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

Но способ кодирования информации, бесспорно, влияет и на способ организации информационных потоков в мозге. Если разные клетки в лобной доле кодируют разные стимулы, то это свидетельствует о параллельной организации информационного потока.

Схема параллельного и конвергированного потоков информации при активации рабочей памяти

Патриция Голдман-Ракич, которая отстаивала эту модель, утверждала, что рабочая память опирается на параллельные системы, каждая из которых обрабатывает свой тип информации. С другой стороны, если существуют мультимодальные клетки, вовлеченные в рабочую память, то они должны получать информацию от разных сенсорных нейронов в тыловой части мозга, и это уже конвергированный поток информации [46] Исследования о мультимодальных клетках: Quintana, J. & Fuster, J.M. Mnemonic and predictive functions of cortical neurons in a memory task. Neuroreport, 1992. 3:721–724. Для сравнения см.: Fuster, J.M. Memory in the cerebral cortex. Cambridge, Massachusetts: 1995. MIT Press. .

Некоторые исследования рабочей памяти все же дают повод для дискуссий о том, как кодируется информация. В одном из экспериментов измерялся уровень мозговой активности, например в процессе запоминания тонов и уровня света — испытуемым предлагалось запомнить и сравнить, насколько ярок свет от лампы сейчас и потом, спустя несколько секунд. Некоторые области мозга активизировались независимо от того, какой тип информации человек запоминал, иными словами, выполняли роль мультимодальных областей рабочей памяти. А это обстоятельство уже противоречит теории Патриции Голдман-Ракич о параллельных системах восприятия разного типа информации [47] Теория о параллельных системах внимания изложена в следующих работах: Goldman-Rakic, P.S. Topography of cognition: parallel distributed networks in primate association cortex. Annual Reviews of Neuroscience. 1988. 11:137–156; Duncan, J. & Owen, A.M. Common regions of the human frontal lobe recruited by diverse cognitive demands. Trends in Neurosciences. 2000. 23:475–483; Hautzel, H., Mottaghy, F.M., Schmidt, D., Zemb, M., Shah, N.J., Muller-Gartner, H.W. & Krause, B.J. Topographic segregation and convergence of verbal, object, shape and spatial working memory in humans. Neuroscience Letters. 2002. 323:156–160; Curtis, C.E. & D'Esposito, M.Persistent activity in the prefrontal cortex during working memory. Trends in Cognitive Sciences. 2003. 7:415–423. . Многие дальнейшие исследования также подтвердили эти выводы.

Как интерпретировать эти данные?

Сам факт, что мы обнаружили определенные области, где конвергируется обработка информации, имеет важные функциональные последствия.

Параллельная организация функций кажется более гибкой и менее уязвимой для сбоев, к тому же она позволяет вмещать большее количество информации. Вспомним многопроцессорные компьютеры, которые превосходят однопроцессорные. А любые стыки и соединения уязвимы и подвержены эффекту «узкого бутылочного горла».

Можно сделать вывод: когда на мозг каменного века обрушивается поток информации, то ограниченный объем рабочей памяти становится серьезной проблемой. Удастся ли нам выяснить, какие факторы ограничивают нашу рабочую память, какую роль в этом процессе играют мультимодальные области мозга? Или, возможно, существует отдельная область мозга, которая ограничивает объем рабочей памяти или нашу способность решать те или иные задачи?

Вернемся к уже упомянутой статье Джорджа Миллера «Магическое число семь, плюс-минус два: некоторые пределы нашей способности обрабатывать информацию», в которой ученый высказал предположение, что природа ограничила наши способности обрабатывать информацию [48] Miller, G.A. The magical number seven, plus-or-minus two or some limits on our capacity for processing information. Psychological Review. 1956, 63: 81–97. . Иными словами, наша рабочая память в состоянии вместить только примерно семь плюс-минус две структурные единицы. Размышления о пропускной способности из области информатики переместились в область психологии. При таком подходе человеческий мозг можно рассматривать как коммуникационный канал, и тогда объем поступающей информации может быть измерен количественно.

Конечно, сравнивать мозг с медными проводами по меньшей мере наивно. Но не пора ли ответить на вопрос: почему количество информации, которое наш мозг способен удерживать в рабочей памяти, ограниченно? Виноваты ли в этом специфические области мозга? Какие механизмы препятствуют запоминанию?

В первую очередь хотелось бы отметить, что число семь отнюдь не так сакрально, как считает Джордж Миллер. Объем информации, которую мы можем запомнить, не в последнюю очередь зависит от того, как она организована. Если информацию объединить в смысловые блоки, в такой, как, например, КГБ1968ЦРУ2001, то в рабочей памяти удержится больше семи единиц. Английский термин chunking означает разбивку информации на блоки или фрагменты. Когда информация не упорядочена и испытуемые не имеют возможности проговаривать ее про себя, восприимчивость памяти ухудшается.

Психолог Нельсон Кован в статье, которую он озаглавил, перефразируя Миллера, — «Магическое число четыре в кратковременной памяти», — соглашается с тем, что у мозга существует специфический предел, но подвергает сомнению гипотезу Миллера о сакральности числа семь [49] Cowan, N. The magical number 4 in short-term memory: A reconsideration of mental storage capacity. Behavioral and Brain Sciences. 2001, 24: 87-185. . Кован считает, что большинство людей может одновременно оперировать тремя-четырьмя объектами, и очень незначительному меньшинству удается оперировать пятью объектами. В результате полученных данных он вывел новую формулу: четыре плюс-минус один. То есть «уточнил» Миллера. Он считает, что предел памяти, скорее всего, равен четырем единицам.

Но до конца опровергнуть Миллера все же не удалось. Число семь по-прежнему актуально.

Если мы попросим двадцать студентов запомнить ряд случайных цифр, большинство сможет воспроизвести от шести до восьми цифр. Это неоспоримый факт. Если мы решим проверить их визуально-пространственную память и попросим запомнить расположение точек на экране, некоторые дадут пять, а некоторые восемь правильных ответов, но среднее число, как это ни удивительно, чаще всего составит плюс-минус семь, то есть приблизится к пределу, обозначенному Миллером.

Для анализа той или иной информации исследователю необходимо располагать выборкой данных. Например, чтобы понять, как свинец сказывается на работе мозга, надо обследовать людей, которые подверглись воздействию свинца, и людей, которые не подверглись, а затем сравнить результаты. Чтобы проследить связь между объемом рабочей памяти и работой мозга, нужно исследовать людей с разным уровнем интеллектуальных способностей. Один из самых наглядных примеров — различия между рабочей памятью детей и взрослых. Поэтому давайте более подробно остановимся на том, как в детстве развивается рабочая память, а заодно и посмотрим, какие процессы в этот период происходят в мозге.