Рабочая память
Рабочую память, необходимую для мыслительных процессов человека, можно представить как умственное рабочее место или записную книжку мозга; это нейронная система хранения и применения небольшого объема полезной информации. Рабочая память тесно связана с вниманием и тоже имеет ограниченную емкость.
Понятие «рабочая память» описывает механизмы мозга, занятые временным хранением и работой с информацией, имеющей отношение к текущей задаче. Эта способность позволяет нам эффективно планировать и производить повседневные действия. Рабочая память необходима при чтении и выполнении арифметических вычислений в уме, например, или при наборе телефонного номера: до повсеместного распространения мобильных телефонов для того, чтобы позвонить кому-нибудь, необходимо было посмотреть номер в телефонной книжке, а затем несколько раз повторить его в процессе набора. После того как вы набрали нужный номер, эта информация больше не требуется, вы перестаете ее повторять про себя и быстро забываете.
Двухуровневое хранение
В конце 1960-х годов британские психологи предложили одну важную модель, которая устроена так: память состоит из двух отдельных, но взаимосвязанных систем хранения — кратко- и долговременной. Согласно этой модели память есть результат потока информации, проходящего через три ящика — три системы запоминания. Первым делом информация из окружающего мира поступает в сенсорную память, далее те блоки данных, на которые мы обращаем внимание, перемещаются в кратковременную память. Они, в свою очередь, могут дальше оказаться в памяти долговременной — если несколько раз повторить. Без повторения информация выпадает из кратковременной памяти и забывается.
Модель «двойной обработки» была в свое время крайне значимой, поскольку объясняла различные наблюдения деятельности памяти — почему, например, пациенты с амнезией сохраняют способность удерживать небольшие объемы информации, в отличие от других, перенесших более серьезные повреждения памяти. Но все же эта модель — большое упрощение: она обращается с кратко- и долговременным хранилищами так, будто они — отдельные механизмы, а на самом деле они суть разновидности друг друга. Поэтому другие исследователи предложили модель рабочей памяти — она описывает разные компоненты кратковременной.
Обновление памяти
Обновление рабочей памяти — классическое представление о кратковременном хранении данных, однако оно утверждает, что рабочая память состоит из множественных взаимодействующих компонентов. Рабочая память — понятие теоретическое, однако сотни экспериментов показывают, что оно и осмысленно, и полезно. Есть несколько различных моделей рабочей памяти, но более прочих известна многокомпонентная модель, впервые выдвинутая в 1970-х годах. Согласно этой модели, рабочая память состоит из трех частей — центрального управляющего элемента, или контрольного центра, который следит за двумя «подчиненными» подсистемами и координирует их деятельность.
Одна из этих подсистем — фонологическая петля, она временно хранит память о словах и звуках, связанных с речью. Эта сторона рабочей памяти необходима для любой деятельности, требующей запоминания словесных последовательностей вроде удерживания в голове телефонного номера на время, нужное для его набора. Фонологическая петля близко связана с речевой системой мозга. Например, люди гораздо менее точно могут повторить цепочку из похоже звучащих слов, чем из слов непохожих или близких по смыслу. Длина слова также влияет на объем памяти: гораздо труднее запомнить последовательность длинных слов, чем коротких, потому что длинное слово дольше повторять. Вследствие этого валлийским детишкам хуже дается запоминание списка чисел, чем английским, потому что валлийские названия чисел длиннее.
«Процессы человеческого мышления подкрепляются единой системой временного хранения информации и управления ею» Алан Бэддли (р. 1934), британский психолог
Вторая подсистема — визуально-пространственная матрица, в ней временно аккумулируется зрительная информация: цвет, форма и текстура предметов, пространственные данные (расположение предмета в нашем непосредственном окружении или путь между двумя точками). Зрительная и пространственная информация хранятся в матрице по отдельности, и тому есть доказательства — из экспериментов, в которых задачи, поставленные испытуемым, влияют на их зрительные, но не пространственные навыки, и наоборот, а также из наблюдений за пациентами с рассеченным мозолистым телом, выказывающими неловкость в обращении с каким-то одним из этих двух наборов данных. Способность хранить зрительные и пространственные образы и обращаться с ними важна в архитектуре и инженерном деле, например; она позволила Альберту Эйнштейну развить общую теорию относительности.
Нащупываем границы возможного
Ранние исследования кратковременной памяти показали, что объем памяти у большинства людей ограничен примерно семью предметами. Можно, правда, расширить эти пределы, если снабдить каждый объект большим объемом информации; этот процесс называют «чанкингом», или разбиением на блоки. Смотрите, как работает чанкинг. Попробуйте запомнить последовательность букв РКНДХБНЛЦРФУ А теперь НХЛ ФБР ЦРУ ДНК. Обе последовательности содержат одни и те же 12 букв, однако вторую запомнить проще, чем первую, потому что буквы в ней собраны в группы и образуют аббревиатуры, знакомые большинству из нас.
Один из первых классических экспериментов показывает: рабочая память ограничена и по времени. Участникам в течение 50 миллисекунд показывали блок из 12 букв, выстроенных в три ряда по четыре буквы в каждом, а потом попросили вспомнить как можно больше. В среднем участники могли вспомнить всего по одной букве из каждого ряда. А если сразу вслед за показом просили смотреть на любой один ряд, они могли вспомнить все четыре буквы из него. Однако если инструкция сосредоточиться на одном ряде следовала через секунду после букв, участникам вспоминалась лишь одна из ряда и по одной же — из остальных трех. Из этого следует, что рабочая память впрямую связана с механизмами внимания.
«У мгновенной памяти объем конечен и исчисляется примерно семью предметами» Джордж Армитедж Миллер (1920-2012), американский когнитивист, психолингвист
Ограниченная емкость зрительно-пространственной рабочей памяти объясняет любопытное явление под названием «слепота к изменениям», при которой люди не замечают перемен в окружающей среде, например цвета или положения объекта на картинке или вообще его исчезновения. Такого рода открытия подтверждают, что объем рабочей памяти строго ограничен четырьмя объектами. Внимание действует как фильтр, определяющий, что впустить в рабочую память, а что нет, и мы осознаем лишь то, на что активно обращаем внимание.
Нейроанатомия рабочей памяти
фМРТ-исследования пациентов с поражениями мозга и здоровых людей показывают, какие участки мозга активируются во время выполнения рабочей памятью различных задач, а исследования обезьян, имеющих ту же емкость рабочей памяти, что и люди, выявляют особенности клеточных механизмов этих процессов. Все полученные результаты славно укладываются в многокомпонентную модель.
Центральный управляющий элемент (контрольный центр) связан с активностью дорсолатеральной префронтальной коры (1) — ее деятельность при нарастании объема задач рабочей памяти все более оживляется. Фонологическая петля задействует участки мозга, связанные с речью, расположенные в области смыкания височной и теменной долей левого полушария (2), а визуально-пространственная матрица — участки мозга в правой затылочной и теменной долях (3), обрабатывающие зрительные и пространственные данные соответственно; также фонологическая петля задействует правую лобную долю.
Повторение цепочки слов путем их произнесения вслух или про себя активирует участки левой лобной и височной долей, задействованных в лингвистических задачах, включая центр Брока (4) и мозжечок (5).
