4. Фиксация информации в памяти

Существом памяти является, во-первых, фиксация - отражение действия прошлых возбуждений, во-вторых, ретенция - сохранение этих возбуждений в виде следов, и, в-третьих, воспроизведение - способность вторичного вызывания этих следов, у человека - воспроизведение в сознании. Запись в памяти - это, собственно говоря, передача информации во времени вместо передачи в пространстве (информация передается при этом из прошлого в будущее). Так переносится во времени звуковая информация, записанная на патефонной пластинке или на магнитофонной ленте, оптическая информация, записанная на фотографической пластинке, и т. п. При запоминании в человеческом мозгу речь идет, пожалуй, о трансформировании энергии возбуждения в потенциальную энергию следов, то есть о сохранении части энергии происходившего возбуждения. Если бы не было памяти, то эта энергия рассеялась бы; следовательно, память действует против роста энтропии, она сохраняет упорядоченность и повышает различия в. упорядоченности между организмом и средой, то есть повышает порог этого различия. Обычно различают память краткосрочную (кратковременную) и долгосрочную (долговременную). Согласно Бюрешу и Бюрешовой¹, существом краткосрочной памяти является функциональное, а долгосрочной памяти - структурное изменение мозгового вещества.

¹ (См. J. Bureš, О. Burešová, Fyziologie paměti, "Activitas Nerv. Sup.", № 3, 1960.)

В долгосрочную память укладывается тот опыт, который превышает определенный порог значимости, обусловленный, по-видимому, физиологической повышенной интенсивностью соответствующих процессов возбуждения. В запомнившемся опыте уплотняется временная последовательность принятых сообщений, и она интегрируется в определенных нервных структурах с пониженными порогами возбуждения, то есть с высокой потенциальной возбудимостью и с легкой способностью к воспроизведению (к восстановлению в памяти, в сознании). В запомнившемся сохраняется только то, что для организма важно и необходимо, и опускается то, что второстепенно и излишне. Для памяти характерна низкая степень избыточности и, следовательно, высокая степень экономичности; для нее характерно сохранение, экономия потенциальной энергии возбуждения и сохранение только того содержания, которое перешло через определенный порог.

Согласно Кёлеру¹, процессы возбуждения имеют целостную форму со структурным переключением, это не суммы, а взаимодействующие процессы, при которых более сильные усиливаются, а более слабые подавляются; сумма импульсов создает в мозгу форму, а не сумму, мозаика импульсов преобразуется в структурированную, организованную форму возбуждений. По Кёлеру, для памяти еще более характерна организованность -ассоциированные содержания становятся членами формы и подвергаются процессу дальнейшей организации.

¹ (См. W. Köhler, Psychologische Probleme, Berlin, 1933. 174)

В сознании энергия возбуждений преобразуется в усвоенное содержание, в определенное сообщение, имеющее какую-то структуру, то есть в восприятие или в мыслительный процесс. Подобно тому как в телевизионной передаче быстрая развертка изображения дает такую картину, которая задерживается наблюдающим и запоминается им (он "видит" и обращает внимание не на отдельные последовательно развертываемые строки изображения, а на взаимосвязанную картину), так и в психических процессах запоминаются непосредственно и быстро следующие друг за другом возбуждения и созданные ими ощущения. Ощущение зависит и от прежнего опыта данного человека. Можно сказать, что фиксация в памяти и сохранение в ней заключаются в переводе энергии возбуждения в информацию структурного характера, а воспроизведение памятью заключается в обратном переводе уложенной на хранение информации в процесс возбуждения.

Преобразование возбуждений в след в памяти является бесспорным фактом, объяснение которого находится пока еще в стадии гипотез. Вначале господствовали различные идеалистические теории, особенно так называемый мнемизм (Блейлер, Земон и др.), рассматривавший память как общее свойство живой материи и объяснявший ее как особый нематериальный принцип, подобный энтелехии. Земон¹ выдвинул так называемую вибрационную, резонансную теорию памяти, на что его, по-видимому, бессознательно толкнуло изобретение фонографа и граммофона. Он полагал, что существо ощущений есть вызывание определенных вибраций, которые могут скрыто сохраняться в памяти в виде так называемых энграмов и снова попадать в сознание при аналогичных импульсах, подобно тому как начинает звенеть струна при звуковых волнах ее частоты. Согласно принципу гомофонии Земона, в памяти сочетаются качественно аналогичные ощущения в созвучные формы. Аналогично этому он объясняет и прочие психологические процессы - образование ощущений, настроений и т. д.

¹ (См. R. Semon, Bewuβtseinsvorgang und Gehirnprozess, Wiesbaden, 1920.)

Оставляя в стороне идеалистические концепции памяти Земона, можно отметить, что в вибрационной теории предвосхищены в спекулятивном виде некоторые идеи, развитые в теории физиологического подобия Введенского и в разработанной Ухтомским теории воспроизводства ритма импульсов нервной тканью. С физиологической стороны вибрационную теорию развил дальше физиолог психолог Вильям Форстер¹ Форстер подчеркивает, что след является не копией, не статическим изменением, а деятельностью нервной субстанции, заключающейся в сохранении молекулярных вибраций, и что он имеет лабильный характер кинетического порядка. Прежние представления продолжают действовать в мозгу как система вибраций. Если эти вибрации повышаются, то представление превышает порог сознания, оно воссоздается в сознании. После рефрактерной стадии в нервной клетке восстанавливается мощный потенциал, заданный напряженным состоянием химических веществ. Этот мощный потенциал (связанный с оставшимся в клетке после возбуждения активным кислородом) частично сохраняется и после происшедшего возбуждения, и именно он создает диспозиции, следы; тогда для активизации нервной клетки достаточно меньшее количество энергии; небольшой импульс достаточен для выведения этой клетки из равновесия, так как клетка имеет повышенную лабильность, повышенное напряжение. Группа лабильных клеток с пониженным синаптическим сопротивлением составляет, согласно Форстеру, ассоциационный контур.

¹ (См. V. Forster, Energetické vlastnosti nervového děn í a dynamika reflexu hybných i logických, Praha, 1921.)

В физиологическом отношении можно понимать сообщение, представленное в определенной форме, на основе различий в уровнях "возбудимости. На этом различии в уровнях возбудимости построен принцип доминанты Ухтомского, который можно успешно использовать для объяснения памяти. Доминанта является, по Ухтомскому, очагом повышенной возбудимости, местом наиболее легкого образования связей и, следовательно, местом наиболее низких порогов возбуждения нейронов, наиболее низких синаптических сопротивлений. Доминанта - это центр, легче всего откликающийся на отдаленные волны аналогичного ритма и очень легко суммирующий раздражения. Лучше всего доминанта откликается на импульсы определенного ритма, близкого к освоенному ею ритму. Таким образом, данный центр легче всего откликается именно на тот импульс, ритм которого одинаков с ритмом, усвоенным данным центром¹. Однако сильная доминанта может суммировать раздражения не только одинакового, но и подобного ритма. Доминанта имеет способность образовывать определенные связи, подавляя при этом другие связи и другие центры. Доминантность в процессах высшей нервной деятельности обеспечивает целостность и единство этих процессов. Раздражение направляется, слабые очаги подавляются, образуется большая разность уровней возбудимости, что соответствует усилению различий между основным и побочным, существенным и несущественным. Неправильными крайностями являются, с одной стороны, доминантная чрезмерность, односторонность, а с другой - слабая доминанта, доминантная неустойчивость. Доминанта координирует функции низших центров и усиливает слабые импульсы подобного ей ритма. Психическая жизнь в делом имеет определенную доминантную структуру, иерархию, опирается на систему доминантных очагов различной силы, образующую мыслительный аппарат человеческого индивида. Под действием определенной доминанты определенный импульс может вызвать различные реакции центральной нервной системы. Согласно Махачу, здесь речь идет о выборочном суммировании на основе изоритмии импульса и центра.

¹ (Подробно об этом ом. M. Mасhаč, Uchtomského princip dominanty, "Sovětska věda - Pedagogika-psychologie", № 3; 1954.)

Более легкое образование определенных связей под действием доминанты связано с пониженным сопротивлением на синапсах, являющимся также основой для образования определенных очагов и блоков памяти. Память влияет на распределение вероятностных выборов сообщений, и основой ее является создание определенных различий порогов чувствительности и контрастов уровней возбудимости. Процессами памяти в мозгу образуются дифференцированный рельеф различных степеней возбудимости, заключающийся в дифференциации облегчения передачи в различных частях нервной ткани, то есть, собственно говоря, в дифференциации временной задержки при этих переносах. Этот изменяющийся рельеф соответствует формам вероятностного выбора сообщений. Рост информации в познании является вопросом физиологических изменений памяти. Теория Ухтомского хорошо освещает физиологическую основу переработки и фиксации информации в мозгу.

Для высшей нервной деятельности, особенно для процессов памяти, имеет значение выявленная также у периферийной нервной системы, закономерность связи между интенсивностью и длительностью раздражения. Интенсивность порогового импульса зависит при всех прочих равных условиях от продолжительности импульса, а это значит, что импульс тем более эффективен, тем более силен, чем он короче во времени. Практически это состояние выражено в гиперболообразной кривой Хоор-вега - Вейсса, показывающей постоянность произведения продолжительности на интенсивность раздражения. Можно полагать, что при процессах в памяти образуются очаги скрытой повышенной раздражимости, иначе говоря, очаги пониженного синаптического сопротивления, которые можно возбуждать и при 'более низкой интенсивности импульса без необходимости увеличить продолжительность импульса. В этом можно было бы усматривать суть возможности роста информации: хранение информации в памяти заключается в снижении меры интенсивности раздражения, меры, необходимой для реэнергизации уложенной информации.

Интересной попыткой установить связь психологических и физических закономерностей для объяснения памяти является гипотеза Г. Фёрстера¹. Фёрстер предполагает существование гипотетических носителей элементарных содержаний сознания, так называемых мемов, которые он описывает с точки зрения квантовой физики. Эти мемы образованы, согласно Фёрстеру, так называемой пропиткой содержаний сознания, и они создают готовность воссоздания в памяти записанной в ней информации. При запоминании происходит повышение энергетического уровня мемов, a при забывании, наоборот, падение этого уровня. При воспоминании комплекс носителей с пропитанными содержаниями сознания преобразуется в свободный комплекс, и это изменение ощущается как сознание, содержание которого непрерывно заменяется чем-то другим. Тут речь идет, конечно, о кратковременных носителях. Для долговременной памяти существуют и долговременные носители. Перенос пропитки из краткосрочного носителя памяти через сознание в долгосрочный носитель можно выразить в виде

а процесс сознательного воспроизведения ощущения как

процесс подсознательного воспроизведения или процесс переживания во сне - в виде

процесс галлюцинации - в виде

(T₁ - кратковременный носитель, Т₂ - долговременный носитель, В - сознание, das Bewuβtsein, U - подсознание, das Unbewuβte).

Процесс наблюдения, восприятия Фёрстер понимает как повышение энергетического уровня мемов, и при процессе долговременного запоминания воспринятого, полученного впечатления происходит перенос пропитки из -кратковременных на долговременные мемы.

Продолжительность пропитки носителей Фёрстер выражает в виде

где λ - константа распада при забывании. Этот период Фёрстер выражает также в виде

где k = 1,38·10^-16эрг/град, T - абсолютная температура, τ₀ - константа порядка 10^-14 сек, справедливая для атомов или молекул и соответствующая продолжительности циркулирования частицы в системе, Ε_z - энергетическая разность, необходимая для преодоления так называемого потенциального вала между двумя энергетическими уровнями при процессах забывания. Этот потенциальный вал ;можно вычислить лога.рифмирова-приведенного выше уравнения, так что мы получим

Воспоминание о переживании Связано с интенсивностью запоминания, и оно выражено как

где k - константа меморации, λ - константа распада, а t - продолжительность воспоминания. Если t приближается к бесконечности, то экспоненциальная функция приближается к нулю и мы получаем

При

уже нет воспоминания о событии.

Другой гипотезой памяти является теория вращательных возбуждений Лауфбергера¹. Лауфбергер разработал идею, высказанную немецким физиологом Эббеке еще в 1919 году, о преобразовании мгновенных возбуждений в стойкие возбуждения, на основе чего он вывел гипотезу, что сущностью памяти являются вращательные возбуждения, протекающие по замкнутой траектории и образующие замкнутые контуры стойких возбуждений. Если раздражение попадает в такой замкнутый контур, то оно должно постоянно вращаться до тех пор, пока все нейроны этого контура остаются возбудимыми. Функцией памяти является как сохранение запоминаемого, так и воспроизведение зафиксированного в памяти, или, иначе говоря, создание контуров и активирование их. Хорошо созданный контур или система таких контуров вызывает воспоминание и при очень слабых импульсах, то есть при раздражении одного нейрона контура автокаталитически, лавинообразно активируются все остальные нейроны этого контура. Забывание можно, по Лауфбергеру, объяснить потерей возбудимости контура, если эта возбудимость не возобновляется и не усиливается. К гипотезе Лауфбергера близка и гипотеза Бразьера о физиологических основа" памяти, которыми он считает периодически повторяющиеся динамические процессы. Подобно этому, согласно Расселу, существом памяти является непрерывное поддержание контуров в активном состоянии - при воспроизведении в памяти происходит модификация этих контуров.

¹ (См. V. Laufberge r, Vzruchová teorie.)

По существу, все указанные гипотезы и теории (Форстера, Ухтомского, Фёрстера, Лауфбергера) имеют общую для них идею повышения энергетического потенциала в очагах памяти, что дает экономичность при психических процессах, облегчает воспроизводимость зафиксированного в памяти и возможность использования запомнившегося содержания. Если соответствующие очаги памяти имеют высокий потенциал, информацию, уложенную в этих очагах, можно легко воспроизвести и реэнергизировать. Этому должны соответствовать сильная возбудимость и пониженное синаптическое сопротивление. Рост информации в познании заключается в эффективном и экономическом хранении информации, которую можно легко воспроизвести и при небольшой интенсивности импульса¹.

¹ (Мы здесь занимались преимущественно рассмотрением некоторых физиологических гипотез, касающихся в первую очередь вопроса об энергии возбуждения при процессах запоминания, так как нас интересует главным образом вопрос о связи информации и энергии. Поэтому мы оставляли в стороне психологические теории памяти, какими являются теория ассоциационных и условных рефлексов и др., а также биохимические теории (химические изменения в синапсах, изменение рибонуклеиновой кислоты нейронов и т. д.).)

Сообщения, воспринятые мозгом, имеют определенную степень полезной информации и определенную степень бесполезной избыточности. При долгосрочном запоминании эта избыточность постепенно устраняется и в мозгу остается только полезная информация, уложенная, по-видимому, в виде повышенных энергетических уровней очага памяти. Этот процесс устранения избыточности никогда не бывает полностью закончен. Чем больше полезной информации в сообщении, чем эта информация более обща, более существенна, значима, тем на более длительный срок она укладывается в памяти, тем больше времени она сохраняется в очаге памяти. Некоторая филогенетически унаследованная информация практически хранится вечно. Хорошо уложенная информация легко воспроизводится при минимальном расходе энергии, так как она уложена в высоковозбудимых очагах с высоким уровнем потенциальной энергии. С ростом познания возрастает в мозгу объем меры определимости информации, что связано как с накоплением потенциальной энергии возбуждения в мозгу, так и с изменением вероятностных зависимостей в нейронных сетках мозга. Накопленная в памяти информация участвует или может в известной мере участвовать в виде полученного опыта в содержании сознания человека в данный момент, так что сознание становится богаче полезной информацией и имеет низкую степень избыточности и неэкономичности. По мере развития познания возрастает удельный вес полезной информации и уменьшается неэкономичность и избыточность в памяти и в мышлении.

Функция памяти заключается в общем виде в преобразовании энергии в информацию, и наоборот. Процессы возбуждения в данный момент преобразуются в процессы фиксации и удержания в памяти потенциальной информации, укладываемой, по-видимому, в форме структурных физиологических изменений и повышенной возбудимости. Отсюда в процессе воспроизведения воспоминания потенциальная информация преобразуется в актуальную, несомую процессами возбуждения, являющимися физиологической основой сознания. Вопрос о соотношении между информацией и энергией связан с вопросом преобразования процессов физического характера в процессы сознания и с вопросом о взаимовлиянии физического и психического.