Долговременная память: что представляет собой и как её улучшить

У каждого человека есть смутные или более-менее чёткие воспоминания о детстве, своём подростковом периоде, студенческих годах. Одни из них яркие и осознанные, другие расплывчатые и туманные. Какие-то события безвозвратно уходят в забвение, и даже рассказы родителей или знакомых не способны вернуть их оттуда. За всё это отвечает долговременная память человека (сокращённо обозначается как ДВП).

Благодаря ей он может удерживать и воспроизводить различную информацию, срок давности которой практически не ограничен. Кто-то помнит происходящее с ним, начиная с 2-х лет, другие — только с 6-ти. А есть и такие уникальные личности (как, например, американская актриса и ведущая Мэрилу Хеннер), которые в деталях могут воссоздать картины, начиная с самого своего рождения.

Что это такое

Долговременная память — это объект изучения нейрофизиологии и психологии.

В нейрофизиологии она изучается как возможность нейронов изменять силу синапса. На ней основывается способность обучения и запоминания информации. Этот механизм наблюдается во всех организмах с центральной нервной системой.

В психологии это высшая психическая функция, позволяющая удерживать, сохранять, накапливать и воспроизводить большое количество знаний и навыков, полученных на протяжении длительного времени.

Иными словами, долговременная память представляет собой склад информации в мозговых структурах, который отличается большим (по мнению многих специалистов, неограниченным) объёмом и длительным сроком хранения. Накопление и использование материала, находящегося там, становится возможным, благодаря прочным, не распадающимся мгновенно (как при кратковременной памяти) нейронным связям, которые обусловлены сложными биохимическими процессами в организме.

Сравнение с кратковременной памятью

Все компоненты памяти функционируют согласованно. Знания на долговременное хранение поступают из информационной ёмкости, удерживаемой кратковременной памятью (КВП). Двухступенчатое запоминание имеет определённый биологический смысл. Случайная и ненужная информация отсеивается и не переходит на хранение в ДВП.

Несущественная информация не перегружает мозг. Воспринятый материал эмоционально переживается, реконструируется и помещается в хранилище мозговых структур на длительное время.

При сопоставлении двух видов памяти наблюдаются различия в длительности хранения материала, прочности его удержания и информационной ёмкости. Хранение информации в КВП осуществляется в течение 20-30 секунд, после чего какая-то доля материала утрачивается навсегда, а другая часть успешно закодированной информации попадает в архив ДВП, где хранится от нескольких минут до многих лет. КВП кодирует информацию зрительно или акустически, ДВП – на семантическом уровне.

Механизмом сохранения информации при КВП является внимание, при ДВП – проговаривание. Структуре КВП свойственно отсутствие ассоциаций, ДВП присуща ассоциативность. Ошибки воспроизведения информации при первом типе памяти возникают из-за её вытеснения и быстрого затухания. Причинами ошибочного воспроизведения при долговременной памяти могут служить органические нарушения, неадекватные инструкции и интерференция.

Нейрофизиология

В 2011 году в Дюкском университете (частное исследовательское научное учреждение в США, штат Северная Каролина) в медицинском центре было сделано важное открытие. Учёные подробно расписали нейронную цепочку, которая является основой долговременной памяти. Сигнал идёт всего 10 минут, но при этом образуются крепкие соединения, которые не распадаются в течение достаточного длительного периода и могут сохраняться на протяжении всей жизни.

До этого нейробиологи не могли выяснить, как между звеньями данной цепочки устанавливался такой прочный и длительный контакт. Оказалось, что в основе долговременной памяти лежит чистая биохимия: связь между ними обусловлена сигнальными белками, которые, в свою очередь, обеспечивают устойчивый нейронный клеточный каркас из актина. Это глобулярный белок, благодаря которому звенья не провисают и не рвутся.

Данное явление было названо долговременной потенциацией. Её примерная схема включает в себя два этапа.

Этап 1. Первичный

Короткий нервный электрический импульс (новый, не известный ЦНС до этого) → Установление контактов между нейронами → Формирование прочного актинового цитоскелета (электрического столба, по которому идёт импульс) → Ответная реакция (сохранение нужной информации).

С точки зрения биохимии запуск сигнала и установление контактов между нейронами выглядит так:

Мощный поток ионов кальция в синапс → Запуск киназы, которая называется СаМКII (фермент, контролирующий с помощью фосфатов деятельность сигнальных белков) → Активация двух белков, Rho и Cdc42 → Формирование актинового цитоскелета.

Этап 2. Вторичный

Тот же самый короткий нервный электрический импульс (уже известный ЦНС) → Его проведение по тому же актиновому цитоскелету, по которому он уже проходил → Ответная реакция (воспроизведение нужной информации).

Вторая цепочка по скорости гораздо быстрее первой, потому что контакты между нейронами уже установлены ранее, как и актиновый цитоскелет тоже оказывается сформированным. Чем чаще человек вспоминает какое-то событие из прошлого (запускает тот самый импульс), тем быстрее он воспроизводит его, как бы давно оно не произошло, потому что ЦНС уже знает путь, по которому отправляется данный сигнал.

Биохимические основы долговременной памяти стали доступны учёным Дюкского университета, благодаря особому лабораторному методу микроскопии. Он позволяет видеть молекулярные трансформации в синапсе при формировании прочного нейронного цитоскелета.

Открытие американских учёных позволило сделать вывод, что в основе долговременной памяти лежат сложные биохимические процессы. Кроме того, было выявлено, что болезнь Альцгеймера, слабоумие, многие неврологические патологии, связанные с неспособностью восстанавливать воспоминания из прошлого, сопровождаются повреждением двух белков Rho и Cdc42, отвечающих за формирование актинового цитоскелета.

До этого открытия существовали две совершенно иные теории ДВП: глиальная (деятельность нейроглии) и иммунохимического механизма (синтез антигенов на синаптических мембранах и антител к ним в глиальных клетках).

Звездный путь в будущее

Странная текстура на фотографии — это память на основе магнитных сердечников. Перед вами наглядная структура одного из массивов с проводами и ферритовыми кольцами. Представляете, сколько времени приходилось потратить, чтобы найти среди них нерабочий модуль?

Главным недостатком памяти, да и всех остальных компонентов на основе вакуумных трубок было тепловыделение. Трубки приходилось охлаждать при помощи радиаторов, воздуха и даже воды. К тому же постоянный нагрев существенно уменьшал время работы — трубки самым натуральным образом деградировали. Под конец срока эксплуатации их приходилось постоянно настраивать и в конечном итоге менять. Можете представить, скольких усилий и средств стоило сервисное обслуживание вычислительных систем?!

Потом наступило время массивов с близко расположенными ферритовыми кольцами — изобретение американских физиков Эн Вэнг и Вэй-Донг Ву, доработанное студентами под управлением Джея Форрестера из Массачусетского технологического университета (MIT). Через центры колец под углом 45 градусов проходили соединительные провода (по четыре на каждое кольцо в ранних системах, по два в более совершенных). Под напряжением провода намагничивали ферритовые кольца, каждое из которых могло сохранить один бит данных (намагничено — 1, размагничено — 0).

Джей Форрестер разработал систему, при которой управляющие сигналы для многочисленных сердечников шли всего по нескольким проводам. В 1951 году вышла память на основе магнитных сердечников (прямой аналог современной оперативной памяти). В дальнейшем она заняла достойное место во многих компьютерах, включая первые поколения мейнфреймов компаний DEC

и
IBM
. По сравнению с предшественниками у нового типа памяти практически отсутствовали недостатки. Ее надежности хватало для функционирования в военных и даже космических аппаратах. После крушения шаттла «Челленджер», которое привело к смерти семи членов его экипажа, данные бортового компьютера, записанные в памяти с магнитными сердечниками, остались в полной целости и сохранности.

Технологию постепенно совершенствовали. Ферритовые кольца уменьшались в размерах, скорость работы росла. Первые образцы функционировали на частоте порядка 1 МГц, время доступа составляло 60 000 нс — к середине 70-х годов оно сократилось до 600 нс.

Стадии

Кодирование

В отличие от краткосрочной, долговременная память человека не предполагает какого-то конкретного вида репрезентации вербального материала. Это значит, что кодирование не бывает здесь ни зрительным, ни слуховым. Оно основано на элементах, главный из которых — смысл. Из-за этого удерживаемая и воспроизводимая потом информация редко бывает 100% точной.

Пример. Чтобы запомнить номер телефона, вы повторяете его несколько раз. Срабатывает слуховая кодировка в рамках кратковременной памяти. Когда преподаватель в лекции даёт определение сложного научного термина, вряд ли кто-то из студентов сможет через полтора часа занятий точь-в-точь повторить его, хотя суть своими словами передадут. Это смысловая кодировка, работающая на ДВП: главное — уловить основное содержание, а не запоминать детали.

Воспроизведение

Человек не может воспроизвести информацию из КВП потому, что она угасает или вытесняется новыми образами. В долговременной памяти это исключено. Всё, что человек сознательно запоминал, остаётся в хранилище на всю жизнь. Тут вполне логичен вопрос: но почему же мы тогда не можем вспомнить некоторые события из прошлого? И как же те, у кого наблюдаются провалы?

Здесь уместно сравнить склад информации с огромной библиотекой из миллиона книг. Те полки, к которым мы обращаемся часто, всегда под рукой, так что материал из них легко и быстро воспроизводятся. А вот если человека в возрасте, чья сфера деятельности не пересекается с математикой, спросить, как выглядит формула бинома Ньютона, которую он изучал в курсе алгебры 10 класса, он вряд ли вспомнит, хотя в школьные годы заучивал её. Она есть в хранилище его памяти, но слишком далеко, и он вряд ли её отыщет без повторения.

В психологии воспроизведение информации в долговременной памяти может идти двумя путями — через её поиск и активацию.

Хранение

Эта стадия связана по большей части с нейрофизиологией, так как здесь на первый план выступает гиппокамп — отдел лимбической системы мозга. Его задача — консолидация памяти (переход от краткосрочной к долгосрочной), складирование информации в том самом хранилище.

На сегодняшний день его функции продолжают активно изучаться.

Разновидности долгосрочной памяти

Долгосрочная память делится на несколько кластеров:

• автобиографический — ответственный за удержание событий из собственной жизни в течение долгого времени;
• репродуктивный — позволяет вспомнить сохраненную ранее информацию;
• ассоциативный — задействует для кодирования информации функциональные связи между объектами, которые необходимо запомнить.

По доступности выделяют 2 основных вида памяти — имплицитную и эксплицитную. Их особенность в том, что одновременная работа этих видов памяти невозможна.

Имплицитная

Этот вид долговременной памяти направлен на неосознанное сохранение информации без вербального отображения. Имплицитная память задействована, когда необходимо принять решение или действовать автоматически, используя хорошо отработанные навыки. Имплицитная память считается основой, на которой формируется интуиция. Если человек неосознанно запомнил какую-либо информацию, она актуализируется и становится “подсказкой” в нужный момент.

Эксплицитная

Этот вид ДВП формируется посредством осознанного, целенаправленного повторения материала.

Виды

Имплицитная

Бессознательная, скрытая, неосознаваемая долговременная память, позволяющая использовать информацию, полученную из прошлого опыта, который может быть уже забыт человеком. Учёные доказали её право на существование на примере людей с амнезией, полученной вследствие черепно-мозговой травмы, эмоционального шока или контузии. Они забывают всю свою прошлую жизнь, начиная с имени и заканчивая родными и близкими. Однако профессиональные и двигательные навыки у них сохраняются: бухгалтеры по-прежнему могут составить налоговый отчёт, имеющие водительские права ездят на автомобиле, их не нужно заново учить держать ложку, чистить зубы и выполнять другие рутинные повседневные дела. Всё потому, что эта информация сохранилась у них в имплицитной части архива памяти.

Эксплицитная

Сознательная, произвольная, декларативная долговременная память, которая используется, чтобы целенаправленно удержать и сохранить имеющийся опыт. При необходимости человек время от времени извлекает его и озвучивает. Именно благодаря ей люди осваивают иностранные языки, запоминают формулы, даты, правила, инструкции, сдают экзамены и т. д.

Оба вида памяти в различных ситуациях могут вступать друг с другом в конфликт. Когда человек что-то делает, используя имплицитную, нежелательно параллельно обращаться к эксплицитной. Яркий пример: наливая чай или кофе в чашку (бессознательный навык) и попутно задумавшись о чём-то (обращаясь к сознательному), можно перелить кипяток и обжечься. То же самое бывает во время вождения машины: мысленно отвлёкся — нарушил ПДД.

Эксплицитная долговременная память бывает ещё 2 типов.

• Эпизодическая

Это воспоминания конкретного человека из его личного опыта о событиях собственной жизни, которые произошли лично с ним в далёком или не совсем прошлом.

• Семантическая / историческая

Воспоминания, хранящие опыт человечества. К ним обычно относится всё то, что приходится заучивать в школьные и студенческие годы. Математические формулы, исторические даты и события, правила по русскому языку и прочие теоретические знания.

История вкратце

Первые компьютеры имели значительно отличающуюся от сегодняшней архитектуру и, соответственно, иначе работали с оперативной памятью. Большинство людей, имеющих понятие об истории информационных технологий, наверное, знают, что первоначально в запоминающих устройствах подобного рода использовались вакуумные электронные лампы — схожие с используемыми в старых ЭЛТ телевизорах и мониторах. Однако затем пришла эпоха транзисторов, разработанных лабораторией Bell Labs.

Транзисторы стали главной составляющей всех современных типов памяти, взявшей начало с простейших транзисторных ключей — электрических схем, позволяющих хранить 1 бит информации. Ключи в дальнейшем развились до элементов называемых триггерами, которые могли объединяться в регистры, именно они чаще всего используются сегодня в качестве ячеек постоянных запоминающих устройств. Следующим усовершенствованием стало объединение транзистора и конденсатора, что позволило разработать более компактную динамическую память.

Характеристики

Основные характеристики долговременной памяти лучше рассмотреть на фоне её сравнения с кратковременной.

Отдельно стоит обратить внимание на тот факт, что объём долговременной памяти человека предположительно составляет 1 млн Гб информации. До недавнего времени учёные не могли назвать точную цифру и высказывали гипотезу о том, что предел данной характеристики определить невозможно. Однако в век компьютеризации головной мозг стали нередко сравнивать с процессорами. Исследования в этой области и позволили предположить, что хранилище ДВП похоже на жёсткий диск, куда может вместиться тот самый 1 млн Гб. Цифра приблизительная и ещё требующая научных обоснований.

Single Data Rate SDRAM

На данный момент SDR SDRAM является однозначно устаревшей технологией. Это была одна из первых архитектур с поддержкой синхронного доступа. Single Data Rate обозначает что за один цикл может быть передано одно слово (16 бит для архитектуры x86). Этот тип памяти широко использовался в 90-х, вплоть до выхода Intel Pentium III.

Наиболее распространенными стандартами являлись PC-100 и PC-133, которые могли работать на тактовых частотах 100 и 133 МГц соответственно.

Нарушения

К нарушениям относят и неразвитость долговременной памяти, когда человек просто не умеет правильно кодировать и воспроизводить информацию, и полную амнезию, которая характеризуется повреждениями прежде всего гиппокампа. Если в первой ситуации всё поправимо посредством постоянных тренировок, то во второй прогнозы чаще всего остаются непредсказуемыми.

Причины

Физиологические:

• астения;
• интоксикация печени;
• повреждения ЦНС и головного мозга: ЧМТ, постинсультное состояние;
• расстройство интеллекта, шизофрения;
• хронические алкогольная или наркотическая интоксикации.

Психические:

• переутомление;
• неврозы;
• постоянные стрессы;
• чрезмерные эмоциональные и психические нагрузки;
• депрессия;
• психотравмы;
• дистимия: постоянно плохое настроение.

Бытовые:

• плохое питание;
• недосыпание;
• чрезмерные физические и интеллектуальные нагрузки;
• неправильное планирование дня, отсутствие режима.

Симптомы

• Трудности с осознанным запоминанием: плохо сохраняются в памяти и воспроизводятся с ошибками заучиваемые наизусть стихи, даты, экзаменационный материал;
• невозможность вспомнить события из далёкого или близкого прошлого, провалы в памяти;
• спутанность сознания, нарушение причинно-следственных связей;
• забывчивость в элементарных бытовых ситуациях: не сделал отчёт, не пришёл на встречу, не купил хлеба домой;
• социальная дезадаптация;
• снижение умственных возможностей и работоспособности;
• невнимательность, невозможность сосредоточиться и сконцентрироваться;
• растерянность.

Если нарушения краткосрочной памяти приводят прежде всего к бытовым проблемам (когда не помнишь, что делал 5 минут назад), то последствия повреждений долговременной затрагивают практически все сферы жизни. На работе это приводит к некачественному выполнению своих обязанностей, в семье — к расстройству личных отношений. Человек оказывается социально дезадаптированным. Даже если ДВП у него просто плохо развита, на фоне остальных учеников (студентов, сотрудников) он не будет успешным, не говоря уже о различных формах амнезии.

Более подробно о том, из-за чего появляются нарушения памяти, как они себя проявляют и как от них избавиться, читайте в нашей отдельной статье.

Где живёт память? Где хранятся воспоминания?

Хотя воспоминания хранятся не в конкретном месте, а распределены в системе нейронных связей, различные отделы головного мозга играют преимущественную роль в том или ином виде памяти.

• За оперативную память отвечают в первую очередь дорзолатеральные отделы префронтальной коры;
• Эпизодическая память связана с функцией гиппокампа (в переводе с греческого – «морской конёк»), медиальных ядер таламуса, медиобазальных лобных отделов;
• Семантическая память связана с функцией задних нижних височных и височно-затылочных отделов головного мозга;
• Процедурная связана с функцией премоторной коры лобной доли, подкорковых серых узлов и мозжечка;
• Особая зона на веретенообразной извилине, участвующая в узнавании лиц;
• Миндалевидное тело (воспоминания об эмоциональных событиях)

Диагностика

Чтобы выяснить, насколько хорошо развита долгосрочная память у человека, проводятся различные тестовые методики.

Методика №1. Запоминание слов, логически не связанных между собой

Суть. Испытуемым даются 2 списка слов (детям 6-12 лет будет достаточно одного), логически не связанных между собой. Каждое из них пронумеровано.

Рекомендуемый материал:

Варианты задания:

1. Списки можно зачитать вслух (не позволяя испытуемым их записывать). Если слова зачитываются, это нужно сделать 2-3 раза для взрослых и 4-5 раз — для детей 6-12 лет.
2. Их можно записать на доске.
3. Их можно раздать на отдельных листочках каждому испытуемому.

Задание:

1. Внимательно прослушать/прочитать списки слов и попытаться их запомнить.
2. После многократного прослушивания/прочтения постараться воспроизвести на бумаге. Желательно в том же порядке.
3. Далее нужно отвлечься на какую-нибудь другую деятельность.
4. Через полчаса списки прочитываются/прослушиваются ещё один раз и снова воспроизводятся.
5. То же самое проделывается ещё дважды — на следующий день и через неделю. Слова при этом снова прочитываются/прослушиваются, но только один раз.

Результаты всех 4 тестирований высчитываются по следующей формуле:

С (коэффициент ДВП) = В (количество правильно воспроизведённых слов) : А (общее количество слов) х 100.

Далее находится среднее арифметическое всех 4 тестирований и на основании получившегося результата делаются выводы:

Методика №2. Запоминание текста со смысловой связью

Суть методики почти такая же. Только текст не читается вслух, а раздаётся каждому испытуемому. При этом обращается внимание на то, что в нём жирным шрифтом выделены главные мысли, которые и нужно потом воспроизвести. То есть запоминать сами предложения и весь текст не обязательно.

Данная методика проводится для диагностики ДВП у подростков (13-17 лет) и взрослых.

Карточка с текстом:

Воспроизвести главные мысли текста нужно сразу после прочтения, потом через полчаса, на следующий день и через неделю. Результаты всех 4 тестирований высчитываются по формуле:

С (коэффициент ДВП) = В (количество правильно воспроизведённых мыслей) : А (общее количество выделений в тексте) х 100.

Далее находится среднее арифметическое всех 4 тестирований и на основании получившегося результата делаются выводы по таблице, приведённой выше.

При серьёзных нарушениях долговременной памяти проводятся лабораторные методы диагностики (ЭЭГ, КТ, МРТ, УЗИ).

Как развить

Долговременная память относится к познавательным способностям, а поэтому её всегда можно улучшить. Если тренировать её на протяжении всей жизни, в старости можно избежать провалов и таких болезней, как Альцгеймера, Пика, Паркинсона. Для этого есть множество техник:

• тренировка внимания и мышления с помощью специальных упражнений;
• мнемотехники: цифробуквенный код, методы вешалок, фонетических ассоциаций, О’Брайена, система Шед;
• различные игры на запоминание: Top Secret, N-назад, Матрица памяти;
• заучивание стихов, песен, текстов наизусть;
• метод Цицерона (раскладывание информации в хранилище по полочкам);
• метод Айвазовского (детализация каждого образа).

Не нужно также забывать, что развитие долговременной памяти во многом зависит от образа жизни, который ведёт человек. Если хотите её улучшить, придерживайтесь следующих рекомендаций:

• больше дышите свежим воздухом;
• ведите здоровый, активный образ жизни;
• занимайтесь спортом;
• не допускайте переживаний и чрезмерных нагрузок;
• общайтесь;
• организуйте полноценный сон;
• правильно питайтесь;
• развивайте интеллект: читайте, решайте головоломки и кроссворды, играйте в шахматы, проходите квесты;
• соблюдайте распорядок дня.

Долговременная память определяет качество жизни, успешность человека во многих сферах. Именно поэтому так необходимо поддерживать её на высоком уровне и постоянно улучшать.

Развитие долговременной памяти

Память очень пластична. Даже при наличии органических поражений мозга есть возможность улучшить способность запоминать и удерживать информацию.

Регулярные тренировки дают возможность избежать провалов в памяти, которые возникают, преимущественно, в преклонном возрасте. Работа над развитием памяти также помогает снизить интенсивность симптомов болезни Альцгеймера, Паркинсона и других патологий.

Упражнения для улучшения памяти

Самый доступный каждому способ улучшения памяти — заучивание текстов, стихов наизусть. Хорошо развивает долговременную память изучение иностранных языков — оно особенно эффективно для людей среднего возраста и старше.

Для поддержания долговременной памяти необходимо регулярно выполнять несложные упражнения:

1. мысленно детализировать запоминаемые образы;
2. систематизировать информацию по группам и в воображении для каждой группы выделять отдельную “полочку” в хранилище, стараясь при этом запомнить ее расположение;
3. разгадывать головоломки, использовать логические игры, разгадывать судоку и сканворды.

Для развития и поддержания памяти в хорошем состоянии важно вести здоровый образ жизни — много гулять на свежем воздухе, высыпаться ночью, полноценно питаться, избегать стрессовых ситуаций.

Ирина Шербул