Психофизиология познавательной сферы

Преимущество системы, основанной на частотном анализе, заключается  в том, что она упрощает узнавание  знакомых объектов, которые имеют  увеличенные или уменьшенные  размеры. При этом предполагается, что  в системе памяти фиксируется  только гармонический состав (перечень волновых составляющих, полученный в  результате разложения), он не зависит  от реального размера объекта, и  это делает опознание стимула  более экономным.

Дискуссионные вопросы. Детекторная концепция и концепция частотной фильтрации не дают четкого ответа на один вопрос: как из некоторого числа элементов, будь это реакции нейронов-детекторов или узкополосные характеристики частотных нейронов-фильтров, создается целостный образ, т. е. неопределенным остается механизм визуального синтеза и константности зрительного образа.

Один из основателей детекторной  концепции Д. Хьюбел так характеризует  эту проблему: «...часто спрашивают, каковы наиболее правдоподобные предположения  относительно того, каким образом  распознаются видимые объекты, становятся ли клетки при переходе к более  центральным уровням все более  специализированными, так что на каком-то уровне могут найтись клетки, реагирующие на лицо одного единственного конкретного человека — например, чьей-то бабушки? Такое представление, называемое «теорией бабушкиной клетки», вряд ли можно принимать всерьез. Можем ли мы обнаружить отдельные клетки для бабушки улыбающейся, плачущей или занимающейся шитьем? Или отдельные клетки, отражающие понятие или определение «бабушки»? И если бы у нас действительно имелись «бабушкины клетки», куда они посылали бы свои выходные сигналы?» (Хьюбел, 1991, с. 228).

Нейронный ансамбль как основа концепции. В качестве возможного решения проблемы синтеза целостного образа восприятия предлагается следующий механизм. Воспринимаемый объект активирует определенную группу клеток — «нейронный ансамбль», каждый член которого может принадлежать также и другим ансамблям. Поскольку известно, что разрушение небольшого участка мозга обычно не ведет к исчезновению определенных воспоминаний, приходится предполагать, что клетки одного ансамбля не сосредоточены в одной корковой зоне, а разбросаны по многим зонам. Таким образом, «бабушке», занимающейся шитьем, должен соответствовать более крупный ансамбль, включающий бабушку по определению, бабушкино лицо и процесс шитья. Предлагаемая схема, однако, носит скорее гипотетический характер (Хьюбел, 1991).

Наряду с этим экспериментально доказано существование специализированных нейронов, связанных с восприятием  стимулов различной сенсорной модальности, в мозге человека. Многочисленные данные такого рода были получены в  клинических исследованиях Н. П. Бехтеревой с сотрудниками (1985, 1988). Более того, ими был сформулирован  общий психофизиологический принцип, в соответствии с которым кодирование  содержания психической деятельности осуществляется комбинациями частот импульсной активности в паттернах разрядов нейронов мозга и в характеристиках  их взаимодействия. В частности, например, было показано, что паттерны текущей частоты разрядов нейронов некоторых структур мозга при восприятии вербальных стимулов способны отражать акустические и общие смысловые характеристики слов.

Тем не менее в исследованиях  восприятия, выполняемых с помощью  регистрации активности нейронов, проблема формирования и опознания образа остается мало изученной.

3.  Психофизиология памяти

Одним из основных свойств  нервной системы является способность  к длительному хранению информации о внешних событиях.

По определению память — это особая форма психического отражения действительности, заключающаяся  в закреплении, сохранении и последующем  воспроизведении информации в живой  системе. По современным представлениям, в памяти закрепляются не отдельные  информационные элементы, а целостные  системы знаний, позволяющие всему  живому приобретать, хранить и использовать обширный запас сведений в целях  эффективного приспособления к окружающему  миру.

Память как результат  обучения связана с такими изменениями  в нервной системе, которые сохраняются  в течение некоторого времени  и существенным образом влияют на дальнейшее поведение живого организма. Комплекс таких структурно-функциональных изменений связан с процессом  образования энграмм — т. е. следов памяти (термин, предложенный зоологом Дж. Янгом в 50-х годах).

Память выступает также  как своеобразный информационный фильтр, поскольку в ней обрабатывается и сохраняется лишь ничтожная  доля от общего числа раздражителей, воздействующих на организм. Без отбора и вытеснения информации из памяти живое существо было бы, образно  говоря, «затоплено» бесконечным  потоком поступающих извне раздражителей. Результаты этого были бы так же катастрофичны, как и отсутствие способности к обучению и памяти.

Классификация видов  памяти:

1. Элементарные виды памяти и научения.

В нейрофизиологии выделяют следующие элементарные механизмы  научения: привыкание, сенситизацию, временную  связь (условный рефлекс). Согласно И. П. Павлову, физиологической основой  запоминания служит условный рефлекс  как акт образования временной  связи между стимулом и реакцией. Эти формы памяти и научения называют простыми, чтобы отличать от научения, имеющего произвольный, осознанный характер. Элементарные формы научения есть даже у беспозвоночных.

Привыкание проявляется  в постепенном уменьшении реакции  по мере повторного предъявления раздражителя. Привыкание всегда сопровождает угашение ориентировочной реакции. Сенситизация — это процесс, противоположный  привыканию. Он выражается в снижении порога при предъявлении раздражителей. Благодаря сенситизации организм начинает реагировать на ранее нейтральный  раздражитель.

Существует также разделение памяти на генотипическую и фенотипическую. Первая — генотипическая, или филогенетическая, связана с безусловными рефлексами и инстинктами. Вторая — фенотипическая или онтогенетическая, обеспечивает обработку и хранение информации, приобретаемой в ходе онтогенеза на основе различных механизмов научения.

2. Специфические виды памяти.

В ходе совершенствования  механизмов адаптации развились  и упрочились более сложные формы  памяти, связанные с запечатлением  разных сторон индивидуального опыта.

Модально-специфические  виды. Мнестические процессы могут быть связаны с деятельностью разных анализаторов, поэтому существуют специфические виды памяти соответственно органам чувств: зрительная, слуховая, тактильная, обонятельная, двигательная. Следует упомянуть, что уровень развития этих видов памяти у разных людей различен. Не исключено, что последнее связано с индивидуальными особенностями анализаторных систем. Например, встречаются индивиды с необыкновенно развитой зрительной памятью. Это явление — эйдетизм — выражается в том, что человек в нужный момент способен воспроизвести во всех деталях ранее виденный предмет, картину, страницу книги и т. д. (Лурия, 1996). Эйдетический образ отличается от обычных тем, что человек как бы продолжает воспринимать образ в его отсутствие. Предполагается, что физиологическую основу эйдетических образов составляет остаточное возбуждение зрительного анализатора. Хорошо развитая модально-специфическая память нередко является профессионально важным качеством: например, слуховая память музыкантов, вкусовая и обонятельная дегустаторов, двигательная гимнастов и т. д.

Образная память. Запечатление и воспроизведение картин окружающего мира связаны с синтезом модально-специфических впечатлений. В этом случае фиксируются сложные образы, объединяющие зрительные, слуховые и другие модально-специфические сигналы. Такую память называют образной. Образная память гибка, спонтанна и обеспечивает длительное хранение следа.

По некоторым представлениям ее морфологической основой служат сложные нейронные сети, включающие взаимосвязанные нейронные звенья, расположенные в разных отделах  мозга. Поэтому выпадение какого-либо одного звена или нескольких звеньев  образной памяти не способно разрушить  всю ее структуру. Это дает образной памяти большие преимущества как  в эффективности процессов усвоения и хранения, так и в объеме и  прочности фиксации информации. Вероятно, что с подобными особенностями  образной памяти связаны внезапные, нередко безо всяких усилий, припоминания забытого материала.

Помимо этого, иногда выделяют также эмоциональную и словесно-логическую память.

Эмоциональная память. Эмоциональная память связана с запоминанием и воспроизведением эмоциональных переживаний. Эмоционально окрашенные воспоминания могут возникать как при повторном воздействии раздражителей, обусловивших это состояние, так и в отсутствие последних. Эмоционально окрашенное впечатление фиксируется практически мгновенно и непроизвольно, обеспечивая пополнение подсознательной сферы человеческой психики. Также непроизвольно информация воспроизводится из эмоциональной памяти. Этот вид памяти во многом сходен с образной, но иногда эмоциональная память оказывается даже более устойчивой, чем образная. Ее морфологической основой предположительно служат распределенные нервные сети, включающие нейронные группы из разных отделов коры и ближайшей подкорки.

Словесно-логическая память. Словесно-логическая (или семантическая) — это память на словесные сигналы и символы, обозначающие как внешние объекты, так и внутренние действия и переживания. Ее морфологическую основу можно схематически представить как упорядоченную последовательность линейных звеньев, каждое из которых соединено, как правило, с предшествующим и последующим. Сами же цепи соединяются между собой только в отдельных звеньях. В результате выпадение даже одного звена (например, вследствие органического поражения нервной ткани) ведет к разрыву всей цепи, нарушению последовательности хранимых событий и к выпадению из памяти большего или меньшего объема информации.

3. Временная организация памяти.

Другим основанием для  классификации памяти является продолжительность  закрепления и сохранения материала. Принято подразделять память на три  вида: иконическую, или сенсорную, память (ИП), кратковременную, или оперативную, память (КВП) и долговременную, или  декларативную, память (ДВП). Иногда последний  вид памяти называется пропозиционной, вторичной или семантической. Считается, что каждый их этих видов памяти обеспечивается различными мозговыми  процессами и механизмами, связанными с деятельностью функционально  и структурно различных мозговых систем.

Иконическая память. Длительность хранения в сенсорной или иконической памяти составляет 250—400 мс, в слуховом сенсорном регистре или эхоической памяти сенсорная копия акустической информации может удерживаться дольше: от 250 мс до 4 с (Солсо, 1996). Основная функция иконической памяти — обеспечить условия для предварительного анализа информации. Функция эхоической памяти — обеспечение условий для интеграции последовательно поступающей акустической информации.

Иконическая память, по-видимому, не просто физиологический «слепок» стимула, а активный процесс. Согласно Р. Наатанену (1998), это этап сенсорно-специфической  обработки информации, в результате которой сенсорная информация поступает  в регистр 194 осознанного восприятия. В течение этой фазы вызываемый стимулом паттерн активации системы детекторов существенных признаков преобразуется  в коды сенсорной памяти, а также  результаты возбуждения анализаторов отдельных признаков и их комбинаций интегрируются в единые репрезентации  стимула, составляющие основу целостных  образов.

Кроме того, интеграция активности детекторов признаков может осуществляться также и во времени. Это особенно очевидно при восприятии речи и музыки. При этом стимулы небольшой длительности, как правило, воспринимаются как  длящиеся значительно дольше. Более  того, в течение некоторого небольшого по длительности временного интервала  после предъявления стимула повышается реактивность организма на последующие  сенсорные сигналы. Таким образом, кратковременная фаза сенсорной  памяти должна рассматриваться не как  «чистая» форма памяти, а скорее как промежуточная фаза между  восприятием и памятью.

Кратковременная и долговременная память. Длительность хранения в кратковременной памяти составляет приблизительно 10—30 с, при повторении дольше. Объем КВП довольно ограничен, он представлен широко известным числом Миллера 7+—2 элемента. Однако посредством укрупнения единиц хранения (например, путем использования знака или символа вместо отдельных слов) ее объем может быть существенно увеличен. Информация может поступать в кратковременную память как из иконической, так и из долговременной памяти. Из кратковременной памяти информация поступает в долговременную. Длительность хранения в ДВП неопределенно долгая, объем сохраняемого материала велик, возможно, неограничен.

Подобную временную типологию  памяти подтверждают эксперименты с  животными, в которых показано, что  запоминание ухудшается, если сразу  же за научением следует удар электрическим  током (электроконвульсивный шок —  ЭКШ). Считается, что ЭКШ препятствует переносу информации из кратковременной  памяти в долговременную. Аналогично, травма, полученная человеком, не сказывается  сразу на воспроизведении событий, но уже через несколько минут  человек не может точно вспомнить  всех обстоятельств происшествия.

О существовании двух различных  хранилищ памяти (долговременного и  кратковременного) свидетельствуют  такие факты. Две группы испытуемых — здоровые и больные амнезией — должны были воспроизвести список из 10 слов сразу после заучивания и с задержкой в 30 секунд. В  момент задержки испытуемые обеих групп  должны были решать арифметическую задачу. Значимых различий между двумя группами испытуемых при немедленном воспроизведении  обнаружено не было, в то время как  при отсроченном воспроизведении  у больных амнезией объем запоминания  был намного ниже. Этот эксперимент  подтверждает, что механизмы кратковременной  и долговременной памяти у человека различны.