Содержание |
Основная статья: Мозг человека
Как работает память?
Физиологической основой памяти являются "следы" ранее бывших нервных процессов, сохраняющихся в мозге. Любой вызванный внешним раздражением нервный процесс (например, передача изображения какого-то рисунка в мозг), не проходит для нервной ткани бесследно, а оставляет в ней как бы «след» в виде определенных функциональных изменений. Таким образом, при восприятии определенной информации, между некоторыми группами нейронов образуется связь, которая и кодирует эту инфорамцию. И чем чаще данная информация поступает в мозг, тем чаще нервный импульс проходит по связи и тем больше связь "закрепляется".
Когда мы увидим, например, рисунок еще раз, то нервный импульс пройдет по знакомому пути и связь между определенными нейронами станет еще сильнее и так далее.
Согласно последним на 2020 год исследованиям, материальным носителем информации о разных событиях является не возбуждение разных нейронов, а различные комплексы нейронных сетей, которые и образуются в момент восприятия информации.Масштабирование и наведение порядка в сервисе обслуживания медоборудования — опыт компании Медсервиспро 
Ниже запись эксперимента на эту тему: здесь нейроны образуют между собой новые связи прямо в пробирке.
Объем памяти
Может ли в мозге человека закончиться место для памяти?
Может. Но еще ни один человек не дожил до этого момента.
В вашем мозге памяти примерно 2 квадриллиона байт - если представить, что ваш мозг - это видеокамера, которую включили на круглосуточную запись в хорошем качестве, то места там хватит на 300 лет. Лимит — в сроке жизни, а не в памяти.
Как хранится информация
Центрального хранилища информации в мозге не существует – данные распределены в сложной и запутанной синаптической сети, о которой на 2020 год мы еще очень мало знаем.
Каждый фрагмент воспоминания (слово, вид, чувство) закодирован в области, которая его же и создала (височная или затылочная доля, лимбическая система) и активизируется каждый раз, когда приходит на ум.
Метапамять
Помимо памяти, у нас есть ещё метапамять, где хранится все, что мы помним (или должны помнить), а что нет.
Сходство устройства мозга, точнее блока памяти, с компьютером на 2020 год становится всё более очевидным.
В мозге есть аналог списка списков. Эта метапамять отвечает за дежавю-эффект и «как же зовут этого актёра, который вот там снимался?». Исследователи установили, что такая картотека находится у нас в префронтальной коре.
Сознание
Основная статья: Сознание
Хроника
2024
Неожиданное открытие: Мозг человека создает несколько «резервных копий» воспоминаний
В середине августа 2024 года швейцарские специалисты из Биоцентра Базельского университета обнародовали результаты исследования, говорящие о том, что человеческий мозг формирует несколько копий одних и тех же воспоминаний. Ученые сравнивают данную модель с компьютерными системами резервирования информации.
С помощь средств визуализации участники проекта изучили гиппокамп: это часть лимбической системы головного мозга и гиппокамповой формации, которая играет важную роль в обучении, памяти и эмоциях. Исследователи обнаружили, что воспоминания об определенных событиях хранятся в мозге в виде множества параллельных копий, распределенных как минимум по трем различным кластерам нейронов. Эти кластеры формируются на разных стадиях эмбрионального развития. Копии различаются по своим характеристикам, в частности, по продолжительности хранения данных и возможности модификации.
Один из кластеров использует для хранения воспоминаний нейроны «раннего рождения», которые развиваются раньше других по мере роста плода. В такой структуре хранятся слабые копии воспоминаний, которые со временем укрепляются. В свою очередь, нейроны «позднего рождения» (появляются на поздних стадиях эмбрионального развития) изначально хранят сильные воспоминания, но впоследствии они утрачиваются. Третий кластер является промежуточным: нейроны, появляющиеся между ранней и поздней группами, обеспечивают наиболее высокую стабильность хранения информации.
Понимание механизма хранения воспоминаний в перспективе может найти применение в различных областях медицины. В частности, результаты работы могут помочь смягчить болезненные воспоминания у людей, перенесших травму или какое-либо событие, оказавшее негативное влияние на психическое состояние.[1]
Как мозг сохраняет воспоминания на всю жизнь. Научное объяснение
В конце июня 2024 года американские исследователи из Университета Нью-Йорка сообщили об обнаружении механизма, который играет ключевую роль в формировании долговременной памяти. Установлено, что данный процесс связан с молекулой KIBRA, которая выполняет функции своеобразного «клея» для других молекул, что позволяет мозгу сохранять воспоминания на всю жизнь.
Отмечается, что предыдущие попытки понять, как работает долговременная память, были сосредоточены на изучении отдельных молекул. Известно, что нейроны хранят информацию в памяти в виде структуры сильных и слабых синапсов. Однако молекулы в синапсах нестабильны: они постоянно перемещаются по нейронам, изнашиваются и заменяются в течение часов или дней. В новой работе ученые раскрыли принцип совместной работы молекул при формировании долговременной памяти.
Важнейшей молекулой для укрепления синапсов у млекопитающих считается протеинкиназа M-зета (PKMzeta): но этот фермент разрушается через несколько дней. Исследователи выяснили, что KIBRA является «недостающим звеном» в долговременной памяти: молекула служит «постоянной синаптической меткой» или «клеем», который прикрепляется к сильным синапсам и к PKMzeta, избегая при этом слабых синапсов.
Во время формирования памяти активируются синапсы, участвующие в данном процессе. KIBRA избирательно размещается в этих синапсах, а PKMzeta затем прикрепляется к синаптической метке KIBRA, делая синапсы более устойчивыми к изменениям. Это позволяет синапсам соединяться с вновь созданной KIBRA, привлекая еще больше новых молекул PKMzeta.
Разрыв связи KIBRA-PKMzeta стирает старые воспоминания. Предыдущие исследования показали, что случайное увеличение уровня PKMzeta в мозгу усиливает слабые или угасшие воспоминания. Это было загадкой, поскольку теоретически должен был бы наблюдаться обратный эффект. Однако наличие KIBRA объясняет данный процесс: молекула связывается только с сильными синапсами, что укрепляет воспоминания.[2]
Мозг может хранить в 10 раз больше данных, чем предполагалось
В начале июня 2024 года появилось новое исследование Чикагского университета, которое подтверждает, что мозг может хранить почти в 10 раз больше информации, чем считалось ранее.
Как и в случае с компьютерами, объем памяти мозга измеряется в «битах», а количество битов, которые он может хранить, зависит от связей между нейронами, известных как синапсы. Ранее учёные считали, что диапазон значений размера и силы синапсов не так уж велик, что, в свою очередь, ограничивает объём памяти мозга. Однако в последние годы эта теория стала подвергаться сомнению.
В новом исследовании исследователи разработали высокоточный метод оценки силы синаптических связей между нейронами на примере мозга крысы. Эти связи обеспечивают основу для обучения и памяти, поскольку клетки мозга сообщаются в этих точках, что позволяет им хранить данные и обмениваться информацией.
Нейроны головного мозга человека связаны посредством более чем 100 трлн синапсов. По мере того, как мы учимся, передаваемый через определенные синапсы объем информации постепенно растет. Такое «укрепление» синапсов позволяет нам сохранять новую информацию.
Исследователи изучили усиление и ослабление синаптических связей и показали, что они могут хранить в 10 раз больше информации, чем предполагалось ранее. Анализ синапсов крыс из области гиппокампа показал, что они могут хранить от 4,1 до 4,6 бит информации. Ученые считают, что новый метод анализа позволит с новой стороны изучить механизмы не только обучения, но также старения и заболеваний, которые поражают синаптические связи головного мозга.
 | Эти механизмы лежат в основе способности нейронных цепей обрабатывать информацию, —считает Джай Ю, доцент кафедры нейрофизиологии Чикагского университета. – Теперь у нас появилась возможность оценить передаваемый синапсами объем информации, и это важный шаг в изучении мышления.[3] |  |
2023: Впервые доказано - память прошлого и память будущего находятся в разных отделах мозга
23 октября 2023 года американские исследователи из Корнеллского университета впервые в мире доказали, что память прошлого и память будущего находятся в разных отделах мозга. Это открытие в перспективе может привести к появлению новых методов лечения нейродегенеративных недугов, в частности, болезни Альцгеймера.
Ученые сосредоточили внимание на гиппокампе — это часть лимбической системы головного мозга, участвующая в механизмах формирования эмоций, консолидации памяти и пр. При болезни Альцгеймера и других формах деменции именно гиппокамп становится одной из первых структур мозга, теряющих свои функции. В частности, наблюдаются потеря кратковременной памяти и дезориентация.
В рамках исследования специалисты выявили разницу между ролью гиппокампа в двух функциях памяти: одна запоминает ассоциации между временем, местом и тем, что человек делал, а другая позволяет предсказывать или планировать будущие действия на основе предыдущего опыта. Результаты научной работы говорят о том, что эти две задачи, закодированные в гиппокампе, можно разделить. В частности, специалисты установили, что указанные аспекты памяти и познания поддерживаются двумя разными нейронными кодами.
Один тип кода контролирует способность создавать ассоциации, например, вспоминать, что яблоки продаются в ближайшем продуктовом магазине. Другой вид нейронного кода является прогнозирующим и предполагает способность гибко использовать память для планирования действий, например, для выбора альтернативного маршрута в магазин, если основная дорога перекрыта. Однако было не ясно, как именно гиппокамп поддерживает эти функции и существует ли между ними какая-либо связь.
В ходе экспериментов на крысах ученые задействовали систему с множеством электродов для отслеживания активности нейронов в то время, как грызуны выполняли определенные действия. Затем команда использовала оптогенетику, чтобы очень точно контролировать активность нейронов. Ученые применили специальный вирус и в результате получили возможность воздействовать на определенные нейроны, не изменяя при этом общие свойства мозга. Исследователи, в частности, показали, что таким способом можно сохранить ассоциативные аспекты памяти, но подавить предсказательную составляющую.[4]
Примечания
