|
Рабочая память мозга имеет свои пределы
|
|
|
|
Рабочая память позволяет нам манипулировать различными фрагментами информации в краткосрочной перспективе — от запоминания списка продуктов во время покупок до набора телефонного номера после того, как мы его услышали. Ученые сходятся во мнении, что эта способность ограничена, но причины этого остаются предметом дискуссий.
|
|
|
|
Новое исследование, проведенное Институтом изучения мозга Карни при Университете Брауна, показывает, что ограничения связаны не только с объемом памяти, но и с самим процессом обучения. Исследование, опубликованное в eLife, показывает, что способность мозга хранить и извлекать информацию зависит от того, насколько хорошо он может научиться обрабатывать несколько фрагментов информации одновременно.
|
|
|
|
Почему мозг не может вместить все
|
|
|
|
Продолжая исследовать эту тему, доктор Майкл Франк, профессор когнитивных и психологических наук в университете Брауна, и Анери Сони, аспирантка из его лаборатории, разработали компьютерную модель, позволяющую понять, как мозг управляет рабочей памятью.
|
|
|
|
|
|
|
“Проведенные нами симуляции показывают, что если мы храним больше, чем несколько элементов одновременно, становится слишком сложно научиться управлять таким количеством информации одновременно, что мозг запутывается и не может использовать информацию, которую он хранит”, - объяснила Сони в недавнем исследовании. заявление. “В то же время наше исследование показывает, что, сталкиваясь с этими ограничениями, мозг реагирует, учась стратегически использовать механизм, помогающий экономить пространство”.
|
|
|
|
Этот механизм известен как “разбиение на фрагменты” — стратегия, при которой мозг группирует связанную информацию вместе, сжимая данные, чтобы повысить эффективность запоминания. Например, вместо того чтобы запоминать отдельные цифры телефонного номера (5-5-5-1-2-3-4), мы естественным образом разбиваем их на фрагменты (555-1234).
|
|
|
|
Концепция фрагментации была впервые сформулирована в эксперименте 2018 года, проведенном исследователями из лаборатории Фрэнка и лаборатории Мэтта Нассара, другого нейробиолога из Брауна. Чтобы подтвердить, что их модель работает как человеческий мозг, Сони проверила ее с помощью версии того же эксперимента. Она показала модели экран с цветными блоками, ориентированными в разных направлениях, а затем проверила, может ли она вспомнить, какой блок куда указывает. В ходе многочисленных испытаний модель научилась группировать похожие цвета, такие как синий и светло—голубой, для экономии пространства - так же, как это делают люди.
|
|
Роль дофамина в обучении и запоминании
|
|
|
|
Ключевым элементом этого процесса обучения является дофамин, нейромедиатор, необходимый для мотивации и обучения. Исследователи обнаружили, что, когда компьютерная модель успешно запоминала больше информации путем разбиения на фрагменты, имитируемая дофаминовая система побуждала ее продолжать использовать эту стратегию.
|
|
|
|
Для дальнейшего изучения роли дофамина Сони скорректировала уровни дофамина в модели, чтобы они соответствовали тем, которые наблюдаются у людей с неврологическими заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона, СДВГ и шизофрения. Она обнаружила, что в этих измененных моделях мозг был менее эффективен в распределении информации и эффективном использовании памяти.
|
|
|
|
“Без здоровой системы доставки дофамина модель не научилась так эффективно использовать свое пространство для хранения и не разделяла предметы на части так часто”, - сказал Сони.
|
|
Память при неврологических расстройствах
|
|
|
|
Эти данные свидетельствуют о том, что перебои с выработкой дофамина могут способствовать нарушению памяти, наблюдаемому у людей с неврологическими заболеваниями.
|
|
|
|
“Возьмем, к примеру, болезнь Паркинсона”, - сказал Фрэнк. “Большинство людей думают о ней как о двигательном расстройстве, потому что изменения в движениях настолько очевидны. Однако оказывается, что у пациентов с болезнью Паркинсона также наблюдаются изменения в рабочей памяти. Обычно их лечат препаратами, воздействующими на префронтальную кору головного мозга, но наши результаты показывают, что нам следует проверить, помогают ли препараты, воздействующие на базальные ганглии и таламус, улучшить симптомы”.
|
|
|
|
Это исследование может помочь усовершенствовать методы лечения состояний, связанных с дофаминовой дисфункцией, расширив наше понимание того, как в мозге функционирует рабочая память. Оно также демонстрирует возможности компьютерной нейронауки в преодолении разрыва между фундаментальными науками о мозге и клиническими приложениями.
|
|
|
|
Источник
|
