в каком отделе мозга хранится память
Зоны мозга, отвечающие за память
Какая часть головы отвечает за память? Существует ли какой-то особенный отдел мозга, который хранит воспоминания? Какой участок головного мозга можно тренировать для того, чтобы мгновенно вызывать в памяти важную информацию? Давайте разбираться!
Человеческая память изучается на протяжении веков. Еще Рене Декарт задавался вопросами тех или иных возможностей человеческого мозга. Иван Петрович Павлов изучал сигнальную систему головного мозга. В последнее время в психологии, психофизиологии, нейробиологии становится все больше открытий. Изучение человеческого мозга захватывает умы величайших ученых современности.
Если спросить обычного человека о том, где хранятся его воспоминания, то, скорее всего, он ответит, что где-то в голове. Однако, на деле все обстоит несколько иначе. За последние несколько десятков лет ученые нашли зоны мозга, которые отвечают за аппетит, узнали, что улучшить познавательные функции мозга действительно возможно, что отдельные зоны головного мозга отвечают за моральный контроль и циклы сна и бодрствования. Но сегодня еще нельзя сказать однозначно, что в каком-то из полушарий головного мозга был найден участок, который со 100% долей вероятности отвечает за память. Несмотря на то, что на данный момент развитие науки идет семимильными шагами, центр воспоминаний в мозге найти пока не удалось.
В конце 19-века ряд ученых изучали высшие психические функции. В то время в этой области была совершена масса открытий. Чуть позже, в результате многих исследований, европейские ученые обнаружили, что пациенты могут терять некоторые психологические функции при поражении тех или иных участков головного мозга. В зависимости от повреждений, такие люди теряли способность мыслить логически, понимать речь на слух, строить связные предложения. В то же время и появилась технология лоботомии, которая некоторый период времени применялась для лечения агрессии и неврозов. Однако, спустя некоторое время, такой метод был признан варварским и более не применялся.
Спустя несколько десятилетий затишья, в конце двадцатого века ученых ждал огромный прорыв. Был изобретен метод магнитно-резонансной томографии. Именно он позволил ученым и врачам без каких-либо ограничений наблюдать за динамикой активности отдельных участков головного мозга. Именно благодаря исследованиям, полученным через томограф, исследователи нашли зоны мозга, которые связаны с восприятием собственного “я”, способностью распознавать эмоции других людей. Кроме того, учеными были открыты зоны, которые отвечают за авантюризм, тягу к приключениям, любопытство и т.д.
Примерно в одно время с этим были открыты центры мозга, отвечающие за базовые потребности и эмоции человека, такие как страх, агрессия, аппетит, оптимизм и пр. Однако, несмотря на все масштабные открытия и исследования, участки мозга человека, которые открывают тайну хранения памяти, так и не были обнаружены.
Однако эксперименты и исследования на эту тему продолжают приносить свои плоды.
Не так давно исследователь Карл Лэшли, который всю свою жизнь посвятил работе над открытиями в области нейробиологии, провел интересный эксперимент над крысами. Подопытных животных учили элементарным трюкам. После удаления половины мозга крысы, несмотря на то, что некоторые из них теряли рядовые способности, сохраняли в памяти то, чему их научили ранее.
Еще одна загадка, связанная с особенностями памяти, связана и с обновлением мозга. Если сравнивать человеческий мозг и мощный компьютер, то жесткий диск в нем статичен. Без постороннего вмешательства он не обновляется. В отличие от человеческого мозга, в котором регулярно происходит ряд химических процессов и создаются новые нейронные связи. Однако, несмотря на то, что мозг регулярно обновляется, многие из нас на протяжении всей жизни продолжают помнить события, которые произошли с нами в глубоком детстве. Многие психологи связывают память и эмоциональные потрясения. Чем сильнее эмоции, тем сильнее врезаются в память, связанные с ними, события, в каком бы возрасте они бы ни произошли.
Автор многочисленных научных работ в области исследований особенности работы мозга, Руперт Шелдрейк, выдвинул интересную гипотезу. Воспоминания человека находятся в измерении, которое недоступно для наблюдения ученых. Ученый считает, что мозг представляет собой не столько компьютер, основной задачей которого является хранение информации, сколько «телевизор», который преобразует в память события извне.
Представление большинства ученых о памяти имеет тесную связь с линейным представлением о времени. Если сравнить память человека с кинопленкой, то только сам человек воспринимает кадры как минувшие и настоящие, на самом же деле — они всегда существуют в одном и том же времени. Быть может, линейное восприятие времени и мешает нам правильно взглянуть на загадку человеческой памяти?
Реальность многогранна, однако мы видим ее через призму нашего собственного восприятия.
Какой отдел мозга отвечает за память
Какая часть мозга отвечает за память и что влияет на этот процесс, важно знать всем. Каждый день мы получаем массу информации, часть из которой запоминается. Почему одни воспоминания остаются в памяти, а другие нет, какой механизм действия памяти?
Где находится память
Памятью называют способность к запоминанию, накоплению и извлечению полученных сведений. Сколько может запомнить человек, зависит от его внимания.
Память формируется несколькими участками головного мозга: корой мозга, мозжечком, лимбической системой. Но в большей степени на нее влияют височные доли мозга. Процесс запоминания происходит в гиппокампе. Если повреждена височная область с одной стороны, то память становится хуже, но при нарушениях в обеих височных долях процесс запоминания полностью прекращается.
Функционирование памяти зависит от состояния нейронов и нейромедиаторов, обеспечивающих связь между нервными клетками. Они концентрируются в области гиппокампа. К нейромедиаторам относят и ацетилхолин. Если этих веществ не хватает, то память значительно ухудшается.
Уровень ацетилхолина зависит от количества энергии, производимой в процессе окисления жиров и глюкозы. Нейромедиаторы концентрируются в органе в меньших количествах, если человек переживает стресс или страдает от депрессивных состояний.
Механизм запоминания
Мозг человека работает, как компьютер. Чтобы сохранить текущую информацию он использует оперативную память, а для длительного хранения не обойтись без жесткого диска. В зависимости от того насколько долго часть мозга отвечающая за память хранит информацию, выделяют:
Интересно, что в зависимости от вида, память хранится в разных участках мозга. Кратковременные воспоминания концентрируются в коре головного мозга, а долговременные – в гиппокампе.
Способность к запоминанию считается важной частью интеллекта. Поэтому от ее развития зависит и объем информации, которой владеет человек.
Работа памяти состоит из запоминания, сохранения и воспроизведения. Когда люди получают информацию, она поступает от одной нервной клетки к другой. Эти процессы происходят в области коры головного мозга. Данные нервные импульсы приводят к созданию нейронных связей. По этим путям в дальнейшем человек извлекает, то есть, вспоминает полученные сведения.
На то, как успешно и надолго запомнится информация, влияет то, с каким вниманием человек относится к объекту. Если это ему интересно, то он сильнее концентрируется на интересующем его предмете и процесс запоминания происходит на высоком уровне.
Вниманием и концентрацией называют такую функцию психики, которая позволяет сфокусировать все мысли на определенном объекте.
Не менее важным, чем запоминание, является забывание информации. Благодаря этому нервная система разгружается и освобождается место для новых сведений, начинают образовываться новые нейронные связи.
Какое полушарие отвечает за память, точно сказать нельзя, так как оба эти участка играют важную роль в процессе обработки и запоминания информации.
Объем памяти
Согласно недавним результатам исследований, ученым удалось выяснить, что объем памяти человеческого мозга составляет около миллиона гигабайт.
Если способности к запоминанию хорошо развиты, то творческим личностям это может доставлять много проблем.
В составе головного мозга около сотни миллиардов нервных клеток, между каждой из которых существуют тысячи нейронных связей. Информация передается в синапсе. Так называют точку, в которой контактируют нейроны. Во время взаимодействия двух нейронов, происходит формирование прочных синапсов. На ветвящихся отростках нервных клеток есть дендриты, которые увеличиваются в размерах во время получения новой информации. Эти отростки позволяют контактировать с другими клетками, во время увеличения он может воспринимать большее количество сигналов, поступающих в мозг.
Некоторые ученые сравнивают дендриты с битами компьютерного кода, но вместо цифр применяют описательные характеристики их размеров.
Но раньше не знали и том, каких размеров способны достигать эти отростки. Ограничивались только определением маленьких, средних и больших дендритов.
Ученые из Калифорнии столкнулись с интересной особенностью, которая заставила их пересмотреть известную информацию о размерах отростков. Это произошло во время изучения гиппокампа крысы. Это отдел мозга отвечающий за память по отношению к зрительным образам.
Исследователи заметили, что один, из отростков нервной клетки, отвечающий за передачу сигналов способен взаимодействовать с двумя дендритами, принимающими информацию.
Ученые выдвинули предположение о способности дендритов принимать одинаковую информацию, если она происходит от одного аксона. Поэтому размер и прочность их должны быть идентичными.
Было произведено измерение объектов, отвечающих за формирование синаптических связей. В ходе исследования удалось выяснить, что разница между дендритами, получающими информацию от одного аксона составляет около восьми процентов. Всего удалось выявить 26 возможных размеров отростков.
Основываясь на результатах исследований, была выдвинута гипотеза о способности человеческой памяти сохранять квадриллион байт информации. Чтобы сравнить мозг с компьютером достаточно знать, что размер средней оперативной памяти устройства не больше восьми гигабайт. Тогда как мозг может сохранить миллион гигабайт.
Каждый человек знает, что полностью использовать весь объем памяти нельзя. Многие хоть раз забывали о днях рождениях друзей и родственников, испытывали трудности с изучением стихотворений или запоминанием параграфов по истории. Это явление считается нормальным. Но, если человек помнит абсолютно все, то это считается феноменом. Миру известны лишь единицы людей, которые помнили большую часть полученных сведений.
Где хранится наша память, как можно картографировать мозг и почему внимание — это фикция
Нейронауки — активно развивающаяся научная сфера, регулярные успехи в которой очевидны даже неспециалисту, но при ближайшем рассмотрении оказывается, что природа некоторых якобы очевидных вещей остается для ученых тайной за семью печатями. К их числу относятся, например, память и внимание: рассказываем о том, как они, еще недавно вполне нам понятные, благодаря современным исследованиям опять сделались загадочными и неизученными — а значит, снова стали интересными.
Мозг — не место для памяти?
Представители нейронаук не первый год заняты локализацией различных когнитивных процессов: они ищут конкретные отделы человеческого мозга, отвечающие за те или иные высшие психические функции. Если верить отчетам, ученые уже обнаружили области, связанные с аппетитом, страхом, азартом и даже способностью распознавать ложь, не говоря уже о восприятии собственной личности. Но место, где могла бы «храниться» наша память, до сих пор не найдено.
«Первый, кто откроет эту зону, наверняка будет удостоен не только Нобелевской премии, но и войдет в когорту самых выдающихся деятелей науки», — считает советский и российский биолог, специалист в области клеточных механизмов памяти и обучения Павел Балабан.
Считается, что память состоит из:
0,5 секунды), слуховая — в эхоическую (3–8 секунд);
— рабочей — кратковременной — памяти (
Вспоминая что-то, мы не извлекаем информацию из некоего хранилища. Воспоминания всякий раз создаются заново.
Российский нейробиолог Константин Анохин считает, что информация «путешествует», формируясь в одних структурах мозга и «извлекаясь» из других. Всякий раз, когда мы что-то «вспоминаем», мы «забываем» это, заменяя новым, — можно сказать, что мозг «перезаписывает» воспоминания, хотя это определение и некорректно, поскольку носитель памяти, повторимся, пока не обнаружен.
Американский психиатр, нейробиолог и профессор биохимии Эрик Кандел сравнивает мозг с монтажной схемой из невообразимого количества точек контактов нейронов. Возьмем подопытную собаку: если при включении света ударить ее легким разрядом тока, загоревшаяся лампочка всякий раз будет вызывать стресс, страх и в целом неприятные ощущения. Если давать мясо при каждом «световом сигнале», собака «забудет» страх и «полюбит» свет — включенная лампа станет для нее предвестником радостных событий. Упрощенно говоря, так происходит потому, что в каждом случае информация о свете попадает в разные зоны мозга. В первом — в отвечающие за оборону, во втором — за пищеварение.
Кандел утверждает, что так происходит из-за прионоподобных белков, выступающих «маршрутизаторами» в точках контактов нейронов.
Старея, прионы передают информацию новой поросли — это процесс так называемой белковой наследственности, протекающий между белками без участия ДНК.
Эту гипотезу в качестве объяснения механизма памяти предлагает Кандел.
Полная картография нашего мозга невозможна?
Проект картографирования всех точек соединения нейронов называется коннекто́м (англ. connectome). Пока удалось описать только коннектом червя-нематоды размером около 1 мм, чья нервная система состоит из немногим более 300 нейронов.
Что же касается описания коннектома человеческого мозга, в котором
86 млрд нервных клеток, — до сих пор нет даже общего представления о масштабах этого проекта.
Ясно лишь, что он куда сложнее, чем расшифровка человеческого генома или даже протеома (совокупности белков).
Ученые, например, предпринимают попытки описать таким образом мозг крысы. «Закартрировали участок размером со спичечную головку — это заняло терабайты памяти. И непонятно, что с таким объемом информации делать», — говорит российский антрополог и популяризатор науки Станислав Дробышевский. Он подчеркивает, что проблема еще и в том, что осмыслить результаты этих исследований мы пытаемся «всё тем же мозгом, который уже не вмещает информацию о нем самом — получается замкнутый круг». Для понимания работы нашего мозга нужен «больший, чем наш, мозг».
Все люди — киборги?
Философ и ученый Энди Кларк как раз считает, что человеческий разум — всегда нечто большее, чем то, что «происходит внутри древней крепости из кожи и черепа».
Кларк размывает границы между «внутренним разумом» и «внешним миром» и утверждает, что человеческий ум всегда был экстернализован — расширен вовне.
Разум по Кларку — это то, что рассеяно в окружающих нас вещах, экстернальных средствах сохранения и удержания информации, будь то бумажный блокнот, дорожный знак, магазинная вывеска или компьютер.
В этом смысле все мы — ни много ни мало — киборги. И всегда были таковыми.
Кларк отвергает идею обособленного «я», но считает перспективным не только «расширение вовне», но и вглубь, поскольку «сознание есть огромная, тихая пещера подземных ментальных механизмов, с ее трубами, синапсами и электрическими импульсами, которые образуют пульсирующий субстрат самости. Когда вы думаете обо всех этих фундаментальных механизмах — древних и общих с другими млекопитающими и далекими предками сознание может показаться просто поверхностным феноменом, пользовательским интерфейсом, затемняющим реальные работы на нижних уровнях».
Внимание — это фикция?
Первую теоретическую модель внимания — теорию фильтра — создал английский экспериментальный психолог Дональд Бродбент.
Согласно этой теории, нервная система осуществляет селекцию, работая как одиночный коммуникационный канал (при этом входов множество). Выбор той или иной информации может зависеть от состояния организма, внешних физических условий (громкость звука, например) или психологических установок (настрой на принятие той или иной информации). Остальные каналы фильтр блокирует, но «невостребованное какое-то время хранится в блоке кратковременного хранения, и затем может пройти через коммуникационный канал — если произошел сдвиг селективного процесса с одного класса сенсорных событий на другой».
В дальнейшем эту модель расширила исследовательница психологии внимания Энн Трисман. Согласно ее выводам, весь поток информации поступает через множество параллельных каналов. Одни сигналы фильтр «пропускает», другие — ослабляет. И первые, и вторые проходят через «логический анализатор», функционирующий на базе условного «словаря индивида».
А датский психолог, философ и педагог Эдгар Рубин в своем докладе с говорящим названием «Несуществование внимания» сделал более радикальные выводы:
«Термин „внимание“ не обозначает ничего определенного и конкретного чтобы поставить ему в соответствие некую реальность.
Когда, например, некто Майер смотрит в свою тетрадь, то псевдонаучно это можно выразить так: „Майер направил свое внимание на тетрадь“.
По-видимому, говорят так не только ради изысканности выражения, но также и для того, чтобы открыть дорогу опасному недоразумению, будто в нашей познавательной жизни имеется некий прожектор, который перемещается то туда, то сюда по воспринимаемому предмету.
Воспринимаемых предметов нет в наличии, но они как будто только того и ждут, чтобы внимание как некий прожектор высветило их, они возникают лишь при содействии всех субъективных условий».
Не исключено, что память и внимание — всего лишь конструкты. Культурные, социологические, философские. Как бы там ни было, пока вопросов больше, чем ответов.
Механизмы и принципы работы памяти головного мозга человека
Поводом написания данной статьи послужила публикация материала американских неврологов на тему измерения емкости памяти головного мозга человека, и представленная на GeekTimes днем ранее.
В подготовленном материале постараюсь объяснить механизмы, особенности, функциональность, структурные взаимодействия и особенности в работе памяти. Так же, почему нельзя проводить аналогии с компьютерами в работе мозга и вести исчисления в единицах измерения машинного языка. В статье используются материалы взятые из трудов людей, посвятившим жизнь не легкому труду в изучении цитоархитектоники и морфогенетике, подтвержденный на практике и имеющие результаты в доказательной медицине. В частности используются данные Савельева С.В. учёного, эволюциониста, палеоневролога, доктора биологических наук, профессора, заведующего лабораторией развития нервной системы Института морфологии человека РАН.
Прежде, чем преступить к рассмотрению вопроса и проблемы в целом, мы сформулируем базовые представления о мозге и сделаем ряд пояснений, позволяющих в полной мере оценить представленную точку зрения.
Первое что вы должны знать: мозг человека — самый изменчивый орган, он различается у мужчин и женщин, расовому признаку и этническим группам, изменчивость носит как количественный (масса мозга) так и качественный (организация борозд и извилин) характер, в различных вариациях эта разница оказывается более чем двукратной.
Второе: мозг самый энергозатратный орган в человеческом организме. При весе 1/50 от массы тела он потребляет 9% энергии всего организма в спокойном состоянии, например, когда вы лежите на диване и 25% энергии всего организма, когда вы активно начинаете думать, огромные затраты.
Третье: в силу большой энергозатраты мозг хитер и избирателен, любой энергозависимый процесс невыгоден организму, это значит, что без крайней биологической необходимости такой процесс поддерживаться не будет и мозг любыми способами старается экономить ресурсы организма.
Вот, пожалуй, три основных момента из далеко не полного списка особенностей мозга, которые понадобится при анализе механизмов и процессов памяти человека.
Что же такое память? Память – это функция нервных клеток. У памяти нет отдельной, пассивной эноргонезатратной локализации, что является излюбленной темой физиологов и психологов, сторонников идеи нематериальных форм памяти, что опровергается печальным опытом клинической смерти, когда мозг перестает получать необходимое кровоснабжение и примерно через 6 минут после клинической смерти начинаются необратимые процессы и безвозвратно исчезают воспоминания. Если бы у памяти был энергонезависимый источник она могла бы восстановиться, но этого не происходит, что означает динамичность памяти и постоянные энергозатраты на ее поддержание.
Важно знать, что нейроны, определяющие память человека, находятся преимущественно в неокортоксе. Неокортекс содержит порядка 11млрд. нейронов и в разы больше глии. (Глия – тип клеток нервной системы. Глия является средой для нейронов глиальные клетки служат опорным и защитным аппаратом для нейронов. Метаболизм глиальных клеток тесно связан с метаболизмом нейронов, которые они окружают.
Глии, связи нейронов:
Хорошо известно, что в памяти информация хранится разное время, существуют такие понятия как долговременная и кратковременная память. События и явления быстро забываются, если не обновляются и не повторяются, что очередное подтверждение динамичности памяти. Информация определенным образом удерживается, но в отсутствии востребованности исчезает.
Как говорилось ранее, память – энергозависимый процесс. Нет энергии – нет памяти. Следствием энергозависимости памяти является нестабильность ее содержательной части. Воспоминания о прошедших событиях фальсифицируются во времени вплоть до полной неадекватности. Счета времени у памяти нет, но его заменяет скорость забывания. Память о любом событии уменьшается обратно пропорционально времени. Через час забывается ½ от всего попавшего в память, через сутки – 2/3, через месяц – 4/5.
Рассмотрим принципы работы памяти, исходя из биологической целесообразности результатов ее работы. Физические компоненты памяти состоят из нервных путей, объединяющих одну или несколько клеток. В них входят зоны градуального и активного проведения сигналов, различные системы синапсов и тел нейронов. Представим себе событие или явление. Человек столкнулся с новой, но достаточно важной ситуацией. Через определенные сенсорные связи и органы чувств человек получил различную информацию, анализ события завершился принятием решения. При этом человек доволен результатом. В нервной системе осталось остаточное возбуждение – движение сигналов по сетям, которые использовались при решении проблемы. Это так называемые «старые цепи» существовавшие до ситуации с необходимостью запоминать информацию. Поддержания циркуляции разных информационных сигналов в рамках одной структурной цепи крайне энергозатратно. Потому сохранение в пямяти новой информации обычно затруднительно. Во время повторов или схожих ситуациях могут образоваться новые синаптические связи между клетками и тогда полученная информация запомнится на долго. Таким образом, запоминание – это сохранение остаточной активности нейронов участка мозга.
Память мозга – вынужденная компенсаторная реакция нервной системы. Любая информация переходит во временное хранение. Поддержка стабильности кратковременной памяти и восприятия сигналов от внешнего энергетически крайне затратна, к тем же клеткам приходят новые возбуждающие сигналы и, накапливаются ошибки передачи и происходит перерасход энергетических ресурсов. Однако ситуация не так плоха, как выглядит. Нервная система обладает долговременной памятью. Зачастую она так трансформирует реальность, что делает исходные объекты неузнаваемыми. Степень модификации хранимого в памяти объекта зависит от времени хранения. Память сохраняет воспоминания, но изменяет их так, как хочется обладателю. В основе долговременной памяти лежат простые и случайные процессы. Дело в том, что нейроны всю жизнь формируют и разрушают свои связи. Синапсы постоянно образуются и исчезают. Довольно приблизительные данные говорят о том, что этот процесс спонтанного образования одного нейронного синапса может происходить у млекопитающих примерно 3-4 раза в 2-5 дней. Несколько реже происходит ветвление коллатералей, содержащих сотни различных синапсов. Новая полисинаптическая коллатераль формируется за 40-45 дней. Поскольку эти процессы происходят в каждом нейроне, вполне можно оценить ежедневную емкость долговременной памяти для любого из животных. Можно ожидать, что в коре мозга человека ежедневно будет образовываться около 800 млн. новых связей между клетками и примерно столько же будет разрушено. Долговременным запоминанием является включение в новообразованную сеть участков с совершенно не использованными, новообразованными контактами между клетками. Чем больше новых синаптических контактов участвует в сети первичной (кратковременной) памяти, тем больше у этой сети шансов сохраниться надолго.
Запоминание и забывание информации. Кратковременная память образуется на основании уже имеющихся связей. Её появление обозначено оранжевыми стрелками на фрагменте б. По одним и тем же путям циркулируют сигналы, содержащие как старую (фиолетовые стрелки), так и новую (оранжевые стрелки) информацию. Это приводит к крайне затратному и кратковременному хранению новой информации на базе старых связей. Если она не важна, то энергетические затраты на её поддержание снижаются и происходит забывание. При хранении «кратковременной», но ставшей нужной информации образуются новые физические связи между клетками по фрагментам а-б-в. Это приводит к долговременному запоминанию на основании использования вновь возникших связей (жёлтые стрелки). Если информация долго остаётся невостребованной, то она вытесняется другой информацией. При этом связи могут прерываться и происходит забывание по фрагментам в-б-а или в-a (голубые стрелки).»
Из выше сказанного ясно, что мозг динамическая структура, постоянно перестраивается и имеет определенные физиологические пределы, так же мозг чрезмерно энергозатратный орган. Мозг не физиологичен, а морфогенетичен, потому его активности некорректно и неправильно измерять в системах, используемых и применимых в информационных технологиях. Из за индивидуальной изменчивости мозга не представляется возможным делать какие либо выводы обобщающие различные функциональные показатели мозга человека. Математические методы так же не применимы в расчете структурного взаимодействия в работе мозга человека, из за постоянного изменения, взаимодействия и перестраивания нервных клеток и связей между ними, что в свою очередь доводит до абсурда работу американских ученых в исследовании емкости памяти головного мозга человека.