Я использую неопределенный термин «единица» не потому, что плохо изучил вопрос (ну, не только потому). Дело в том, что само понятие «единицы» кратковременной памяти очень растяжимо. Чтобы обойти ограничения кратковременной памяти и увеличить доступный объем хранилища, люди разработали различные стратегии. Одна из таких – процесс, называемый «группировка»[13], когда человек, для более эффективного использования объема кратковременного хранилища, объединяет несколько объектов в одну единицу, или «чанк»[14] [3]. Если попросить вас запомнить слова «пахнет», «мама», «сыр», «как» и «твоя», то это будет пять единиц. Однако если попросить вас запомнить фразу «Твоя мама пахнет как сыр», выйдет одна единица и, возможно, драка с экспериментатором.
Напротив, максимальный объем долговременной памяти нам неизвестен, потому что никто еще не прожил так долго, чтобы заполнить ее; она вместительна до неприличия. Тогда почему кратковременная память настолько ограниченна? Отчасти потому, что она все время в работе. Мы что-то чувствуем и о чем-то думаем каждую минуту бодрствования (и немного во время сна). А значит, информация поступает и исчезает с ужасающей скоростью. Это место плохо подходит для долговременного хранилища, где необходимы покой и порядок, – оно подобно тому, как если бы вы оставили все свои ящики и папки с документами на входе в оживленный аэропорт.
Другая причина заключается в том, что у кратковременной памяти нет «физической» основы; информация в ней хранится в виде особых паттернов нейронной активности. Поясню: «нейрон» – это официальное название клеток мозга, или «нервных» клеток. Нейроны составляют основу всей нервной системы. Каждый из них по сути представляет собой крошечный биологический процессор, способный получать и передавать информацию в виде электрической активности на оболочке клеточной мембраны, которая придает клетке форму и образует сложные связи с другими нейронами. Итак, кратковременная память основана на нейронной активности в специализированных зонах головного мозга, таких, как дорсолатеральная префронтальная кора в лобной доле [4]. Из исследований со сканированием мозга мы знаем, что в лобной доле происходит множество других, более сложных «мыслительных» процессов.
Хранить информацию в виде паттернов нейронной активности довольно сложно. Это как если бы вы составляли список покупок на пенке своего капучино: технически это возможно, потому что пенка на несколько мгновений может удержать очертания слов, но практически – бессмысленно. Кратковременная память нужна для быстрой обработки информации и манипуляций с ней, и под воздействием непрерывного потока поступающей информации все неважное будет проигнорировано, или быстро переписано, или вообще исчезнет.
В этой системе нет защиты от ошибок. Нередко важная информация вылетает из кратковременной памяти прежде, чем ее как-то используют, что приводит к сценарию «Зачем я сюда зашел?». Кроме того, кратковременная память может перегрузиться информацией и потерять способность сосредотачиваться на чем-то конкретном, в то время как в нее непрерывно поступает новая информация и новые запросы. Вы когда-нибудь видели, как посреди всеобщей сумятицы (например, на детском празднике или эмоционально напряженной рабочей встрече), где каждый кричит, чтобы быть услышанным, кто-нибудь внезапно заявляет: «Я не могу думать в такой обстановке!»? Они говорят очень буквально: их кратковременная память не приспособлена к тому, чтобы справляться с такой рабочей нагрузкой.
Очевидный вопрос: если кратковременная память, где происходит наше мышление, настолько ограничена, как нам вообще удается что-то сделать? Почему мы не сидим, безуспешно пытаясь пересчитать пальцы на руке? К счастью, кратковременная память связана с долговременной, которая значительно снижает нагрузку на нее.
Возьмите, к примеру, профессионального переводчика-синхрониста, человека, который в режиме реального времени слушает длинную подробную речь на одном языке и переводит ее на другой. Его работа, конечно же, превышает возможности кратковременной памяти? Вообще-то нет. Если вы попросите кого-то, кто на данный момент изучает язык, попробовать переводить в режиме реального времени, тогда да, для него это будет серьезный вызов. Но для переводчика слова и структура каждого языка уже хранятся в долговременной памяти (как мы увидим далее, у мозга даже есть специальные области, связанные с речью, такие, как зоны Брока и Вернике). Кратковременной памяти приходится иметь дело с порядком слов и значением предложений, но с этим она успешно справляется, особенно по мере накопления опыта. И точно так же кратковременная и долговременная память взаимодействуют у всех нас; вам не надо узнавать, что такое «бутерброд» каждый раз, когда вам его захочется, но, добравшись до кухни, вы можете забыть, что хотели его.
Информация может попасть в долговременную память несколькими способами. На уровне сознания мы знаем, что важная для нас информация, например номер телефона, переходит из кратковременной памяти в долговременную при помощи повторения. Мы повторяем ее про себя, чтобы наверняка запомнить. Это необходимо, потому что, в отличие от кратковременной памяти, где информация хранится в виде быстро меняющихся паттернов мозговой активности, в долговременной информация хранится в виде образованных синапсами связей между нейронами. Образование новых синапсов довольно просто простимулировать, например повторяя то, что вам необходимо запомнить.
Нейроны проводят сигналы, известные как «потенциалы действия», по всей своей длине, передавая информацию от тела к мозгу или наоборот, подобно тому, как электричество шло бы по странному мягкому проводу. Как правило, множество объединенных в цепь нейронов образуют нерв и проводят сигнал от одного места к другому. Нейроны не соединяются непосредственно друг с другом; на самом деле между окончанием одного нейрона и началом следующего есть небольшая щель (все даже еще сложнее, потому что у многих нейронов есть по многу начал и окончаний). Когда потенциал действия доходит до синапса, первый нейрон в цепи впрыскивает в синапс химические вещества, называемые нейромедиаторами. Эти вещества идут по синапсу и взаимодействуют с мембраной другого нейрона через ее рецепторы. Взаимодействуя с рецептором, нейромедиатор тут же запускает в нейроне следующий потенциал действия, который идет до следующего синапса, и так далее. Как мы увидим далее, существует множество разных нейромедиаторов; они жизненно необходимы практически для всей мозговой активности, и у каждого из них есть своя задача и свое предназначение. Для каждого нейромедиатора есть специализированный рецептор, который распознает его и взаимодействует только с ним, совсем как дверь в защищенное помещение, которая открывается только подходящим ключом, паролем, отпечатком пальца или сканом сетчатки.
Когда вы смотрите на определенный рисунок чернил на бумаге, он превращается в осмысленные слова на знакомом вам языке; точно так же и мозг воспринимает активацию конкретного синапса (или нескольких синапсов) как воспоминание. Считается, что именно в синапсах «хранится» вся информация в мозге; подобно тому, как определенная последовательность нулей и единиц на компьютерном жестком диске кодирует определенный файл, так и определенный набор синапсов в определенном месте кодирует информацию, которую мы вспоминаем, когда эти синапсы активируются. Поэтому эти синапсы представляют собой физическую основу конкретных воспоминаний.
Такой процесс создания новых долговременных воспоминаний за счет образования синапсов называется «кодирование»; при помощи этого процесса информация и сохраняется в мозге.
Кодирование в мозге происходит невероятно быстро, но не моментально. Вот почему кратковременная память использует для хранения информации менее устойчивые, но зато более быстрые паттерны нейронной активности. Она не образует новые синапсы, вместо этого она активирует множество практически универсальных синапсов. Когда мы повторяем что-либо, удерживая это в кратковременной памяти, оно остается «активным» достаточно долго для того, чтобы долговременная память успела перекодироваться.
