Долговременная и кратковременная память

7.Память. Виды. Механизмы формирования краткосрочной и долгосрочной памяти

Памятью называется способность мозга приобретать и сохранять полученную в процессе индивидуальной жизни информацию, а так же использовать ее при необходимости. Память относится к одному из фундаментальнейших свойств живого. Формируя и сохраняя следы деятельности живые системы используют эти следы в последующем взаимодействии со средой. На основании памяти организм лучше приспосабливается к новым условиям.

Классификация видов памяти.

Существует несколько основных подходов в классификации памяти.

По характеру психической деятельности выделяют:

Двигательную или моторную память – это запоминание, сохранение и воспроизведение различных движений; она является основой для формирования различных практических и трудовых навыков; эмоциональную память – это память на чувства; образную память – это запоминание, сохранение и воспроизведение образов, ранее встречавшихся предметов и явлений. Многие исследователи разделяют образную память на зрительную, слуховую, обонятельную, вкусовую, осязательную. Словесно-логическую память – она выражается в запоминании и воспроизведении мыслей, а т. к. мысли не возникают без языка, она и называется словесной.

В зависимости от особенностей деятельности организма по запоминанию и воспроизведению выделяют биологическую память. Различают 3 вида биологической памяти: генетическую, иммунологическую, нервную.

Генетическая память – память о структурно-функциональной организации живой системы, носителями такой памяти являются нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), они обеспечивают передачу наследуемых признаков из поколения в поколение;

С генетической памятью тесно связана иммунологическая память, которая проявляется в способности иммунной системы обеспечивать защиту организма при проникновении в него генетически инородного тела;

Нервная память формируется в результате научения и на основе включения сложных мозговых механизмов.

Нервную память по характеру целей делят на: непроизвольную (неосознаваемую) и произвольную (осознаваемую).

Биологическую память по механизму формирования различают: имплицитную или процедурную и эксплицитную или декларативную.

Имплицитная (процедурная) не требует участия сознания. Она лежит в основе габитурации, сенситизации и классических условных рефлексов. Благодаря такой памяти у человека образуются двигательные навыки, умения, например, умение танцевать. Это память о том, как действовать в знакомой обстановке.

Эксплицитная (декларативная) память осуществляется при активном участии сознания. В этом случае учитывается прежний опыт, на основе чего формируется знание, как поступить в новой обстановке.

По длительности хранения информации у человека различают: сенсорную, кратковременную и долговременную память.

Сенсорная (иконическая) память заключается в образовании в рецепторных структурах мгновенного отпечатка ощущения действующего стимула. Если стимул не повторяется или действует короткое время, то ощущение сохраняется в пределах от 100-400 мс до 4 секунд.

Механизм формирования сенсорной памяти заключается в процессах, протекающих на уровне рецепторов, когда раздражитель уже не действует, а рецепторный потенциал сохраняется и возбуждение от рецепторов распространяется к сенсорным центрам.

Биологическое значение сенсорной памяти заключается в обеспечении сенсорных структур мозга информацией об отдельных признаках раздражителя. Ненужная информация вытормаживается, стирается, а значимая переходит в кратковременную память.

Кратковременная или оперативная, или рабочая память – это память на только что случившиеся события или только что поступившую информацию.

Объем кратковременной памяти составляет 7 ± 2 элементов. Мы легко можем воспроизвести 7 логически не связанных цифр или коротких слов.

Механизм кратковременной памяти. В ее основе заложен процесс циркуляции (реверберации) возбуждения в круговых замкнутых цепях нейронов лобной доли коры, преимущественно это нейроны III и IV слоев. Возбуждение попадает как бы в ловушку: раздражения уже нет, а возбуждение центров еще некоторое время поддерживается. Доказательством такого механизма является исчезновение памяти на события 10-15 минутной давности после испытанного шока или сотрясения мозга, в результате которых циркуляция возбуждения в нейронах мозга прекращается, память стирается.

Ведущая роль в формировании кратковременной памяти принадлежит структурам гиппокампа. При его удалении новая информация не запоминается.

Длительность циркуляции возбуждения в нейронных сетях зависит от оценки значимости информации, от внимания к этой информации и желании запомнить.

В процессе циркуляции возбуждения в нейронных сетях происходят структурные и биохимические изменения. Это создает условия для перехода памяти в долговременную.

Если процесс реверберации протекает короткое время и угасает, память утрачивается.

Долговременная память – это память на события, которые происходили несколько минут, часов, дней или лет назад. Это основной вид памяти. Переход кратковременной памяти в долговременную зависит от того, как часто повторно используется одна и та же информация.

Механизмы формирования долговременной памяти или энграммы (запись) памяти. Емкость памяти у человека составляет около 0,5 млрд. единиц, на процессы формирования памяти мозг затрачивает 15 % АТФ, содержащейся в нервной ткани.

Изучение механизмов памяти – одно из главнейших направлений нейробиологии. На сегодняшний день исчерпывающего ответа, что из себя представляют энграммы памяти – нет. Есть различные точки зрения. Исследование механизмов памяти должно строиться на выяснении природы ее основных операций: формирование, закрепление, хранение и воспроизведение (извлечение). Механизм формирования рассмотрен на примере кратковременной памяти. Закрепление и хранение памяти связано с переходом ее в долговременную. Существует множество (более 30) гипотез, объясняющих механизмы закрепления и хранения памяти.

Долговременная память

Долговременная память – хранилище информации с неограниченной емкостью и продолжительностью хранения. Компьютеры также являются достаточно объемными, долговременными хранилищами информации, но имеют свои сильные и слабые строны в этом плане. Проблема заключается не в количестве и сроке хранения, а в способе получения доступа к информации (см. таблицу).

Бывают ситуации, когда вы пытаетесь что-то вспомнить (имя, название и т.д.), слово буквально «вертится на языке», но вспомнить не удается. В памяти всплывают факты, названия, относящиеся к тому, что нужно вспомнить, но окончательно сформулировать информацию не удается. Вы можете «выудить» лишь часть, но не всю информацию. Удивительно, но если вы перестанете мучить себя, несколько секунд спустя она всплывет в вашей голове сама. Долговременная память очень сложна, и информация кодируется в сложной системе связи. Восстановив некоторые составляющие информации, вы воспроизводите какие-то связи в сети и через некоторое время можете получить все нужные данные.

С точки зрения дизайна интерес представляют два вопроса:

■ При каких условиях информация попадает в ДВП?

■ Сколько «стоит» вспоминание?

Оба вопроса очень интересны с точки зрения обучения пользователей, второй вопрос, к тому же, интересен еще и с точки зрения улучшения способности пользователей сохранять навыки работы с системой в течение длительного времени (а это одна из основных характеристик хорошего интерфейса).

Внутрь ДВП. Сейчас считается (и это мнение вряд ли будет изменено в дальнейшем), что информация попадает в ДВП в трех случаях. Во-первых, при повторении, т. е. при зубрежке. Во-вторых, при глубокой семантической обработке. В-третьих, при наличии сильного эмоционального шока. Эмоциональный шок нас интересует слабо – не стоять же, в самом деле, за спиной у пользователя, стреляя время от времени из ружья, чтобы он волновался (тем более что после шока запоминание прерывается). Достаточно и повторения с обработкой.

С повторением всё просто. Чем больше повторений и чем меньше времени проходит между повторами, тем больше шансов, что информация будет запомнена. Для нас как «людей просто» это ясно и неинтересно, но зато с точки зрения дизайна интерфейса это наблюдение вызывает очень простую эвристику: если системой придется пользоваться часто, пользователи ей обучатся, деваться-то им некуда. Это очень утешительное наблюдение.

С семантической обработкой дела обстоят интереснее. Дело в том, что информация хранится в ДВП в сильно структурированном виде (например, похоже, что зрительные воспоминания на самом деле хранятся не в виде картинки, а как список объектов, находящихся в изображении, изображения же отдельных объектов хранятся отдельно). Так что для обращения к воспоминаниям мозг выполняет работу, сходную с поиском книги в библиотеке (только более сложную; попробуйте методом самонаблюдения вспомнить, например, всех своих одноклассников). Соответственно, когда человек вспоминает, он углубляется в свою память и находит всё больше признаков искомой информации. Но верно и обратное: чем больше человек думает о какой-либо информации, чем больше он соотносит её с другой информацией, уже находящейся в памяти, тем лучше он запомнит то, о чем думает (т. е. текущий стимул). Это тоже очень утешительное наблюдение: если пользователь долго мучается, стараясь понять, как работает система, он запомнит её надолго, если не навсегда.

Несколько помогает понять устройство механизма запоминания его антипод, а именно забывание. Современная наука утверждает, что забывание обусловлено одним из трех факторов (или всеми тремя), а именно затуханием, интерференцией и различием ситуаций. Самое простое объяснение имеет затухание: когда информация не используется долгое время, она забывается. Несколько сложнее с двумя оставшимися факторами.

Предполагается, что если сходной семантической обработке подверглись несколько фрагментов сходной информации, эти фрагменты перемешиваются в памяти, делая практически невозможным воспроизведение поврежденного фрагмента, т. е. фрагменты интерферируют друг с другом. Иначе обстоит дело с различием ситуаций. Предполагается, что для успешного воспоминания требуется соответствие признаков во время кодирования с признаками во время воспроизведения. Невозможно неслучайно вспомнить «то, не знаю что». Это всё равно как потерять книжную карточку в библиотеке – книга в целости и сохранности, но найти её нет никакой возможности.

Если серьезно, то повторение можно охарактеризовать как способ мощный, но ненадежный, поскольку трудно рассчитывать на повторение при нечастой работе с системой (существует множество систем, используемых редко или даже однократно). Семантическая же обработка есть способ мощный, но дорогой: без повода пользователи не будут задействовать свой разум, предоставить же им повод сложно. Лучше всего в качестве повода работает аналогия, неважно, как она представлена, как метафора интерфейса, или как эпитет в документации.

Цена вспоминания. Является общим местом, что обращение к ДВП стоит довольно дорого. Поспорить с этим невозможно, поскольку в утверждении содержится слово «довольно», обладающее крайне размытым значением.

На самом деле всё сложно. Разные понятия вспоминаются с разной скоростью, слова, например, вспоминаются быстрее цифр, а визуальные образы – быстрее слов. Очень сильно влияет объем выборки, т. е. вспомнить одно значение из десяти возможных получается быстрее, нежели из ста возможных. Наконец, частота вспоминания влияет на скорость вспоминания (т. е. на скорость вспоминания сильно влияет тренировка).

Рекомендации:

При проектировании интерфейса удобно пользоваться следующим правилом. Для обычных пользователей, у которых нет навыков извлечения из ДВП информации, присущей проектируемой системе, следует снижать нагрузку на ДВП; для опытных пользователей, у которых эти навыки сформировались, обращение к ДВП может быть более быстрым, нежели любой другой способ поиска информации.

Важно, однако, сознавать, что для опытных пользователей ДВП, будучи быстрым, не обязательно является предпочтительным. Например, если стоит задача снизить количество ошибок, меню будет более эффективно, чем, скажем, командная строка, поскольку оно не позволит отдать заведомо неправильную команду.

Существует стратегия для получения информации из памяти, как и стратегия, помогающая сохранять информацию в долговременной памяти. Мнемоника- это присоединение смысловых значений к запоминаемой информации (пример с номером телефона). Люди тренируют себя в запоминании очень большого объема информации, создавая внутренние визуальные «зацепки», которые помогают запомнить каждую часть информации по отдельности. При работе с этой информацией «зацепка» помогает восстановить каждый «кусок» информации и легко перемещаться между ними.

Поскольку обращение к долгосрочной памяти вызывает затруднения, компьютерные интерфейсы должны разрабатываться с учетом этого и по возможности оказывать помощь. Для работы с информацией существуют два главных метода: распознавание и восстановление в памяти.

Зачем заставлять пользователей вспоминать информацию, если они уже знают ее? Почему бы не дать перечень или меню данных и позволить распознавать их? Восстановлениев памяти включает в себя попытки распознавания информации без всякой помощи.Распознаваниеподразумевает попытку вспомнить информацию, используя какую-либо связь (Сравнить: действие через меню и с помощью комбинации клавиш).

Проектирование пользовательского интерфейса базируется на знании того, как человек познает и воспринимает. Одна из наиболее важных задач интерфейса: уменьшить доверие пользователя к собственной памяти и использовать преимущества компьютера для поддержки человеческих слабостей.

Сильные стороны

Слабые стороны

Люди

— распознавание образов

— переключение внимания

— бесконечная емкость долговременной памяти

— богатая многокодовая долговременная память

— способность к обучению

— краткосрочная память с малой емкостью

— быстрая потеря данных из краткосрочной памяти

— медленная обработка данных

— ошибки

— затрудненный доступ к долговременной памяти

Компьютеры

— память с большой емкостью

— долговременная память

— высокая скорость обработки

— обработка без ошибок

— безотказный доступ к памяти

— простое сравнение с эталоном

— ограниченные способности к обучению

— ограниченная емкость долгосрочной памяти

— ограниченная интеграция данных

Мышление

Самое общее определение мышления выглядит следующим образом: мышление есть процесс решения задач. Это определение позволяет классифицировать виды мышления в зависимости от типа задачи: наглядно-действенное, наглядно-образное и понятийное (символическое). Эта классификация совпадает и с классификацией уровней развития мышления: ребенок сперва осваивает действия с предметами, позже научается манипулировать образами к подростковому возрасту формирует понятия. Принцип поддержки психических процессов пользователя в контексте мышления означает стремление представить задачу доступной для решения наиболее ранним, и в этом смысле – простым его видом.

Так, если задачей является сравнение двух показателей, то лучше представить показатели в графической форме, нежели в символической. Сравнить, например, размер двух фигур проще, быстрее, экономичнее, чем высчитывать разницу между двумя числами. Если же стоит задача спозиционировать тот или иной графический объект, то лучше предоставить пользователю возможность непосредственной манипуляции с объектом мышкой (drag-n-drop), нежели определять координаты объекта при помощи числовых величин.

Другое определение мышления сводит его к процессу категоризации (классификации) – отнесения того или иного объекта к определенной категории. Такое мышление в рамках web-интерфейсов встречается, например, при работе с каталогами и рубрикаторами. Если, например, сайт предоставляет пользователю возможность доступа к объемной базе статей посредством сложного рубрикатора (классификатора), особой задачей становиться разработка структуры рубрикатора. В мировой практике библиотечного дела существует несколько систем классификации, которые построены на выверенных и строгих основаниях, так что одна узкая тематика попадает только в один раздел классификатора. Такая система требует от её пользователя развитого понятийного мышления, т.е. способности выделять существенные признаки объектов на разных уровнях обобщения. Большинство пользователей Интернета таким мышлением не обладают, т.к. оно требует специального обучения. Поэтому структура классификаторов на web-сайтах должна позволять пользователю находить необходимую информацию по ассоциативному признаку. Ассоциативное мышление – довольно простой вид мышления, доступный каждому.

Знание особенностей познавательных процессов позволяет проектировщику пользовательских интерфейсов:

 устанавливать оптимальный контраст информационных областей (психофизика ощущений);

 выбирать перцептивно лаконичные формы для объектов управления и элементов оформления (психология восприятия);

 структурировать материал так, чтобы предоставлять пользователю условия осуществления мышления в разных планах: конкретно-ситуативном, визуальном и понятийном.