Процессор, блокнот, буфер: как устроена рабочая память человека
Мозг человека может избавляться от устаревшей информации и сохранять более значимую. Различные элементы, позволяющие соединять важные данные, полученные ранее, и текущие сведения, взаимодействуют в рабочей памяти. «Рабочая память человека: что бывает, если она не работает» — лекция на эту тему состоялась в рамках проекта «Университет, открытый городу» ВШЭ, поддерживаемого Москино.
Младший научный сотрудник НИУ ВШЭ и МФТИ Никита Отставнов предложил слушателям, собравшимся в парке «Музеон», начать с небольшой тренировки памяти, повторив несколько цифровых рядов и четверостишие Редьярда Киплинга. Во время «разогрева» начался небольшой дождь, но никто из слушателей не покинул аудиторию под открытым небом: одни раскрыли зонтики, другие надели ветровки и плащи.
Никита Отставнов рассказал, что память можно разобрать на когнитивные составляющие — долговременную и кратковременную память. В кратковременной памяти содержатся текущие сведения, которые в зависимости от важности могут попасть в долговременную или забыться. Долговременную память, где хранится важная информация, можно разделить на процедурную и навыковую. Примерами процедурной памяти эксперт назвал вождение и танец. Пределы долговременной памяти до конца не исследованы. В экспериментах, когда людям показывают фото, затем их перемешивают и предлагают разделить снимки на уже показанные и новые, испытуемые справлялись с двумя тысячами и даже десятью тысячами фото. Но данных о возможности работать с бо́льшим количеством фото нет.
В качестве иллюстрации действия механизмов памяти Никита Отставнов привел пример с покупкой продуктов. Покупатель пользуется разными видами памяти. Так, образ продукта и отличие, скажем, мандарина от апельсина, а также дорога до магазина хранятся в долговременной памяти, а текущая цена продуктов — в кратковременной.
Таким образом, покупка продуктов требует взаимодействия разных элементов памяти: список продуктов находится в кратковременной памяти, а средние цены на них — в долговременной. Еще один важный момент: обычно мы рассчитываем примерную стоимость покупки, и, если кассир называет нам цену, отличающуюся от прогнозируемой в бо́льшую сторону, мы начинаем задавать вопросы и требовать сверить результат с ценами, которые мы видели. Если в итоге нам продали яблоки, молоко и хлеб по «правильной» цене, мы забываем ее, но можем запомнить факт попытки завысить цену.
Эксперт пояснил, что данные из кратковременной и долговременной памяти соединяются в рабочей памяти, предназначенной для сопоставления и обработки текущей и прежней информации. Некоторые специалисты считают кратковременную память частью рабочей, Никита Отставнов разделяет эти два вида памяти.
Рабочая память отчасти имеет признаки долговременной, поскольку сохраняет информацию, необходимую в дальнейшей деятельности, а ненужные данные вычищаются, уступая место более актуальным.
В кратковременной памяти информация только хранится, а в рабочей она еще и обрабатывается
Еще одно отличие: кратковременная память едина, а рабочая состоит из отдельных компонентов.
Алан Бэддели, создатель мультикомпонентной модели рабочей памяти, доказал, что рабочая память состоит из разных элементов. Сейчас принято считать, что она включает в себя центральный процессор, или управляющий элемент, координирующий когнитивные процессы и управляющий вниманием, отвечающий за обработку речи, а также визуально-пространственный блокнот (пространственная рабочая память) и эпизодический буфер. В эпизоде с покупкой пространственный блокнот отвечал за то, чтобы человек дошел до магазина, эпизодический буфер — вспомнил, что такое яблоко, а процессор — рассчитал сумму покупки.
Сканирование головы, говорит эксперт, показало, что при запуске рабочей памяти активируются передняя часть лобной коры и теменная кора. Лобная кора ответственна за планирование действий, контроль поведения и выбор слов. Теменная кора задействуется в момент концентрации внимания.
Эти особенности, а также отличие между кратковременной и рабочей памятью выяснились неожиданно: у пациента, страдавшего эпилепсией, удалили из мозга очаг, который, как предполагалось, вызывал припадки. Одновременно был удален и участок, отвечавший за перевод кратковременной памяти в долговременную. В итоге человек забывал все через 2-3 минуты.
Различные нарушения внимания и моторики вызваны нарушениями рабочей памяти. При синдроме дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) мы можем найти неполадки в строении центрального процессора. У таких детей меньше теменная кора, из-за чего им труднее сосредоточиваться, и мозжечок, что приводит к гиперактивности. Такие нарушения могут быть связаны не только с генетикой, развитием плода и развитием ребенка в первые недели жизни, но и с образовательной средой. В школах с большими классами педагогу нужно учить всех, и он не успевает уделить достаточно внимания ученику с СДВГ.
Объем и строение рабочей памяти влияют на успехи в образовании. Выявление проблем порождает поиск методов их исправления и (или) лечения. Нейронаука предлагает стимулировать мозг и его отдельные области, в том числе лобной и теменной коры, слабыми разрядами электрического тока.
Никита Отставнов рассказал об эксперименте, когда одной группе стимулировали обе области коры, другой — только лобную часть, третьей — только теменную, а четвертой — ни одной. Он показал, что стимуляция обеих областей приводит к наиболее существенному эффекту, только лобной коры — к несколько меньшему, только теменной — к несущественному. При этом важно понимать, что электростимуляция или использование специальных фармацевтических препаратов положительно влияют только при нарушениях памяти и на людей с небольшой прилобной корой. Улучшить память с помощью таблеток или стимуляции не получится.
Есть несколько мнемотехник, улучшающих запоминание. Например, рассказал Никита Отставнов, чтобы не забыть, что нужно купить, можно придумать историю с нужными вам продуктами, причем чем абсурднее и страннее она будет, тем лучше запомнится.
Вычеркнуть воспоминания из памяти практически невозможно, но можно их переработать так, чтобы они стали менее болезненными. В частности, переработке воспоминаний помогает творческая деятельность. При этом надо понимать, что вспомнить не значит точно воспроизвести события прошлого, они дополняются какими-то новыми деталями и, напротив, теряют отдельные элементы.
Объем рабочей памяти человека нестабилен: в детстве он небольшой, растет до 25-30 лет, когда достигает максимума, затем снижается. Причем повседневные заботы уменьшают объем рабочей памяти
Главной тренировкой памяти Никита Отставнов назвал резкое ограничение пользования гаджетами, применение которых в текущей деятельности ограничивает активность соответствующих долей мозга. Среди обычных практик для развития и поддержания рабочей памяти он отметил запоминание букв, цифр и слов или, например, упражнение с разноцветными карандашами, когда их выкладывают в определенной последовательности, а затем перемешивают и просят разместить в том же или противоположном порядке.
Еще одним способом улучшения памяти эксперт Вышки назвал запоминание через объяснение информации другому человеку. Необходимость ясно донести те или иные сведения вынуждает глубже изучить их, активизирует работу соответствующих долей мозга.