Нейрофизиологическая характеристика отдельных нейронов, входящих в разные системы мозга, неодинакова. В проекционных системах зрительной, слуховой и кожно — кинестетической зон коры подавляющее число рецепторных клеток являются модально — специфическими и реагируют на узко избирательные признаки раздражителей.
В других областях - гиппокамп, хвостатое тело, нейроны не имеют модально — специфического характера, они реагируют только на изменение возбуждения.
| Гиппокамп и связанные с ним образования (миндалевидное тело, ядра зрительного бугра, мамиллярные тела) играют особую роль в фиксации и сохранении следов памяти. Нейроны, входящие в их состав, являются аппаратом, приспособленным для хранения следов возбуждений, сличения их с новыми раздражениями, и призваны либо активировать разряды (если новое возбуждение отличается от старого), либо тормозить их. |
Двустороннее поражение гиппокампа приводит к грубым нарушениям памяти, и больные с таким поражением начинают проявлять картину той невозможности фиксировать доходящие до них раздражения, которая известна в клинике под названием «корсаковского синдрома». Эти факты были установлены многими исследователями (Б. Милнер, Сковилл, В. Пенфилд) на операциях и имеют большое теоретическое значение.
Очень важные данные были получены в специальных опытах, проведенных канадским нейропсихологом Б. Милнер. Больному с односторонним поражением гиппокампа вводилось в сонную артерию второго полушария снотворное вещество (амитал натрий); это вело к краткому (на несколько минут) выключению функций коры второго полушария и приводило к тому, что на короткий отрезок времени оба гиппокампа выключались из работы.
Результатом такого вмешательства было временное выключение памяти и невозможность какой бы то ни было фиксации следов, которая продолжалась несколько ми — пут и затем исчезала.
Поражения в областях мозга, связанных с ретикулярной формацией, приводят не только к общему снижению тонуса коры, но и к значительному нарушению возможности запечатлевать и хранить следы текущего опыта. Такие нарушения наблюдались в клинике при любом поражении, блокирующем нормальное движение по так называемому гиппокампо — таламо — мамиллярному кругу («кругу Пейпеца»), который включает в свой состав гиппокамп, ядра зрительного бугра, мамиллярные тела и миндалину. Прекращение нормальной циркуляции возбуждения по этому кругу нарушало нормальную работу ретикулярной формации и приводило к грубым расстройствам памяти.
Поражение затылочных или височных зон коры может приводить к выпадению возможности закреплять следы модально — специфических (зрительных, слуховых) раздражений, но никогда не приводит к общему нарушению следов памяти.
Морфофункциональным субстратом памяти являются структуры лимбической системы мозга. Принято считать, что физиологическая основа памяти лежит в так называемых последовательных временных связях, которые возникают в коре полушарий головного мозга, на условно-рефлекторных принципах.
В процессы запоминания вовлечены не только отдельные группы нервных клеток, но и различные зоны головного мозга. Механизмы памяти напоминают лабиринт, входы и выходы которого соединены множеством мостиков. Более 50 лет тому назад американский физиолог Карл Лешли предложил любопытную гипотезу: память состоит из двух взаимно дополняющих друг друга процессов: обучения новому и запоминания опыта. Эта гипотеза нашла свое подтверждение в опытах на животных.
Профессор Стивен Роуз из Университета в Милтон Кейни под Лондоном уже более 30 лет изучает механизмы памяти у кур. С.Роуз обучал однодневных цыплят различать несъедобные круглые бусины, плавающие в блюдце с водой, и сходные по форме и величине зерна, рассыпанные по столу. Более 80% птенцов после первых неудачных попыток склевать бусины потеряли к ним интерес и начали клевать только зерна. Какие биохимические изменения произошли в мозгу цыплят после обучения? Удалось проследить, какие нейроны вовлечены в процессы обучения и запоминания. Оказалось, что в течение 15—30 минут после завершения обучения в мозгу образуется особый передатчик импульсов между клетками — глютаминовая кислота. В мозгу тренированных цыплят количество этого вещества было больше, чем у их необученных собратьев. Когда глютаминовую кислоту разрушали с помощью химических соединений, то цыплята быстро научались отличать плавающие бусины от корма, но вскоре все забывали. Очевидно, глютаминовая кислота способствует кратковременному запоминанию. А вот долговременная память формируется лишь спустя 5—8 часов после обучения. При этом в мозгу образуются белки с особым строением молекул, которые служат чем-то вроде переключателей возбуждения с одних контактов между клетками на другие. Возникает своеобразная нейронная сеть, в которой все связанные контактами клетки взаимодействуют друг с другом через некоторые промежутки времени. Запоминание представляет собой очень сложный и одновременно слаженный ансамбль таких взаимодействий, в которые вовлечены разнообразные молекулы передатчиков. Когда необходимо что-то вспомнить, то происходит вызов «записанного» в разных точках нейронных сетей материала и «переписывание» его в один осмысленный сюжет.
Исследователи считают, что память зависит от нескольких систем мозга и включает межклеточные взаимодействия на разных уровнях. Поэтому процессы, связанные с запоминанием и воспроизведением, управляемы и обладают избирательностью.Доктор биологических наук, профессор Александр Каменский пришел к выводу, что у человека три различных вида памяти.
Первый вид - генетический. В половых клетках - яйцеклетках и сперматозоидах - «записана» вся информация о строении и принципах деятельности любою живого существа. Она передается с половыми клетками из поколения в поколение в виде набора генов. Генетическая память инертна, трудно изменяема. Информационная емкость генетической памяти велика и составляет около10в десятой степени бит. Считается, что, для того, чтобы записать всю информацию о строении человека, достаточно всего 2 процента его генов. Остальные 98 % – запасной фонд Природы. В обычных условиях они скрыты и могут включиться в экстремальных ситуациях. Иногда подавленный ген начинает работать. Тогда возникают рудименты.
Другой вид памяти - иммунологический. Лимфоциты реагируют на попадание в кровь чужеродных бактерий и простейших ядовитых веществ, они начинают вырабатывать защитные антитела, которые «склеивают» болезнетворные организмы, не давая им проникать в другие органы. Уничтожают поверженных «врагов» клетки крови - фагоциты. Эти «защитники» отличают чужеродные клетки от клеток собственного организма и обладают памятью: они могут помнить своих «недругов» все свои несколько дней жизни и передавать информацию потомкам. Переболев корью, ветрянкой или скарлатиной, человек на всю жизнь получает иммунитет к этим болезням.
Третий вид памяти - нейрологический. Его объем также очень велик и составляет около 10 в одиннадцатой степени бит информации. Она состоит из нескольких фаз. Начинается запоминание с восприятия какой-либо информации. Причем чем больше эмоций она вызывает, тем лучше она запоминается. Нейрологическая память бывает короткой и длительной. В кратковременной информация хранится всего несколько минут. Так, например, мы можем держать в памяти незнакомый телефонный номер, пока бежим от записной книжки к телефону. Ее емкость невелика: без специальной тренировки человек может сохранить 5-9 единиц информации на короткий срок. Этот вид памяти очень непрочен: достаточно отвлечься - и сообщение забывается. Но если информация необходима, вызывает сильные переживания и может пригодиться в будущем, то она переходит в долговременную память и хранится иногда всю жизнь. Процесс перехода информации из кратковременной в долговременную называется консолидацией - в ней принимает участие очень важная структура мозга - гиппокамп, который расположен в глубине височных долей больших полушарий.
Лауреат Нобелевской премии 2000 года в области физиологии и медицины доктор Эрик Кендал открыл нейротрансмиттеры - вещества, отвечающие за межнейронные импульсы головного мозга, они переносят информацию и отвечают за ее хранение. То есть формируют различные виды памяти. Главное отличие трансмиттеров (норадреналина, дофамина и серотонина) от известных науке нейромедиаторов состояло в том, что они создавали в коре головного мозга длительный электрический эффект, измерявшийся минутами и часами, а не миллисекундами, - то есть отвечали за эмоции, настроение и память. Были найдены специфические белки, вырабатываемые в процессе действия трансмиттеров. Белки CREB и альфа-СаМКП ответственны за превращение кратковременной памяти в долговременную. В середине девяностых у биохимиков из Калифорнийского университета Гарри Линча и Гарри Роджера получилось синтезировать новый класс нейростимуляторов - ампакинов. Лекарство, которое нынче проходит клинические испытания в США, называется ампалексом и облегчает передачу нервных импульсов в мозге (действует на синаптические контакты). Две трети испытуемых пожилых людей, принимающих новый препарат, улучшили свои показатели памяти до уровня тридцатилетних граждан. При этом они не только лучше запоминают информацию, но и вспоминают разные интересные, но забытые факты из собственного детства и юности.
Память и научение.
Научение- это совокупность процессов, обеспечивающих выработку и закрепление форм реагирования, адекватных физиологическим, биологическим и социальным потребностям. Это термин комплексный, объединяющий два понятия:
· обучение, где присутствуют обучающий и формы обучения
· учение – обучаемый и условия обучения.
С точки зрения процессов и механизмов, обеспечивающих научение, это также явление комплексное, включающее потребность к научению, т. е. мотивационно-эмоциональную сферу; внимание как непроизвольное, так и произвольное; восприятие; память; мышление; соотношение сознательного и бессознательного; автоматизацию навыков и некоторые другие.
Различают три группы способов (механизмов) научения по степени участия в них организма как целого:
1) реактивное поведение; организм реагирует пассивно, но при этом трансформируются нейронные цепи и формируются новые следы памяти.
| виды реактивного научения | характеристика |
| привыкание (габитуация) | организм в результате изменений на уровне рецепторов или ретикулярной формации «научается» игнорировать какой-то повторный или постоянно действующий раздражитель, не значимый для деятельности, которая в данный момент осуществляется. |
| сенсибилизация | повторение стимула ведет к более сильной активации организма, который становится все более и более чувствительным к данному стимулу |
| импринтинг (запечатление) | наследственно запрограммированное и необратимое формирование определенной специфической формы реагирования, например привязанность новорожденных животных к первому движущемуся объекту, который попадет в его поле зрения в первые часы жизни |
| условные рефлексы | классическое обусловливание, ассоциативное обусловливание, по И. П. Павлову, – основной механизм индивидуального приспособления организма. |
.
2) оперантное научение представляет собой закрепление тех действий, последствия которых для организма желательны, и отказ от действий, приводящих к нежелательным последствиям.
| виды оперантного научения | характеристика |
| метод проб и ошибок | перебирая способы достижения цели (преодоления препятствий), человек отказывается от неэффективных способов и находит решение задачи. |
| формирование автоматизированных реакций | создание сложных поведенческих реакций поэтапно. Каждый этап при этом подкрепляется (положительное и отрицательное подкрепление, угасание, дифференцировка, генерализация). На этой основе была выдвинута концепция программированного обучения. |
| подражание | научение путем наблюдения и воспроизведения действий модели, причем их значение не всегда понимается. Различают две формы: чистое подражание и викарное научение, т. е. научение с пониманием |
3) когнитивное научение. В эволюционном отношении наиболее поздний и наиболее эффективный тип научения. В полном объеме такое научение присуще только людям, хотя какие-то его эволюционные предшественники или отдельные элементы можно выделить и у высших животных.
| виды когнитивного научения | характеристика | |
| латентное научение | аналитическая обработка поступающей информации, а также уже хранящейся в памяти и на этой основе выбор адекватной реакции | |
| обучение сложным психомоторным навыкам | овладение навыкамив большом объеме в зависимости от индивидуальных особенностей организации психомоторной активности, образа жизни, профессии и т. п., проходит через стадии когнитивной стратегии (выбор программы), ассоциативную (проверка и совершенствование программы) и автономную, когда психомоторный навык переходит на уровень автоматизма с ослаблением или полным отсутствием контроля сознания. | |
| инсайт | информация, «разбросанная» в памяти, объединяется и используется в новой интеграции. Кажется, что решение приходит спонтанно, хотя это результат подсознательной аналитико-синтетической деятельности. | |
| научение путем рассуждений | научение посредством мыслительного процесса. Фундаментом для мышления служит перцептивное научение (опознание образа) и концептуальное научение (абстрагирование и обобщение). |
В процессе развития существуют периоды, когда организм наиболее способен к научению. Один из примеров – первичное усвоение языка. Некоторые виды поведения, информация, усвоенные в каком-то особом состоянии сознания, могут не проявляться в состоянии активного бодрствования, но проявляются, когда организм возвращается в это специфическое состояние (например, сомнамбулизм, гипноз, под воздействием некоторых психотропных веществ). В процессе обучения происходит взаимодействия новых и ранее усвоенных знаний и навыков. Явление переноса – облегчение обучения на основе ранее приобретенных опыта и знаний, а противоположное явление - затруднение при перестройке, переделке прочно усвоенных стереотипов.
Механизмы научения разнообразны по характеру физиологических процессов и вовлекаемых структур нервной системы:
Ø на уровне нейрона научение проявляется в изменении уровня поляризации мембран – длительная деполяризация или гиперполяризация.
Ø на уровне межнейронального взаимодействия – в изменении активности кальциевых каналов, что приводит к изменению медиаторной активности, росте синаптических терминалий, изменении состояния синаптических структур и происходящих в них процессов, особенно касающихся ацетилхолина и глутамата.
Ø на уровне мозговых структур, имеющих отношение к процессам научения (скорость, объем, эффективность), следует выделить неспецифическую активирующую систему мозга, образования лимбической системы (гиппокамп, миндалины), лобно-височные отделы мозга и другие ассоциативные зоны коры с учетом функциональной специализации правого и левого полушарий. Усвоение абстрактно-логической информации связано в большей степени с левым полушарием, а наглядно-образной, эмоциональной – с правым.
Среди факторов, влияющих на научение человека, существенное значение имеют возраст, мотивация, состояние таких психических функций, как внимание, память, мышление и др., а также индивидуальные особенности (способности).