Психофизиологические механизмы обучения и памяти. Функции ранних и поздних генов в механизмах памяти и обучения

Память - свойство всего живого, выражающееся в способности живых существ запоминать, сохранять и воспроизводить информацию о ранее воздействующих на них событиях. Память тесно связана с обучением.

Процесс памяти включает четыре стадии: 1. восприятие, запечатление и запоминание информации; 2. хранение информации; 3. воспроизведение информации; 4. забывание.

Восприятие, запечатление и запоминание поступа­ющей в мозг информации определяются механиз­мами кратковременной и промежуточной памяти, В этих процессах принимает участие и эмоциональ­ная память. Начальную стадию этого процесса составляет так называемая сенсорная память - сенсорный образ, мгновенный отпечаток картины внешнего мира, удерживающийся в памяти в пределах 50-500 мс. Так, зрительный образ сохра­няется во время мигания. На этом же виде памяти основано слитное восприятие мелькающих изобра­жений в кино и телевидении.

Удержание в памяти образа внешнего мира ин­дивидуально. Оно зависит от функционального состояния субъекта, особенно его мотивации и эмо­циональных переживаний, от характера воспита­ния и профессии, возраста и т. д. Особенно ярка сенсорная память у детей.

Кратковременная память формируется на основе непосредственного сенсорного отпечатка внешнего мира. При этом в памяти уже удерживается огра­ниченная, выделенная доминирующей мотивацией информация о внешней среде, способствующая удовлетворению ведущей потребности организма. Кратковременная память позволяет в течение не­скольких секунд или минут удерживать и воспро­изводить отобранную часть информации.

Процессы промежуточной памяти, последующей за кратковременной, обычно разыгрываются в тече­ние нескольких часов после обучения. В этот пери­од времени экстремальные механические и хими­ческие воздействия способны стереть память. Но после 4 ч следы кратковременной памяти становят­ся устойчивыми. Происходит консолидация памяти.

Тестом на отсроченную кратковременную память является критический интервал времени, который требуется обученному экспериментальному живот­ному для того, чтобы в ответ на условный сигнал, при его отставлении от подкрепления, осуществить правильные инструментальные действия. Кратко­временная память нарушается при таких воздейст­виях на организм, как электрошок, сильные мозго­вые травмы, судороги, наркоз, гипоксия. При этом наблюдается ретроградная амнезия — потеря па­мяти на события, предшествовавшие воздействию. Однако в памяти при этом сохраняются все ранее полученные впечатления и сведения. Явления ре­троградной амнезии наблюдаются и в эксперимен­тах на животных, которым электрошоковое воздей­ствие наносится сразу после обучения. Электрошок не оказывает действия на память, если он осущест­вляется через несколько часов после обучения.

Установлено, что объем кратковременной памяти человека измеряется 7 ± 2 единицами, т. е. бессмыс­ленные слова после однократного их применения вос­производятся испытуемыми лишь в количестве 7 ± 2.

Постоянное хранение информации связано с химическими или структурнымиизменениями в мозгу. Практически все согласны с тем, что запоминание осуществляется посредством электрической активности, т.е. химические или структурные изменения в мозге должны каким-то образом влиять на электрическую активность.

Если системы памяти являются результатом электрической активности, то, следовательно, мы имеем дело с нервными цепями, способными реализовать следы памяти. Простейшая цепь, обеспечивающая память, представляет собой замкнутую петлю. Возбуждение последовательно обходит весь круг и начинает новый. Такой процесс называется реверберацией. Поступающий сенсорный сигнал вызывает последовательность электрических импульсов, которая сохраняется неопределенно долгое время после того, как сигнал прекратится.

Существует несколько гипотез о том, что приводит к прекращению реверберации:

Во-первых, группы клеток реверберирующей цепи в действительности расположены значительно более сложным образом. Фоновая активность этих нейронов, а также воздействия со стороны многочисленных, внешних по отношению к данной петле входов, в конечном итоге, нарушают характер циркуляции импульсов.

Во-вторых, еще один возможный механизм прекращения реверберации – появление новых сигналов, которые могут активно затормозить предшествующую реверберирующую активность.

В-третьих, импульс, поступающий в одно звено цепи, не всегда может оказаться способным вызвать активность в следующем звене и, в конце концов, поток импульсов угасает.

В-четвертых, реверберация может прекратиться вследствие какого-либо «химического» утомления в нейронах и синапсах.

Избирательная электрическая активация определенной нервной петли обеспечивает кратковременное запоминание. Как же представить в подобной схеме долговременную память? Согласно одной из популярных теорий, многократная электрическая активность в нейронных цепях вызывает химические или структурные изменения в самих нейронах, что приводит к возникновению новых нейронных цепей. Это изменение цепи называется консолидацией. Консолидация следа происходит в продолжение длительного времени. В основе долговременной памяти лежит постоянство структуры нейронных цепей.

Таким образом, кратковременная и долговременная память могут быть связаны с одними и теми же нервными элементами, с той разницей, что кратковременная память – это временная электрическая активность определенных нейронов, а долговременная память – постоянная структура тех же самых нейронов.

Существуют 2 гипотезы относительно механизмов консолидации:

Первая предполагает, что долговременная память заключена в структуре белковых молекул в каждом синапсе. И нервная информация переходит через синаптическую щель химическим путем.

Согласно другой точке зрения долговременная память может быть результатом возникновения новых синапсов. Это означает, что всякий раз при заучивании нового материала в мозгу возникают физические изменения. Но микроскопической техникой эти изменения обнаружить не удается, в частности вследствие исключительной трудности наблюдения живых нервных клеток под микроскопом.

После того, как были открыты химические процессы, лежащие в основе наследственности, возникла мысль, что те же самые механизмы могли бы участвовать в процессах запоминания. Поскольку ДНК содержит генетическую память для каждого индивидуального организма, логично предположить, что она или РНК может также передавать и приобретенный опыт.

Инструкции для синтеза белка, переносимые молекулой РНК, заключены в специфической последовательности органических оснований, присоединенных к остову молекулы, именно они служат матрицами для синтеза белков. Различная последовательность приводит к синтезу разных белков. Можно предположить, что эта последовательность изменяется в результате опыта, приобретенного животными при обучении. + см.вопрос 37