Зрительная память описывает взаимосвязь между перцептивной обработкой и кодированием , хранением и извлечением результирующих нейронных представлений. Зрительная память возникает в широком диапазоне времени, от движений глаз до нескольких лет, необходимых для визуальной навигации к ранее посещенному месту. [1] Зрительная память — это форма памяти, которая сохраняет некоторые характеристики наших чувств, относящиеся к зрительному опыту. Мы способны помещать в память визуальную информацию, которая в мысленном образе напоминает предметы, места, животных или людей. Опыт зрительной памяти также называют мысленным взором , с помощью которого мы можем извлечь из нашей памяти мысленный образ исходных объектов, мест, животных или людей. [1] Зрительная память — одна из нескольких когнитивных систем, которые представляют собой взаимосвязанные части, которые в совокупности образуют человеческую память. [2] Виды палинопсии , сохранения или повторения зрительного образа после удаления раздражителя , представляют собой дисфункцию зрительной памяти. [3]
У людей области, специализирующиеся на зрительном распознавании объектов в вентральном потоке , имеют более низкое расположение в височной коре , тогда как области, специализирующиеся на зрительно-пространственном расположении объектов в дорсальном потоке, имеют более высокое расположение в теменной коре . Однако гипотеза этих двух потоков, хотя и полезна, представляет собой упрощение зрительной системы, поскольку два потока поддерживают взаимосвязь на всем своем ростральном пути.
Задняя теменная кора — это часть теменной доли , которая управляет мысленными образами и объединяет сенсорные и моторные части мозга.
Большинство экспериментов подчеркивает роль задней теменной коры человека в зрительной рабочей памяти и внимании. Поэтому нам необходимо четко отделить зрительную память и внимание от процессов, связанных с планированием целенаправленного двигательного поведения.
Мы можем удержать в уме лишь небольшую часть визуальной сцены. Эти мысленные представления хранятся в зрительной кратковременной памяти. [4] Активность задней теменной коры тесно коррелирует с ограниченным количеством информации о сцене, которая может храниться в зрительной кратковременной памяти. [4] Эти результаты позволяют предположить, что задняя теменная кора является ключевым нейронным локусом нашего обедненного ментального представления визуального мира. [4]
Задняя кора может действовать как хранилище с ограниченной емкостью для представления зрительной сцены, а лобная/префронтальная кора может быть необходима для консолидации и /или поддержания этого хранилища, особенно во время длительных интервалов хранения.
В каждом полушарии головного мозга имеется зрительная кора , большая часть которой расположена в затылочной доле . Зрительная кора левого полушария получает сигналы преимущественно от правого поля зрения, а правая зрительная кора — преимущественно от левого поля зрения, хотя каждая кора получает значительный объем информации также и из ипсилатерального поля зрения. Зрительная кора также получает информацию из подкорковых областей, таких как латеральное коленчатое тело , расположенное в таламусе. Однако многочисленные данные указывают на то, что идентичность и местоположение объекта преимущественно обрабатываются в вентральном (затылочно-височном) и дорсальном (затылочно-теменной) кортикальных зрительных потоках соответственно. [4] Сравнение rCBF во время выполнения двух задач снова выявило различия между вентральными и дорсальными путями. [4]
Дорсальный путь потока в основном участвует в зрительно-пространственном расположении объектов во внешнем мире и в просторечии также известен как путь «где». Дорсальный путь потока также участвует в управлении движениями (например, в достижении объекта в пространстве) и, следовательно, участвует в анализе движения объектов в дополнение к их пространственному расположению.
Дорсальный путь потока начинается с чисто зрительной информации в затылочной доле, а затем эта информация передается в теменную долю для функций пространственного осознания. В частности, задняя теменная кора необходима для «восприятия и интерпретации пространственных отношений, точного изображения тела и обучения задачам, связанным с координацией тела в пространстве». [5]
Путь вентрального потока в основном участвует в распознавании объектов и в просторечии известен как путь «что». Он связан с медиальной височной долей (которая участвует в хранении долговременных воспоминаний), лимбической системой (которая регулирует эмоции) и дорсальным путями потока (который участвует в зрительно-пространственном расположении и движении объектов). ). Следовательно, путь вентрального потока занимается не только распознаванием объектов внешнего мира, но также эмоциональным суждением и анализом этих объектов.
Путь вентрального потока начинается с чисто зрительной информации в первичной зрительной коре (затылочной доле), а затем эта информация передается в височную долю.
Затылочные доли , расположенные в задней части мозга, получают и обрабатывают визуальную информацию. Затылочные доли также обрабатывают цвета и формы. В то время как правая затылочная доля интерпретирует изображения из левого зрительного пространства, левая затылочная доля интерпретирует изображения из правого зрительного пространства. Повреждение затылочных долей может необратимо повредить зрительное восприятие [6].
Поражение затылочной доли характеризуется потерей зрительных способностей и неспособностью различать цвета — важными процессами зрительной памяти.
Кратковременная зрительная память — это способность удерживать в уме небольшой объем зрительной информации в активном, легкодоступном состоянии в течение короткого периода времени (обычно не более 30 секунд). Хотя кратковременная зрительная память необходима для выполнения широкого спектра перцептивных и когнитивных функций и поддерживается обширной сетью областей мозга, ее емкость сильно ограничена. [4]
Хранение кратковременной зрительной памяти опосредовано особыми механизмами задней части мозга, так что емкость определяется как фиксированным количеством объектов, так и их сложностью. [4]
Воспоминание образов из долговременной зрительной памяти связано с увеличением rCBF в различных областях префронтальной коры и передней поясной извилины . [4] Восстановление долговременных зрительных воспоминаний связано с активацией как передней, так и задней височной коры. Задние височные области коры больше связаны с воспроизведением категориально-специфичных аспектов зрительной памяти, тогда как передние области височной коры больше связаны с категориально-независимой зрительной памятью. [7]
Тест Бентона на зрительное восприятие представляет собой оценку зрительного восприятия и способностей зрительной памяти . [8] Более 50 лет проверенного клинического применения являются основой теста визуального удержания Бентона. [8] Этот тест доказал свою чувствительность к нарушениям чтения , невербальным нарушениям обучаемости , черепно-мозговым травмам , синдрому дефицита внимания , болезни Альцгеймера и другим формам деменции . [8] Во время тестирования участникам на 10 секунд предъявляются 10 карточек с уникальным дизайном на каждой. [9] По истечении времени участников просят немедленно воспроизвести рисунки с каждой карточки, используя свою зрительную память. [9] На втором этапе участников просят скопировать каждый из 10 дизайнов карточек, пока они находятся на виду. [9] Результаты участников по каждому заданию затем оцениваются и распределяются по шести категориям; упущения, искажения , сохранения, повороты , смещения и ошибки в размерах. [9] Чем дальше результаты участника отклоняются от средних значений, указанных в руководстве по тесту Бентона на зрительную память, тем хуже оценивается способность участника к зрительной памяти. [9] Тест Бентона на зрительное восприятие оказался обобщаемым тестом, который можно точно применять к участникам в возрасте от 8 лет, [8] и без гендерного эффекта. [9] Некоторые исследования показали значительную взаимосвязь пола и образования , указывающую на то, что возрастное снижение показателей зрительной памяти может быть более заметным у людей с более низким уровнем образования . [9]
Исследования нейровизуализации сосредоточены на нейронных сетях , участвующих в зрительной памяти , с использованием методов, предназначенных для активации областей мозга, участвующих в кодировании , хранении и воспроизведении . Эти исследования включают использование одного или нескольких типов методов визуализации мозга , предназначенных для измерения времени или активации в мозге. Данные, собранные в ходе исследований нейровизуализации, дают исследователям возможность визуализировать, какие области мозга активируются при выполнении конкретных задач когнитивной зрительной памяти. С помощью устройств визуализации мозга исследователи могут дополнительно исследовать производительность памяти, выходя за рамки стандартных тестов, основанных на точном времени отклика и активации.
Сначала определяется уровень активации мозга в состоянии покоя, чтобы сформировать контрольный или «базовый уровень» для измерения. [10] Субъектам завязывают глаза и просят лежать неподвижно, одновременно устраняя любые визуальные образы, присутствующие в их воображении . [10] Эти инструкции предназначены для минимизации активации областей мозга, участвующих в зрительной памяти, для формирования истинного состояния покоя мозга. [10] После завершения сканирования формируется контрольный элемент, который можно сравнить с активированными участками мозга при выполнении задач на зрительную память. [10]
Во время кодирования участники обычно подвергаются воздействию от 1 до 10 визуальных паттернов при подключении к устройству визуализации мозга. [11] Поскольку субъект кодирует зрительные образы, исследователи могут напрямую наблюдать за активацией областей, участвующих в кодировании зрительной памяти. [10] Во время вспоминания испытуемым снова необходимо убрать все зрительные стимулы с помощью темной комнаты или завязать глаза, чтобы не мешать активации других зрительных областей мозга. [10] Испытуемых просят ясно вспомнить каждое изображение мысленным взором. Вспоминая изображения, исследователи могут видеть области, активированные задачей зрительной памяти. Сравнение «базового» состояния элемента управления с активированными областями во время задачи на зрительную память позволяет исследователям увидеть, какие области используются во время зрительной памяти.
Зрительно-пространственный блокнот является частью модели рабочей памяти Бэддели и Хитча . Он отвечает за временное хранение визуальной и пространственной информации, которая в данный момент используется или кодируется . Она рассматривается как трехмерная когнитивная карта , которая содержит пространственные характеристики того, где находится человек, и визуальные изображения области или объекта, на котором он концентрируется . [12] Он используется в таких задачах, как мысленное манипулирование изображениями, когда человек представляет, как бы выглядел реальный объект, если бы его каким-либо образом изменили (повернули, перевернули, переместили, изменили цвет и т. д.). Он также отвечает за представление того, насколько ярким является изображение. Яркое изображение — это изображение, сенсорные детали которого у вас есть высокий потенциал . Зрительно-пространственный блокнот отвечает за сохранение визуальных и пространственных качеств яркого изображения в вашей рабочей памяти, а степень яркости напрямую зависит от ограничений блокнота. [13]
Эйдетическая память — это способность с высокой точностью в течение нескольких минут вспоминать изображения, звуки или объекты из памяти без использования мнемотехники. Встречается у небольшого числа детей и обычно не встречается у взрослых. [14]
Концепция фотографической памяти в популярной культуре — когда, например, кто-то может бегло взглянуть на страницу текста, а затем идеально воспроизвести ее по памяти — это не то же самое, что видеть эйдетические изображения, и никогда не было продемонстрировано существование фотографической памяти. [14] [15]
Иконическая память — это зрительная часть системы сенсорной памяти . Иконическая память отвечает за зрительную подготовку , поскольку работает очень быстро и неосознанно . Иконическая память распадается очень быстро, но содержит очень яркие образы окружающих раздражителей. [16]
Пространственная память — это знания человека об окружающем его пространстве и своем местонахождении в нем. Он также включает в себя все воспоминания об областях и местах, а также о том, как добраться до них и обратно. Пространственная память отличается от объектной памяти и задействует разные части мозга . Пространственная память задействует дорсальные части мозга, а точнее гиппокамп . Однако часто оба типа памяти используются вместе, например, когда вы пытаетесь вспомнить, куда вы положили потерянный предмет. Классическим тестом на пространственную память является задание Корси на постукивание блоков , в котором инструктор нажимает на серию блоков в случайном порядке , а участник пытается подражать им. Количество блоков, которые они могут использовать до того, как производительность в среднем упадет , называется их диапазоном Корси. Пространственная память используется всегда, когда человек двигает какой-либо частью своего тела; поэтому она обычно более уязвима к распаду , чем объектная память. [13]
Память объекта включает в себя обработку таких характеристик объекта или материала, как текстура , цвет, размер и ориентация . Он перерабатывается главным образом в вентральных отделах мозга . Несколько исследований показали, что в среднем большинство людей могут вспомнить до четырех предметов, каждый из которых имеет набор из четырех различных визуальных качеств. Это отдельная система пространственной памяти , на которую не влияют пространственные задачи. [17]
Зрительная память не всегда точна и может быть введена в заблуждение внешними условиями. Это можно увидеть в исследованиях, проведенных Элизабет Лофтус и Гэри Уэллсом. В одном исследовании Уэллса люди подвергались вводящей в заблуждение информации после того, как стали свидетелями какого-либо события; Затем их проверили на способность запоминать подробности этого события. Их выводы включали: когда им давали дезинформацию, которая противоречила увиденному событию, они были менее способны вспомнить эти детали; и не имело значения, была ли дезинформация предоставлена до или после события, засвидетельствованного свидетелем. [18] Кроме того, зрительная память может быть подвержена различным ошибкам памяти , которые влияют на точность.
«Мы не храним и не извлекаем слова, основываясь на зрительной памяти». «Наша фонологическая система хранения данных является основой словесной памяти/распознавания слов». -Доктор. Килпатрик (Оборудованный для успешного чтения).
Зрительная память в академической среде предполагает работу с картинками, символами, цифрами, буквами и особенно словами. Учащиеся должны уметь смотреть на слово, формировать в уме образ этого слова и иметь возможность позже вспомнить его внешний вид. Когда учителя вводят новое словарное слово, обычно они пишут его на доске , просят детей произнести его, прочитать, а затем использовать в предложении. Затем слово стирается с доски. Учащиеся с хорошей зрительной памятью позже узнают это же слово в своих книгах или других текстах и смогут вспомнить внешний вид слова, чтобы написать его. [19]
Дети , у которых не развиты навыки зрительной памяти, не могут легко воспроизвести последовательность зрительных стимулов. Они часто испытывают трудности с запоминанием общего внешнего вида слов или буквенной последовательности слов для чтения и написания. [19]
Результаты, касающиеся сна и зрительной памяти, оказались неоднозначными. Исследования показали повышение работоспособности после сна по сравнению с тем же периодом бодрствования. Следствием этого является то, что во время сна происходит медленный автономный процесс, который усиливает и улучшает след памяти. [20] Дальнейшие исследования показали, что тихий отдых приносит те же преимущества в обучении, что и сон. Было обнаружено, что воспроизведение происходит во время спокойного бодрствования после тренировки, а также во время сна. В недавнем исследовании, в котором выполнялась задача визуального поиска, было обнаружено, что спокойный отдых или сон необходимы для увеличения количества ассоциаций между конфигурациями и целевыми местоположениями, которые можно изучить в течение дня. [20] Реактивация во сне наблюдалась только после интенсивного обучения грызунов знакомым задачам. Он быстро рассеивается; он также составляет небольшую долю от общей зарегистрированной активности во сне. [20] Также было обнаружено, что существуют гендерные различия между мужчинами и женщинами в отношении зрительной памяти и сна. В исследовании, в котором проверялись сон и память на изображения, было обнаружено, что дневной сон способствует сохранению исходной памяти, а не памяти предметов у женщин. повышенная узнаваемость. [21] Причины этого могут быть связаны с разными следами памяти, возникающими в результате разных стратегий кодирования, а также с разными электрофизиологическими изменениями во время дневного сна. [21]
Повреждение головного мозга — еще один фактор, влияющий на зрительную память. Нарушение памяти влияет как на новый, так и на знакомый опыт. Плохая память после повреждения мозга обычно считается результатом потери или недоступности информации. [22] Предполагается, что такое ухудшение связано с неправильной интерпретацией ранее встреченной информации как новой. [22] В экспериментах по проверке памяти распознавания объектов у крыс было обнаружено, что ухудшение памяти может быть противоположным, что существует тенденция относиться к новому опыту как к знакомому. Возможным решением этого нарушения может быть использование процедуры ограничения зрения, которая уменьшает помехи. [22]
Исследования показали, что с возрастом , с точки зрения кратковременной зрительной памяти, время просмотра и сложность задач влияют на производительность. Когда возникает задержка или когда задача сложная, отзыв снижается. [23] В исследовании, проведенном с целью определить, вызвана ли зрительная память у пожилых людей с возрастным снижением зрения характеристиками памяти или зрительными функциями, были изучены следующие факторы: взаимосвязь между возрастом, зрительной активностью, зрительной и вербальной памятью в 89 сообществах. жилые волонтеры в возрасте 60–87 лет. Выводы заключались в том, что влияние зрения не было специфичным для зрительной памяти. [24] Таким образом, было обнаружено, что зрение коррелирует с общей функцией памяти у пожилых людей и не зависит от модальности.
С возрастом качество пространственных конфигураций ухудшается. В задаче по хранению и объединению двух разных пространственных конфигураций в одну новую молодые люди превзошли пожилых людей. [25] Зрение также влияет на производительность. Зрячие участники превзошли слабовидящих независимо от метода тестирования. Это говорит о том, что зрение имеет тенденцию формировать общие супрамодальные механизмы памяти. [25]
Исследования показали, что алкоголь оказывает влияние на зрительную память. В недавнем исследовании зрительная рабочая память и ее нейтральные корреляты оценивались у студентов университетов, которые регулярно употребляют большое количество алкоголя. [26] Результаты показали, что при злоупотреблении алкоголем могут наблюдаться функциональные изменения в процессах распознавания рабочей памяти. Это говорит о том, что нарушение функции префронтальной коры может возникнуть у злоупотребляющих алкоголем в раннем возрасте.
Другое исследование, проведенное в 2004 году [27], изучало уровень реакции на алкоголь и реакцию мозга во время зрительной рабочей памяти. В этом исследовании изучалась нейронная корреляция низкого уровня реакции на алкоголь с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии во время сложной задачи на зрительную память. Результаты показали, что молодые люди, которые сообщают, что им нужно больше алкоголя, чтобы почувствовать эффект, демонстрируют более высокие уровни реакции мозга во время зрительной рабочей памяти. Это говорит о том, что способность человека приспосабливаться к когнитивной обработке снижается, они менее способны адаптировать когнитивную обработку к контекстуальной обработке. требует. [27]
Галлюцинаторная палинопсия, представляющая собой нарушение зрительной памяти, вызвана поражением коры заднего зрительного пути и судорогами , чаще всего в недоминантной теменной доле. Фокальная гиперактивность вызывает стойкую активацию нейронной цепи зрительной коры и гиппокампа, которая кодирует объект или сцену, уже находящуюся в зрительной памяти. «Все симптомы галлюцинаторной палинопсии возникают одновременно у пациента с одним поражением, что подтверждает имеющиеся данные о том, что объекты, особенности и сцены являются единицами зрительной памяти, возможно, на разных уровнях обработки. Это намекает на нейроанатомическую интеграцию в создании зрительной памяти. и хранение». [3] Изучение изменений возбудимости, связанных с палинопсией у мигреней, может дать представление о механизмах кодирования зрительной памяти. [28]
Одной из распространенных групп людей, имеющих проблемы со зрительной памятью, являются дети с ограниченными возможностями чтения . Часто считалось, что инвалидность возникает из-за неспособности воспринимать буквы написанного слова в правильном порядке. Однако исследования показывают, что более вероятно, что это вызвано неспособностью кодировать и обрабатывать правильный порядок букв в слове. [29] Это означает, что ребенок воспринимает слово так же, как и любой другой человек, однако его мозг, похоже, не запоминает визуальные характеристики слова. Хотя изначально было обнаружено, что дети с ограниченными возможностями чтения имеют зрительную память, сравнимую с теми, у кого нет проблем с чтением, было обнаружено, что более специфическая часть системы зрительной памяти вызывает нарушения чтения.
Эти части представляют собой системы устойчивой и временной обработки изображений . [29] Устойчивая система отвечает за мелкие детали, такие как распознавание слов и букв, и очень важна для кодирования слов в правильном порядке. Переходная система отвечает за контроль движений глаз и обработку визуальной среды вокруг нас. Когда эти два процесса не работают синхронно, это может привести к проблемам с чтением . Это было проверено на том, что дети с нарушениями чтения и без них выполняли задания, связанные с переходными системами, с которыми дети с нарушениями чтения справились очень плохо. При патологоанатомическом исследовании мозга людей с ограниченными возможностями чтения также было обнаружено , что у них меньше нейронов и связей в областях, представляющих переходные зрительные системы. [29] Однако ведутся споры о том, является ли это единственной причиной нарушений чтения, синдром скотопической чувствительности , дефицит вербальной памяти и орфографических знаний являются другими предполагаемыми факторами. [29]
Дефицит зрительной памяти также может быть вызван заболеванием и/или травмой головного мозга . Это может привести к потере пациентом пространственной памяти и/или зрительной памяти на определенные вещи. Например, пациентка «LE» получила повреждение головного мозга , и ее способность рисовать по памяти была серьезно снижена, в то время как ее пространственная память осталась нормальной. У других пациентов наблюдается обратное: память на цвета и формы не нарушена, но пространственная память на ранее известные места сильно нарушена. [30] Эти тематические исследования показывают, что эти два типа зрительной памяти расположены в разных частях мозга и несколько не связаны с точки зрения функционирования в повседневной жизни.