Торкель Клингберг - Перегруженный мозг. Информационный поток и пределы рабочей памяти

Мы используем рабочую память, когда запоминаем телефонный номер или ищем бумагу и авторучку. В этом случае мы сохраняем в рабочей памяти вербальную информацию, и, кстати, при этом часто повторяем про себя цифры. Играя в шахматы, мы сохраняем визуальную информацию в рабочей памяти: «если я сделаю ход конем, то он съест моего коня своим слоном, но зато потом я съем его слона своим ферзем». Игра в шахматы развивает визуальную память и эвристические свойства мозга. И чтобы запомнить все возможные комбинации ходов, мы обращаемся к рабочей памяти.

Многие считают, что понятие «рабочая память», которое сейчас так активно используется, запустил в научный обиход психолог Алан Бэддели в начале 1970-х годов [30] О разных типах рабочей памяти см.: Baddeley, A.D. & Hitch, G.J. Working memory. Ingar i: G.A.Bower (red.), Recent Advances in Learning and Motivation, Vol. 8, New York: Academic Press. 1974. s. 47–89; а также более поздние работы, напр.: Baddeley, A.Working memory: looking back and looking forward. Nature Reviews Neuroscience, 2003.4:829–839. Алан Бэддели также предположил, что существует особая форма рабочей памяти — эпизодический буфер, который хранит фрагменты информации в рабочей памяти. . Он предложил разделить рабочую память на три блока. Один отвечает за хранение визуальной информации (visuo-spatial scratch pad — визуально-пространственная матрица), другой (the phonological loop — фонологическая петля) — за хранение вербальной информации, а центральный исполнитель (central executive) координирует функцию первых двух подсистем. Если мы запоминаем шахматные ходы, то используем визуальный блок, а когда запоминаем телефонный номер, — фонологическую петлю. В обоих случаях требуется координатор, и эту роль исполняет центральный исполнитель.

Если психологу нужно проверить нашу вербальную рабочую память, то он попросит нас повторить ряд чисел. Для проверки визуально-пространственной рабочей памяти он, как правило, использует тест, который называется «стратегия повторения». В этом тесте мы должны запомнить, в какой последовательности нам показывают разные кубики. Сначала нам покажут два кубика. После этого испытания мы перейдем к запоминанию следующего уровня, который состоит из трех кубиков, и так далее. Когда мы дойдем до уровня, состоящего из семи кубиков, то наверняка начнем делать ошибки. Когда уровень запоминания приблизится к 50 процентам (то есть мы будем ошибаться через раз), наша рабочая память достигнет предела. Это — максимальное количество информации, которое мы способны сохранить в нашей рабочей памяти. Итак, одна из базовых характеристик рабочей памяти — ограниченность ее объема.

Вернемся к предисловию: если нам скажут, например, «пройдите два квартала вперед, а затем поверните налево и пройдите еще один квартал», то мы запомним сразу. Но если команда звучит очень долго и превышает объемы нашей рабочей памяти, то мы вряд ли запомним сказанное.

Так что же такое собственно кратковременная память и как она соотносится с рабочей памятью? Кстати, ответ не так уж и прост и требует некоторых комментариев. Опыт показывает, что пациенты, имеющие травмы мозга, могут испытывать сложности с выполнением одного типа задач, в то время как другие задачи, требующие участия рабочей памяти, решаются довольно просто и не требуют особых усилий. Например, они могут повторять буквы, которые слышат, но не могут повторить их в заданном порядке, отвлекаются и не могут полностью сосредоточиться.

Таким образом, можно согласиться с утверждением, что рабочая память выполняет два разных типа задач. Некоторые психологи считают, что понятия «кратковременная» и «рабочая» память — синонимы. Но согласно мнению большинства исследователей, кратковременная и рабочая память функционируют по-разному. Рабочая память, согласно этой классификации, выполняет оперативные задачи, которые требуют определенных манипуляций. Для кратковременной памяти характерен относительно короткий период хранения информации, которая теряется в силу действия временного фактора или из-за поступления новой информации. Кратковременная память включает в себя фактор дистракции и требует навыка синхронного выполнения разных задач [31] До сих пор нет единой позиции о разных формах активности при выполнении задач рабочей памяти и различиями между кратковременной и рабочей памятью. Есть сторонники теории, согласно которой медиальная префронтальная кора активизируется при выполнении задач рабочей памяти, не требующих манипуляций. Они же предполагают, что верхние дорсолатеральные области активизируются только при выполнении манипуляций. О подобном подходе и результатах экспериментов см.: Owen, A.M., Evans, А.С. & Petrides, M.Evidence for a twostage model of spatial working memory processing within the lateral frontal cortex: a positron emission tomography study. Cerebral Cortex, 1996. 6:31–38; D'Esposito, M., Aguirre, G.K., Zarahn, E., Ballard, D., Shin, R.K. & Lease, J. Functional MRI studies of spatial and nonspatial working memory. Cognitive Brain Research. 1998. 7:1-13. В то же время многие исследователи опровергают эту точку зрения, полагая, что в задачи рабочей памяти не входят манипулятивные функции, такие как точечные тесты. Они считают, что рабочая память активизирует дорсолатеральную область передней доли мозга. См.: Curtis, C.E., Rao.V.Y. & D'Esposito, M.Maintenance of spatial and motor codes during oculomotor delayed response tasks. Journal of Neuroscience, 2004.24:3944–3952. О том, что эти области сохраняют непрерывную активность в период ожидания, даже когда не проводятся никакие манипуляции, см.: Cohen, J.D., Pearstein, W.M., Braver,T. S., Nystrom, L.E., Noll, D.C., Jonides, J. & Smith, E.E. Temporal dynamics of brain activation during a working memory task. Nature. 1997. 386:604–608. Д'Эспозито и Кертис различают процесс выполнения манипуляций и нулевой процесс. Об этом см.: Curtis, C.E. & D'Esposito, M.Persistent activity in the prefrontal cortex during working memory. Trends in Cognitive Sciences. 2003. 7:415–423. .

Но такая классификация грешит условностью. До конца не ясно, какие конкретные задачи закреплены за тем или иным типом памяти, и порой граница может быть очень зыбкой.

Этой проблематике посвящена следующая глава. Очень сложно провести четкую границу между кратковременной и рабочей памятью. Оба типа памяти включаются при активации одной и той же области мозга, но разница заключается именно в степени активации.

Существует фактор, который весьма усложняет задачу исследователей — одни и те же задачи решаются разными способами. Задача, которую выполняет кратковременная память у взрослых, у детей может решаться рабочей памятью. Многое зависит и от того, какой именно тип информации мы должны запомнить. Например, если нам нужно запомнить пять букв или знаков, то мы обращаемся к кратковременной памяти, — для этого мы повторяем про себя буквы или знаки. Но запомнить позицию из пяти единиц — гораздо более сложная задача, и поэтому к выполнению подобной процедуры приступает рабочая память. К тому же сам термин «кратковременная память» часть исследователей использует совершенно в ином контексте, например для обозначения начального этапа кодировки информации в долговременной памяти. Так что термин толкуется по-разному, и порой произвольно.