Человеческий мозг биологически запрограммирован на постоянное обучение, ведь свой и чужой опыт крайне важны с точки зрения эволюции. Как именно этот процесс рассматривают нейронные сети? Об этом может рассказать преподаватель НИУ ВШЭ и РГГУ, психофизиолог, когнитивный нейробиолог, автор книги «Где мои очки, и другие истории нашей памяти» Полина Кривых. За свою жизнь в среднем человек успевает приобрести пять профессий и сменить работу около двенадцати раз, но при этом время, за которое забывается любой заученный навык, составляет пять лет. Поэтому можно сказать, что сейчас обучение стало не разовой историей, а непрерывным процессом. Подобная мысль отсылает к интересной метафоре. Будто все навыки и сохраненные знания представлены книгами в библиотеке нашей долговременной памяти, но в ней нет ни библиотекаря, ни каталогов. Поэтому если какие-то знания больше не используются, то виртуальная полка покрывается паутиной и человек уже не помнит, как туда пройти. Но если учиться заново тому, что раньше умел, обучение произойдетгораздо быстрее. Два главных слова, без которых не обходится ни одна современная теория мозга это нейропластичность и нейрогенез. То есть способность нервной системы меняться на протяжении всей жизни и формировать новые нейроны. Человеческий мозг обладает невероятной гибкостью, а опыт и знания изменяют силу и прочность синапсов (клетки, соединяющие нейроны). Процесс учебы запускает не только силу существующих синапсов, но и образование новых. А также с нейропластичностью тесно связан термин синаптический прунинг. Это сокращение числа синапсов или нейронов для повышения эффективности нейросети и удаления избыточных связей. Когда человек появляется на свет, он обладает удвоенным количеством нейронов по сравнению со среднестатистическим взрослым. Получается, что в какой-то момент черепная коробка ребенка перестает расти и нейронам становится тесно. Детская особенность быстрого обучения связана с тем, что они создают дубликаты, то есть каждая новая информация запоминается несколько раз и сохраняется в паттернах синапсов. А в подростковом возрасте процесс прунинга как раз и запускает избавление от всех дубликатов. Таким образом, половина нейронов в прямом смысле погибает, чтобы остальным было комфортно находиться внутри черепной коробки.
Всем известно выражение, что нервные клетки не восстанавливаются, но на самом деле мозг обладает способностью создавать совершенно новые нейроны и особенно активно они формируются именно в процессе учебы. Есть данные, что процесс нейрогенеза запускается в мозге еще до того, как мы начинаем учиться. Нервные клетки образуются постоянно и не в одном месте. Но основной структурой является гиппокамп, отвечающий за формирование когнитивных карт и за перенос информации из кратковременной в долговременную память. Получается, что процесс образования нейронов в гиппокампе медленно, но стабильно идет на протяжении всей жизни. В какой бы момент человек ни начал учиться, новые нейроны готовы к появлению. Благодаря визуализации мозга появилась возможность изучать память практически на квантовом уровне. Ученым даже удалось зафиксировать то, как воспоминания сохраняются в отдельных нейронах. Это открытие позволило многое понять, но при этом профессионально всех запутать. С одной стороны, найдены следы памяти в мозге, условный фотоснимок запомненного события, то есть энграммы. Но парадокс и проблема в том, что все люди обладают разными энграммами. Тут появляются отсылки к философии, так как переживание субъективного квалиа (термин в философии сознания для обозначения сенсорных и чувственных явлений любого рода) направленного на одно и тоже, сохраняет информацию в разных энграммах. Например, мы все знаем, как выглядит красный цвет, но индивидуальное представление об этом цвете не совпадет с тем, что воображает себе другой человек. Получается, с одной стороны, мы действительно можем визуализировать энграммы, но в обучении это практически не поддается использованию, потому что все индивидуально.
Про хорошо усвоенные знания мы говорим «разложить по полочкам», а ученые называют это когнитивными схемами. Например, при слове «яблоко» сразу вспоминается его цвет, вкус или другие ассоциации, это всезвенья одной схемы. Выяснилось, что очень важно, чтобы при обучении полученная информация прикреплялась к уже существующим когнитивным схемам, тогда она поддается быстрому запоминанию. Существует старое, но довольно любопытное представление перцептивного цикла, предложенного когнитивным психологом Ульриком Найссером. Его идея заключается в том, что каждый раз при узнавании новой информации, она становится объектом, который встраивается в схему и далее запускается процесс исследования других объектов, также предполагаемо интегрированных. Так и выглядит перцептивный цикл: объект-схема-исследование. А с точки зрения соединения информация в одну схему важны ассоциации и хотя бы условное родство. Если замечены хоть какие-то связи, это станет достаточным основанием для объединения. Но связи можно рассмотреть еще и с точки зрения организации работы мозга, так как компактность мозга позволяет отделам, хранящим информацию, быть неплохо связанными между собой. Например, речевая информация (слово яблока) содержится в семантическом центре, дальше связи идут к зрительной коре, где хранится образ, и дополнительно могут быть связи с теменной долей, отвечающей за ощущения. Таким образом, физиологически это множество связанных между собой нейронов, которые содержат научения и ассоциативные схемы. Хороший пример такой работы – это мнемоника. С детства мы запоминаем подсказки «каждый охотник желает знать где сидит фазан» и эти мнемонические коды зарекомендовали себя очень надежными. Но нужно знать, на каком этапе сохранения памяти лучше всего применять мнемотехники. Человек обладает трехкомпонентной моделью памяти. Изначально информация попадает в ультракратковременную память буквально на доли сотые доли секунд, обычно это информация от органов чувств. Если мозг обращает на нее внимание, то она переходит дальше в кратковременную память, где организовывается в более компактные структуры с как раз с помощью мнемоники.
Помимо этого, Софико Шеварднадзе и Полина Кривых обсудили такие явления, как уникальность музыкальной памяти, и попробовали найти ответы на вопросы, чем обусловлено забывание? Обладает ли магией число семь? Как запахи связаны с ассоциациями? Можно ли в обучении применять эффект Зейгарник? И как войти в состояние потока и инсайта? О каких еще необычных свойствах памяти вы бы хотели узнать? Предлагайте свои темы в комментариях.