Артур Скальский

© Наука и жизнь

Наука и техникаМир

5553

27.08.2010, 10:57

Оперативная память и число семь

Семь дней недели и семь цветов радуги, семь нот и семь чудес цвета. Почему число семь встречается так часто? Учёные, исследующие механизмы памяти, предположили, что оно связано с механизмами оперативной памяти.

Как человек запоминает информацию? Почему короткую стихотворную строчку мы запоминаем легко, а чтобы выучить несколько предложений прозы, нам требуются серьёзные усилия? При исследовании когнитивных (познавательных) процессов в мозгу человека психологи обычно выделяют три вида систем хранения информации, поступающей извне или вырабатываемой самим мозгом: сенсорную память, кратковременную, или оперативную, память и долговременную, или пожизненную, память. Ёмкость сенсорной памяти, то есть количество единиц информации, которое она в состоянии запечатлеть, практически не ограничена. Но сохраняет эта память копии того, что человек увидел, услышал или ощутил, очень недолго — от 0,5 до 2 с. С помощью фокусирования внимания часть информации из сенсорной памяти может быть переведена в оперативную, где время жизни уже порядка минуты. Туда же попадает и новая информация, вырабатываемая в процессе размышлений самим мозгом. Если мозг сочтёт какую-то информацию, хранящуюся в кратковременной памяти, важной, она переходит в долговременную память. Эта память статическая, то есть информация раз и навсегда «вырубается на камне». Оперативная же память — феномен динамический. Информация представляется меняющейся во времени формой волн, очерёдностью возбуждения тех или иных нейронных групп и т.д. Хранится такая «временнa`я» информация в нейронных цепочках с обратной связью, что обеспечивает её реверберацию (то есть циклическое воспроизведение). Биологические механизмы, ответственные за хранение динамической информации, очень интересны, однако они не связаны с механизмами, ответственными за предельную ёмкость оперативной памяти, и их рассмотрение выходит за рамки данной статьи.

Обычно ёмкости оперативной памяти нaм не хватает. С каждым случалось, спросив в незнакомом городе дорогу к гостинице, где-то на полпути забыть, куда двигаться дальше — налево или направо. Также мы не успеваем донести до записной книжки цифры телефонного номера, не нарушив порядок их следования, и т.п. В 1956 году американский психолог Дж. Миллер обнаружил в экспериментаx со звуковыми сигналами, что ёмкость оперативной памяти у человека составляет порядка семи информационных единиц. Вот как эмоционально он начал свою статью об этом открытии: «Это число буквально следует за мной по пятам, я непрерывно сталкиваюсь с ним в своих делах, оно встаёт передо мной со страниц самых популярных журналов. Оно принимает множество обличий. Иногда оно немного больше, иногда меньше, но оно никогда не меняется настолько, чтобы его нельзя было узнать…»

Число семь появлялось в опытах с запоминанием зрительныx последовательностей. Оно же возникaло и при попытке воcпроизвести услышанную фразу, которая содержит более семи лингвистических единиц, и во многих других экспериментах и жизненных ситуациях. Действительно магия.

Попытаемся дать рациональное объяснение избранности этого числа, имея в виду оперативную память. Прежде всего, договоримся о том, что ёмкость памяти — это не то число информационных единиц, которое было послано в память, а число единиц информации, которое из памяти извлекается, причём в правильной временнo`й последовательности (что принципиально и для воспроизведения маршрута, и для сохранения телефонного номера). Другими словами, при кооперации оперативной памяти с центрами мозга, которым необходимо последовательно использовать хранимую информацию для выполнения каких-то когнитивных или поведенческих функций, единицы этой информации должны поступать «потребителю», соблюдая очередь. Причём реализовать такую очерёдность они должны самостоятельно благодаря взаимодействию друг с другом. В ноябре 2009 года Кристан Бик (аспирант из Гёттингена, Германия) и автор этих строк опубликовали в журнале «Physical Review Letters» статью, где построена теория того, как это может происходить.

Суть теории такова. Предположим, что мы хотим произнести только что придуманную нами фразу: «Желания наши есть судьба, намерения важнее, чем удача». Здесь восемь слов и смысл фразы определяется их порядковым номером в цепочке. При воспроизведении одного слова в мозгу активизируется определённая группа нейронов (кластер), отвечающая за его хранение. Чтобы другие слова фразы не всплыли раньше, нарушив порядок, активность соответствуюших им кластеров должна на данный момент подавляться за счёт ингибирующих связей между кластерами. Только тогда воспроизведение фразы будет устойчивым и смысл высказывания сохранится. Математический анализ условий устойчивости подобных динамических цепочек с конкурирующими друг с другом элементами (это конкуренция «без победителя»), показал, что воспроизведение не нарушается, если сила ингибиторных (тормозящих) связей между кластерами растёт экспоненциально (!) с ростом числа информационных элементов оперативной памяти. Другими словами: если воспроизведение последовательности числом информационных единиц семь или восемь требует силы ингибиторной связи порядка 15 (в относительных единицах), то для воспроизведения 10 элементов связь должна быть уже порядка 50, а для 13 единиц — около 200, что с биологической точки зрения абсолютно нереально. Правда, с одним исключением: если предположить, что плотность связей в мозгу значительно выше нормальной, то многие из них будут дублировать друг друга, тем самым многократно усиливая последовательное взаимное подавление очередных кластеров. Тогда ёмкость оперативной памяти может быть много выше «магической» (см. ниже). Психологам и психиатрам хорошо известно, что ёмкость кратковременной, то есть оперативной, памяти связана с уровнем интеллекта. Чтобы доказать это, Л. Д. Матзел и сотрудники из Университета Ратгерса (США) провели эксперименты с большой грyппой мышей (60 грызунов). Оказалось, что мыши, имеющие недавний опыт прохождения одного лабиринта, проходили другой лабиринт с похожими фрагментами гораздо быстрее, чем нетрeнированныe. Были проверены и другие стороны интеллекта. Результаты подтвердили, что интеллектуальные упражнения, повышающие ёмкость оперативной памяти (не требующие подключения долговременной памяти), приводят к усилению когнитивных способностей.

Важно подчеркнуть, это отмечал ещё Миллер, что магическое число семь появляется, только когда мы работаем с односторонней, или одномерной, информацией. Например, или со звуковой, или сo зрительной, или с осязательной. Если же подключаются факторы, связанные с взаимодействием или тем более с ассоциацией, скажем текста и музыки, хранящейся в долговременной памяти, ёмкость оперативной памяти может быть много выше. Так, например, если сочинённую выше фразу связать с мелодией песни (подойдёт одна из песен Окуджавы), то оперативная память вполне способна воспроизвести и полную строфу: «Желанья наши есть судьба. Намерения важнее, чем удача, как по мишеням мчащимся стрельба, oтмечена случайности печатью с самим собой неравная борьба». Здесь уже не семь слов, а 21.

Ёмкость оперативной памяти варьируется и для людей с различными заболеваниями мозга. Так, при дислексии (неспособности читать) связи между различными группами мозга ослаблены и ёмкость оперативной памяти оказывается существенно ниже средней.

При аутизме (расстройство, возникающее вследствие нарушения развития мозга и характеризующееся отклонениями в социальном взаимодействии и общении), наоборот, сила связей и их число могут быть значительно больше, поэтому некоторые люди, страдающие аутизмом, в состоянии воспроизвести в заданной последовательности и сотню случайных чисел. Удивительный феномен продемонстрировал в октябре 2009 года аутист художник Стефан Вилтмер. Он в течение 20 минут рассматривал панораму Нью-Йорка с вертолёта и затем воссоздал в карандаше на пятиметровом панно здание за зданием Рокфеллеровский центр, Эмпайр-стейт-билдинг и близлежащие небоскрёбы, стадионы и гавани Манхэттена. Интересно, что и при запоминании панорамы, и при её последовательном воспроизведении он слушал одну и ту же знакомую музыку.

В этой заметке мы затронули лишь вeрхушку айсберга, называемого «оперативная память человека». Современные методы наблюдения за функционирующим мозгом обещают множество магических открытий.

Михаил Рабинович,
Член-корреспондент РАН

Артур Скальский

© Наука и жизнь

Наука и техникаМир

5553

27.08.2010, 10:57

URL: https://www.babr24.com/?ADE=88046

Bytes: 8353 / 8334

Версия для печати

Скачать PDF

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
newsbabr@gmail.com

Автор текста: Артур Скальский.

Другие статьи в рубрике "Армия"

Монгольский генерал Болор Ганболд: на страже мира и в борьбе за гендерное равенство

В Монголии продолжается борьба с гендерными стереотипами. Значительную роль в этом процессе играют женщины, которые осваивают мужские профессии. В их числе и женщины-военные. Самой выдающейся представительницей вооруженных сил Монголии на данный момент является Болор Ганболд.

Эрнест Баатырев

АрмияОбществоПолитикаМонголия

34677

25.09.2024

Новые задачи для полицейских: Монголия в миротворческих миссиях ООН

Монголия продолжает активно участвовать в миротворческих операциях ООН. В рамках нового закона, принятого Великим государственным хуралом, страна направит 160 полицейских для участия в международных миссиях.

Эрнест Баатырев

АрмияОбществоПолитикаМонголия

50693

10.07.2024

Укрепление обороны: Монголия и Индия проводят совместные военные учения

Монголия и Индия продолжают укреплять военное сотрудничество. В Объединенном военном учебном центре в Шиллонге 3 июля начались двухнедельные монголо-индийские военные учения «Кочевой слон-2024».

Денис Большаков

АрмияПолитикаМонголия

50646

09.07.2024

«Степной партнёр-2024»: первые военные учения Монголии и Китая демонстрируют рост стратегического сотрудничества

В монгольском аймаке Дорноговь 12 мая стартовали первые совместные военные учения Монголии и Китая — «Степной партнёр-2024», на которые Пекин направил свои войска численностью до батальона с различными видами военной техники.

Денис Большаков

АрмияПолитикаМонголия Китай

102510

14.05.2024

Уроки английского: Монголия реформирует армию

Ориентируясь на развитые демократические государства, Монголия стремится провести прогрессивные реформы во многих сферах. Одной из них являются Вооруженные силы страны, развитие которых в последнее время происходит с учетом опыта ведущих армий мира.

Эрнест Баатырев

АрмияМолодежьОбразованиеМонголия

84293

18.03.2024

Монгольский генерал во главе миротворческой миссии: новый этап на Кипре

Пока кто-то отмечает новогодние праздники, забыв о работе, миротворцы ООН продолжают выполнять свои непростые обязанности в различных точках земного шара. В числе этих отважных людей есть и представители Монголии. В этом материале Бабр расскажет об успехе одного из них.

Эрнест Баатырев

АрмияОбществоПолитикаМонголия

102651

03.01.2024

Сила военных борцов: Азербайджан доминирует на Чемпионате мира, Монголия берет одно золото

О силе монгольских борцов известно не только в азиатском регионе. Они регулярно занимают призовые места на мировых форумах. Не стал исключением и Чемпионат мира среди военнослужащих, о котором Бабр коротко расскажет в этом материале.

Эрнест Баатырев

АрмияСпортМонголия

26555

05.12.2023

Обеспечение безопасности: президент Монголии поздравил миротворцев ООН

Президент Монголии Ухнаагийн Хурэлсух 13 ноября провел в Улан-Баторе награждение монгольских миротворцев ООН, которые принимали участие в операциях в Южном Судане. Всего в мероприятии приняли участие около пятиста военнослужащих.

Денис Большаков

АрмияПолитикаОбществоМонголия

114972

14.11.2023

Сектор Газа: Чисто немецкий блицкриг

События утра 7 октября 2023 года в Израиле отличались необыкновенным динамизмом и драматичностью. Боевики ХАМАС прорвали стену, ограждающую сектор Газа, и вторглись на территорию Израиля. В тот день был поток сообщений и видео.

Дмитрий Верхотуров

АрмияПолитикаПроисшествияМир

32950

09.10.2023

Трагедия 106 ВДД: о массовой гибели советских десантников в Монголии

В августе принято вспоминать как о подвигах российских ВДВ, так и о достижениях их монгольских коллег. Но в этот раз Бабр решил рассказать об одной из самых трагических страниц отечественных десантников. А именно – о их массовой гибели во время учений в Монголии.

Эрнест Баатырев

АрмияИсторияМонголия

35311

22.08.2023

Курс на укрепление взаимодействия: Сергей Шойгу провел встречу с министром обороны Монголии

В конгрессно-выставочном центре «Патриот» 15 августа прошла XI Московская конференция по международной безопасности. В рамках этого мероприятия министр обороны РФ Сергей Шойгу провел встречу со своим монгольским коллегой Гурсэдийн Сайханбаяром.

Денис Большаков

АрмияПолитикаМонголия Россия

131206

17.08.2023

Борьба с комарами: миротворцы из Монголии спасают от малярии город в Южном Судане

Монгольские миротворцы, несущие службу в составе миссии ООН, 31 июля приступили к выполнению особой миссии по борьбе с малярией в городе Бентиу Южного Судана. Военнослужащие оказывают поддержку местным врачам и проводят медицинские тесты для населения.

Денис Большаков

АрмияОбществоМонголия

32375

03.08.2023

Лица Сибири

Страшников Юрий

Ковалева Альбина

Чернегов Борис

Бендер Леонид

Боровиков Алексей

Мишенин Алексей

Емелин Алексей

Шагдарова Индира

Кибирев Василий

Берлина Татьяна