эту проблему.
Мозг владеет определенными правилами переработки информации, которые обеспечивают отбор поступающей информации. Проводится много работ по изучению правил, определяющих наилучший процесс запоминания. Первые попытки изучения памяти в этом направлении были сделаны Эбингаузом. Он использовал методику заучивания человеком бессмысленных слогов. Аналогичный метод и сейчас еще используется в психиатрической клинике для выявления тех или иных расстройств памяти — это метод заданий на запоминание слов или цифр. Больному прочитывается 10 слов или называется 10 цифр, после чего отмечается, сколько и какие слова или цифры он запомнил после того, как его внимание было отвлечено на 1—2 минуты. Этим способом, оказывается, возможно изучить не только особенности памяти данного человека, но и проверить истощаемость внимания.
Эбингауз, рассматривая процент сбереженного материала как функцию времени, получил следующую зависимость: величина сбереженного материала обратно пропорциональна logt. Но неясно, что же измеряет кривая Эбингауза: фиксацию, считывание или сохранение следов?
Эбингауз на экспериментальном материале сумел также показать, что начало и конец заучиваемого материала запоминаются лучше, чем середина. Следовательно, в процессе обучения наряду с положительными связями образуются также и тормозные, влияющие на заучивание.
После Эбингауза над проблемой памяти работали и работают многие исследователи. Были вскрыты любопытные закономерности. Например, был получен интересный факт: первое воспроизведение материала сразу после его заучивания, как правило, менее полно, чем отсроченное. Это особенно хорошо знают школьники, заучивающие стихотворения наизусть: на следующий день стихотворение помнится обычно лучше.
Интересные правила обучения выявил в последнее время в опытах на голубях американский ученый Скинер. Он обнаружил, что для быстрого обучения необходимо разбивать заучиваемый материал по определенному принципу, вводя подкрепление после окончания каждого из этапов. Эти принципы оказались весьма эффективными и в школе. Возникло новое направление — программированное обучение. Учебники, написанные по этому методу, наиболее эффективны. По форме они разбиты на определенные куски, и обучаемый отсылается от одного куска к другому в зависимости от его успехов. Класс, занимающийся по программированному обучению, не соответствует нашему обычному представлению о школе. Все ученики занимаются по книгам или с обучающим автоматом. Учитель же только наблюдает за работой класса.
Разумеется, проблема памяти находится еще в процессе изучения. Сейчас существует большое количество гипотез, фактов, которые, несомненно, в ближайшее время помогут продвинуться в изучении процессов обучения, сохранения и воспроизведения информации.
Авторы: А. Напалков, А. Туров.
