Процедурная память — это тип имплицитной памяти ( бессознательной , долговременной памяти), которая помогает выполнять определенные типы задач без осознанного понимания предыдущего опыта .
Процедурная память направляет процессы, которые мы выполняем, и чаще всего находится ниже уровня сознательного понимания. При необходимости процедурные воспоминания автоматически извлекаются и используются для выполнения интегрированных процедур, задействованных как в когнитивных , так и в двигательных навыках , от завязывания шнурков до чтения и управления самолетом. Процедурные воспоминания доступны и используются без необходимости сознательного контроля или внимания.
Процедурная память создается посредством процедурного обучения или повторения сложной деятельности снова и снова, пока все соответствующие нейронные системы не начнут работать вместе, чтобы автоматически производить деятельность. Неявное процедурное обучение необходимо для развития любого двигательного навыка или когнитивной деятельности.
Различие между процедурной и декларативной системами памяти впервые было исследовано и понято с помощью простой семантики . Психологи и философы начали писать о памяти более двух столетий назад. «Механическая память» была впервые отмечена в 1804 году Мэном де Бираном . Уильям Джеймс в своей знаменитой книге « Принципы психологии» (1890) предположил, что существует разница между памятью и привычкой. Когнитивная психология игнорировала влияние обучения на системы памяти в свои ранние годы, и это значительно ограничивало исследования, проводимые в области процедурного обучения вплоть до 20-го века. [1] На рубеже веков появилось более четкое понимание функций и структур, участвующих в процессах приобретения, хранения и извлечения процедурной памяти.
Макдугалл [ кто? ] (1923) первым провел различие между явной и неявной памятью. В 1970-х годах в литературе по искусственному интеллекту были выделены процедурные и декларативные знания . Исследования 1970-х годов разделились и двинулись в сторону двух областей работы: одна была сосредоточена на исследованиях животных, а другая - на пациентах с амнезией. Первое убедительное экспериментальное доказательство диссоциации между декларативной памятью («знание что») и недекларативной или процедурной («знание как») памятью было получено от Милнера (1962), который продемонстрировал, что пациент с тяжелой амнезией Генри Молисон , ранее известный как пациент HM, мог научиться навыку координации рук и глаз (зеркальное рисование) при отсутствии каких-либо воспоминаний о том, что он практиковал эту задачу раньше. Хотя это открытие указывало на то, что память не состоит из одной системы, расположенной в одном месте мозга, в то время другие согласились, что двигательные навыки, вероятно, являются особым случаем, который представляет собой менее когнитивную форму памяти. Однако, путем уточнения и улучшения экспериментальных мер, были проведены обширные исследования с использованием пациентов с амнезией с различными локализациями и степенями структурных повреждений. Расширенная работа с пациентами с амнезией привела к выводу, что они были способны сохранять и изучать задачи, отличные от двигательных навыков. Однако эти выводы имели недостатки в том, как их воспринимали, поскольку пациенты с амнезией иногда не дотягивали до нормального уровня производительности, и поэтому амнезия рассматривалась как строго дефицит извлечения. Дальнейшие исследования с пациентами с амнезией обнаружили более широкую область нормально функционирующей памяти для навыков. Например, используя задачу чтения зеркала, пациенты с амнезией показали производительность с нормальной скоростью, хотя они не могли вспомнить некоторые слова, которые они читали. В 1980-х годах было много открытий об анатомии физиологии механизмов, участвующих в процедурной памяти. Мозжечок , гиппокамп , неостриатум и базальные ганглии были идентифицированы как участвующие в задачах приобретения памяти. [2]
Модели рабочей памяти в первую очередь фокусировались на декларативной памяти, пока Оберауер не предположил, что декларативная и процедурная память могут обрабатываться по-разному в рабочей памяти. [3] Считается, что модель рабочей памяти делится на два подкомпонента: один отвечает за декларативную, а другой представляет процедурную память. [4] [5] Эти два подраздела считаются в значительной степени независимыми друг от друга. [6] Также было установлено, что процесс выбора может быть очень схожим по своей природе при рассмотрении любой модальности рабочей памяти. [7]
Приобретение навыка требует практики . Однако простое повторение задачи само по себе не гарантирует приобретение навыка. Приобретение навыка достигается, когда наблюдаемое поведение изменилось из-за опыта или практики. Это известно как обучение и не поддается непосредственному наблюдению. [8] Модель обработки информации, которая включает эту идею опыта, предполагает, что навыки развиваются из взаимодействия четырех компонентов, являющихся центральными для обработки информации. [8] Эти компоненты включают: скорость обработки, скорость, с которой информация обрабатывается в нашей системе обработки; широту декларативных знаний, размер фактического хранилища информации человека; широту процедурного навыка, способность выполнять фактический навык; и способность обработки, синоним рабочей памяти. Способность обработки важна для процедурной памяти, потому что через процесс процедурализации человек сохраняет процедурную память. Это улучшает использование навыка, связывая внешние сигналы с соответствующими ответами.
Одна из моделей понимания приобретения навыков была предложена Фиттсом (1954) и его коллегами. Эта модель предполагала, что обучение возможно посредством завершения различных стадий. В число стадий входят:
На этом этапе в модели приобретения навыков Фиттса (1954) индивидуумы приходят к пониманию того, из чего состоит наблюдаемый навык. Внимание на этом этапе процесса имеет важное значение для приобретения навыка. Этот процесс включает в себя разбиение желаемого навыка, который необходимо изучить, на части и понимание того, как эти части объединяются в единое целое для правильного выполнения задачи. Способ, которым индивидуум организует эти части, известен как схемы . Схемы важны для управления процессом приобретения, а способ, которым индивидуум приходит к выбору схем, описывается метапознанием . [9] [10]
Ассоциативная фаза модели Фиттса (1954) включает в себя повторную практику индивидуумов до тех пор, пока не возникнут закономерности реагирования. На этом этапе модели действия навыка становятся изученными (или автоматизированными ), поскольку неэффективные действия отбрасываются. Сенсорная система индивидуума приобретает точные пространственные и символические данные, необходимые для завершения навыка. Способность отличать важные стимулы от неважных имеет решающее значение на этом этапе модели. Считается, что чем больше количество важных стимулов, связанных с задачей, тем больше времени потребуется для завершения этой фазы модели. [9] [10]
Это заключительная фаза в модели Фиттса (1954), и она включает в себя совершенствование приобретения навыка. Способность отличать важные стимулы от неважных становится быстрее, и требуется меньше мыслительного процесса, поскольку навык стал автоматизированным. Важным для этой фазы модели является опыт и фактический запас знаний для наблюдаемого навыка. [9] [10]
Другая модель понимания приобретения навыков через процедурную память была предложена Тадлоком (2005). [11] Эта модель существенно отличается от взгляда Фиттса 1954 года тем, что она не требует сознательного понимания компонентов навыка. Вместо этого от учащегося требуется только поддерживать в сознательном сознании концепцию желаемого результата. Тадлок успешно применил этот взгляд к исправлению чтения (Скотт и др., 2010 [12] ). Вовлеченные этапы включают:
Этапы повторяются снова и снова, пока обучающийся не построит или не переделает нейронную сеть для соответствующего и точного управления деятельностью без сознательной мысли. Контекст для этого представления аналогичен тому, как работает физиотерапия, чтобы помочь пациентам с травмой мозга восстановить утраченные функции. Пациент сохраняет желаемый результат (например, контроль над движением руки), делая повторные попытки, без осознанного понимания нейронной активности, необходимой для движения руки. Пациент продолжает делать попытки, пока движение не будет достигнуто. В случае травмы мозга, насколько достигнут прогресс, зависит от степени травмы и «ментальной силы» или «силы воли», применяемой человеком. У большинства людей с проблемами чтения мозг не затронут травмой мозга, но отрицательно затронут неопределенной проблемой с ранним обучением в области чтения. Поскольку мозг в остальном здоров, Тэдлок использовал высокоструктурированные методы, связанные с прогностическим циклом, для успешной реабилитации людей с легкими и тяжелыми проблемами чтения (включая дислексию). [ необходима цитата ]
Практика может быть эффективным способом изучения новых навыков, если задействовано знание результата, более известное как обратная связь . [13] [14] Существует наблюдаемое явление, известное как степенной закон обучения , которое предсказывает скорость приобретения навыка со временем практики. Степенной закон обучения гласит, что обучение происходит с самой высокой скоростью в начале, а затем резко снижается. Скорость, с которой практика теряет свою способность оттачивать выполнение, не зависит от отрабатываемого навыка и типа животного, обучающегося этому навыку. Например, участники исследования скорости чтения сделали самый большой скачок в первые дни эксперимента, в то время как дополнительные дни практики показали лишь небольшое улучшение. [15]
Закон силы обучения можно преодолеть, если субъекту показать более эффективный способ выполнения задачи. Испытуемому показали фильм, сравнивающий его выполнение задачи, ударяя по цели как можно быстрее, с известным способом минимизации времени удара. Хотя субъект достиг предела своей способности совершенствоваться посредством практики, как предсказывал закон силы обучения, просмотр фильма привел к прорыву в его способности, который бросил вызов закону силы обучения. Просмотр фильма является примером наблюдательного обучения , которое эффективно дает зрителю новые воспоминания о технике, на которую он может опираться для своего будущего выполнения задачи. [16]
Устройство, используемое для изучения навыков визуально-моторного слежения и координации рук и глаз , требующее от участника следить за движущимся объектом с помощью курсора [17] или использовать стилус для отслеживания цели на экране компьютера или поворотном столе. [18] В версии с экраном компьютера участник следует за точкой на круговой траектории, как показано ниже. [19]
Задача ротора преследования — это простой чисто визуально-моторный тест слежения, который показывает стабильные результаты в пределах возрастных групп. [20] Он отображает измерение процедурной памяти, а также демонстрирует мелкую моторику участника . Задача ротора преследования проверяет мелкую моторику, которая контролируется двигательной корой, проиллюстрированной зеленым сектором ниже.
[21] Затем результаты рассчитываются по времени нахождения участника на объекте и времени без него. Участники с амнезией не показывают никаких нарушений в этой двигательной задаче при тестировании в более поздних испытаниях. Однако, по-видимому, на нее влияют недостаток сна и употребление наркотиков. [22]
Это задание подразумевает, что участники сохраняют и изучают процедурные навыки, которые оценивают специфическую память для процедурно-моторных навыков. [23] Эти навыки измеряются путем наблюдения за скоростью и точностью способности участника сохранять и приобретать новые навыки. Время реакции — это время, которое требуется участнику, чтобы отреагировать на указанный сигнал, представленный ему. [24] Участники с болезнью Альцгеймера и амнезией демонстрируют длительное время сохранения, что указывает на то, что они способны сохранять навык и демонстрировать эффективное выполнение задачи в более поздний момент времени. [24]
Это задание более конкретно рассматривает интеграцию чувств, поскольку это визуально-моторный тест, в котором участники изучают новый двигательный навык, включающий координацию рук и глаз. [21] Приведены доказательства для процедурной памяти, поскольку участники с амнезией способны изучать и сохранять эту задачу. Рисование изображения — это работа вашей процедурной памяти; как только вы поймете, как нарисовать изображение в зеркале, у вас не возникнет никаких трудностей во второй раз. Люди с болезнью Альцгеймера не могут вспомнить навыки, приобретенные в задании по обводке зеркала, но они приобретают способность к процедурному выполнению, несмотря на это. [24]
В частности, эта задача использует экспериментальный анализ прогноза погоды. В качестве задачи обучения вероятности участник должен указать, какую стратегию он использует для решения задачи. Это когнитивно-ориентированная задача, которая изучается процедурным образом. [24] Она разработана с использованием многомерных стимулов, поэтому участникам дается набор карточек с формами, а затем они должны предсказать результат. После того, как прогноз сделан, участники получают обратную связь и делают классификацию на основе этой обратной связи. [25] Например, участнику можно показать один шаблон, а затем попросить предсказать, указывает ли шаблон на хорошую или плохую погоду. Фактический результат погоды будет определяться вероятностным правилом, основанным на каждой отдельной карте. Участники с амнезией изучают эту задачу во время обучения, но у них ухудшается контроль над последующим обучением. [25]
Задания на реакцию выбора использовались для оценки рабочей памяти. [26] Было установлено, что они полезны для оценки процедурной рабочей памяти, поскольку просят участников следовать правилам стимул-реакция. [27]
Существует несколько факторов, которые способствуют исключительному выполнению навыка: объем памяти, [28] [29] структуры знаний, [30] способности решения проблем, [31] и способности к вниманию. [32] Все они играют ключевые роли, каждый со своей собственной степенью важности, основанной на требуемых процедурах и навыках, контексте и предполагаемых целях выполнения. Использование этих индивидуальных способностей для сравнения того, как эксперты и новички различаются в отношении как когнитивных, так и сенсомоторных навыков, дало богатое представление о том, что делает эксперта превосходным, и наоборот, каких видов механизмов не хватает новичкам. Данные свидетельствуют о том, что часто упускаемым из виду условием совершенства навыка являются механизмы внимания, участвующие в эффективном использовании и развертывании процедурной памяти во время выполнения навыков в реальном времени. Исследования показывают, что на раннем этапе обучения навыку выполнение контролируется набором неинтегрированных процедурных шагов, которые хранятся в рабочей памяти и выполняются один за другим в пошаговой манере. [33] [34] [35] Проблема в том, что внимание — ограниченный ресурс. Поэтому этот пошаговый процесс контроля выполнения задачи занимает емкость внимания, что в свою очередь снижает способность исполнителя сосредоточиться на других аспектах выполнения, таких как принятие решений, мелкая моторика, самоконтроль уровня энергии и «видение поля, льда или корта». Однако с практикой развиваются процедурные знания , которые в значительной степени действуют за пределами рабочей памяти и, таким образом, позволяют навыкам выполняться более автоматически. [34] [36] Это, конечно, оказывает очень положительное влияние на общую производительность, освобождая разум от необходимости внимательно следить и уделять внимание более базовым, механическим навыкам, так что внимание может быть уделено другим процессам. [32]
Хорошо известно, что высоко отработанные, переученные навыки выполняются автоматически; они контролируются в реальном времени, поддерживаются процедурной памятью, требуют небольшого внимания и работают в основном за пределами рабочей памяти . [37] Однако иногда даже опытные и высококвалифицированные исполнители спотыкаются в условиях стресса. Это явление обычно называют удушьем, и оно служит очень интересным исключением из общего правила, согласно которому хорошо усвоенные навыки являются надежными и устойчивыми к ухудшению в широком диапазоне условий. [38] Хотя это и не очень хорошо изучено, широко признано, что основной причиной удушья является давление производительности, которое определяется как тревожное желание выступить очень хорошо в данной ситуации. [38] Удушье чаще всего связано с двигательными навыками, и наиболее распространенные реальные случаи происходят в спорте. Для профессиональных спортсменов, которые хорошо тренированы, характерно удушье в момент и плохое выступление. Однако удушье может произойти в любой области, которая требует высокого уровня производительности, включающего сложные когнитивные, вербальные или двигательные навыки. Теории «самофокусировки» предполагают, что давление увеличивает беспокойство и самосознание по поводу правильного выполнения, что, в свою очередь, вызывает увеличение внимания, уделяемого процессам, непосредственно вовлеченным в выполнение навыка. [38] Это внимание к пошаговой процедуре нарушает хорошо изученное, автоматическое (процедурное) выполнение. То, что когда-то было легким и бессознательным извлечением процедурной памяти, становится медленным и преднамеренным. [36] [39] [40] [41] Данные свидетельствуют о том, что чем более автоматизирован навык, тем более он устойчив к отвлечениям, давлению со стороны выполнения и последующему удушью. Это служит хорошим примером относительной прочности процедурной памяти по сравнению с эпизодической памятью. В дополнение к преднамеренной практике и автоматизации навыков, было показано, что тренировка самосознания помогает уменьшить эффект удушья под давлением. [38]
Если подавление задач, основанных на навыках или ориентированных на координацию, требует давления ситуации, чтобы вызвать повышенное сознательное внимание исполнителя к его или ее процессу исполнения, то обратное также может быть верным. Относительно неизученной областью научных исследований является концепция «восхождения к случаю». Одно из распространенных заблуждений заключается в том, что человек должен быть экспертом, чтобы иметь постоянный успех в условиях давления. Напротив, была выдвинута гипотеза, что неявное знание лишь частично опосредует связь между экспертностью и производительностью. [42] Оно тесно связано с воспринимаемым контролем над задачей и часто может превзойти экспертность, если исполнитель воплощает процедурный комфорт в этой области. Традиционно «восхождение к случаю» или «сцепление» использовалось в отношении спортивных подвигов особого совершенства, учитывая масштаб события, однако в нашей повседневной жизни растет осведомленность об этом явлении. То, как человек действует в обстоятельствах, которые не обязательно влекут за собой немедленные или серьезные последствия, но требуют от исполнителя активного доступа к сознательным механизмам для действия в незнакомой или некомфортной обстановке, является концепцией, которая может оказаться полезной с точки зрения образования в различных дисциплинах и видах деятельности. [43]
Это явление основано на предположении, что уменьшение или отвлечение внимания, уделяемого кодируемому и сохраняемому материалу, снизит качество и количество последующего извлечения этого материала в форме, которая является явной и отчетной. Таким образом, если хорошо усвоенный навык хранится в качестве процедурной памяти, а его извлечение и последующее выполнение в основном бессознательно и автоматически, есть доказательства, показывающие, что явное воспоминание о том, что произошло во время выступления, будет сокращено. [38] Недавний пример прекрасно иллюстрирует эту концепцию. Сразу после гола Сидни Кросби в дополнительное время против США, выигравшего золотую олимпийскую медаль 2010 года для Канады в мужском хоккее с шайбой, репортер TSN взял интервью у Кросби на льду: «Сид, если можешь, просто расскажи нам, как был забит этот гол?» Кросби ответил: «Я на самом деле не помню, я просто выстрелил — думаю, откуда-то отсюда. Это все, что я действительно помню. Думаю, мяч пролетел 5 лунок, но, гм, я этого не видел, если честно». [44]
Было обнаружено, что генетический состав влияет на обучение навыкам и производительность, и, следовательно, играет роль в достижении мастерства. Используя задачу ротора преследования, одно исследование изучало влияние практики на однояйцевых и разнояйцевых близнецов, выросших в разных домах. Поскольку однояйцевые близнецы разделяют 100% своих генов, а разнояйцевые близнецы разделяют 50%, можно было изучить влияние генетического состава на обучение навыкам. Результаты теста задачи ротора преследования стали более идентичными с течением времени для однояйцевых близнецов, тогда как результаты для разнояйцевых близнецов стали более разнородными с практикой. Другими словами, выполнение навыка однояйцевыми близнецами стало ближе к 100% идентичности, в то время как выполнение навыка разнояйцевыми близнецами стало менее идентичным, что предполагает, что 50%-ное различие в генетическом составе отвечает за разницу в выполнении навыков. Исследование показывает, что большая практика приводит к более точному отображению врожденных способностей человека, также известных как талант . Таким образом, некоторые из различий, которые люди демонстрируют после длительной практики, все больше отражают их генетику. Исследование также подтвердило идею о том, что практика улучшает обучение навыкам, показав, что как в идентичных, так и в братских группах большая практика помогла избавиться от неэффективных тенденций, чтобы улучшить выполнение данного навыка. [45] [46] В настоящее время связь между обучением и генетикой ограничивается простым обучением задачам, в то время как связь с более сложными формами обучения, такими как обучение когнитивным навыкам , не была подтверждена. [47]
Дорсолатеральный стриатум связан с приобретением привычек и является основным нейронным клеточным ядром, связанным с процедурной памятью. Соединяющие возбуждающие афферентные нервные волокна помогают в регуляции активности в контуре базальных ганглиев. По сути, от полосатого тела отходят два параллельных пути обработки информации. Оба действуют в противовес друг другу в контроле движения, они позволяют устанавливать связь с другими необходимыми функциональными структурами [ 48] Один путь является прямым, а другой — косвенным, и все пути работают вместе, обеспечивая функциональную нейронную обратную связь. Многие петлевые контуры соединяются обратно в полосатом теле с другими областями мозга; включая контуры из лимбической коры, связанной с эмоциональным центром, вентрального стриатума , связанного с центром вознаграждения , и других важных двигательных областей, связанных с движением. [49] Основной петлевой контур, участвующий в двигательной части навыка процедурной памяти, обычно называется контуром кора-базальные ганглии-таламус-кора. [50]
Полосатое тело уникально, поскольку в нем отсутствуют нейроны, связанные с глутаматом, которые встречаются в большей части мозга. Вместо этого оно классифицируется по высокой концентрации особого типа ингибирующих клеток, связанных с ГАМК, известных как средние шиповатые нейроны . [51] Два ранее упомянутых параллельных пути идут в полосатое тело и из него и состоят из тех же самых специальных средних шиповатых нейронов. Все эти нейроны чувствительны к различным нейротрансмиттерам и содержат множество соответствующих рецепторов, включая дофаминовые рецепторы ( DRD1 , DRD2 ), мускариновые рецепторы (M4) и аденозиновые рецепторы (A2A). Известно, что отдельные интернейроны взаимодействуют с шиповатыми нейронами полосатого тела в присутствии нейротрансмиттера соматической нервной системы ацетилхолина . [52]
Современное понимание анатомии и физиологии мозга предполагает, что пластичность стриарных нейронов позволяет базальным ганглиям взаимодействовать между структурами и функционально участвовать в обработке процедурной памяти. [53]
Известно, что мозжечок играет роль в коррекции движения и в тонкой настройке моторной ловкости, обнаруженной в процедурных навыках, таких как рисование, игра на инструментах и в таких видах спорта, как гольф. Повреждение этой области может помешать правильному повторному обучению двигательным навыкам, и благодаря связанным с этим исследованиям его совсем недавно связали с ролью в автоматизации бессознательного процесса, используемого при обучении процедурному навыку. [54] Новые мысли в научном сообществе предполагают, что кора мозжечка хранит Святой Грааль памяти, то, что исследователи называют «энграммой» или биологическим местом, где живет память. Считается, что первоначальный след памяти формируется здесь между параллельными волокнами и клеткой Пуркинье , а затем перемещается наружу к другим ядрам мозжечка для консолидации. [55]
Лимбическая система — это группа уникальных областей мозга, которые работают вместе во многих взаимосвязанных процессах, связанных с эмоциями, мотивацией, обучением и памятью. Современные представления указывают на то, что лимбическая система разделяет анатомию с компонентом неостриатума, которому уже приписывают основную задачу контроля процедурной памяти. Когда-то считавшийся функционально отдельным, этот жизненно важный участок мозга, находящийся на задней границе полосатого тела, только недавно был связан с памятью и теперь называется зоной маргинального деления (MrD). [56] Говорят, что особый мембранный белок, связанный с лимбической системой, концентрируется в связанных структурах и перемещается к базальным ядрам. Проще говоря, активацию областей мозга, которые работают вместе во время процедурной памяти, можно отслеживать благодаря этому мембранному белку, связанному с лимбической системой, и его применению в молекулярных и иммуногистохимических исследованиях. [57]
Дофамин — один из наиболее известных нейромодуляторов, участвующих в процедурной памяти. Данные свидетельствуют о том, что он может влиять на нейронную пластичность в системах памяти, адаптируя обработку мозгом, когда окружающая среда меняется, и человек затем вынужден делать поведенческий выбор или серию быстрых решений. Он очень важен в процессе «адаптивной навигации», которая помогает различным областям мозга реагировать вместе в новой ситуации, которая имеет много неизвестных стимулов и особенностей. [58] Пути дофамина разбросаны по всему мозгу, и это позволяет осуществлять параллельную обработку во многих структурах одновременно. В настоящее время большинство исследований указывают на мезокортиколимбический путь дофамина как на систему, наиболее связанную с вознаграждением за обучение и психологическим обусловливанием. [59]
Недавние открытия могут помочь объяснить связь между процедурной памятью, обучением и синаптической пластичностью на уровне молекулы. В одном исследовании использовались мелкие животные, у которых отсутствовали нормальные уровни факторов транскрипции семейства CREB , чтобы изучить обработку информации в полосатом теле во время различных задач. Хотя результаты плохо изучены, они показывают, что функция CREB необходима в синапсе для связывания приобретения и хранения процедурной памяти. [60]
Расстройства были важны для понимания систем памяти. Способности памяти и торможения пациентов с различными заболеваниями сыграли важную роль в установлении различия, что долговременная память состоит из разных типов памяти, а именно декларативной памяти и процедурной памяти. Кроме того, они были важны для освещения структур мозга, которые составляют нейронную сеть процедурной памяти.
Текущие исследования показывают, что проблемы с процедурной памятью при болезни Альцгеймера могут быть вызваны изменениями в активности ферментов в областях мозга, интегрирующих память, таких как гиппокамп. Конкретный фермент, связанный с этими изменениями, называется ацетилхолинэстераза (AchE), на который может влиять генетическая предрасположенность в рецепторе мозга иммунной системы, называемом рецептором гистамина H1. Та же самая текущая научная информация также рассматривает, как уровни нейротрансмиттеров дофамина , серотонина и ацетилхолина изменяются в мозжечке пациентов, страдающих этим заболеванием. Современные открытия продвигают идею о том, что гистаминовая система может быть ответственна за когнитивные дефициты, обнаруженные при болезни Альцгеймера, и за потенциальные проблемы с процедурной памятью, которые могут развиться в результате психопатологии . [ 61]
Это заболевание центральной нервной системы, как и многие другие расстройства, связанные с процедурной памятью, включает изменения в связанной подкорковой области мозга, известной как полосатое тело. Эта область и мозговые контуры, тесно взаимодействующие с ней из базальных ганглиев, страдают как структурно, так и на более функциональном уровне у людей, страдающих синдромом Туретта . Современная литература по этой теме предоставляет доказательства того, что существует множество уникальных форм процедурной памяти. Одна из наиболее релевантных для процедурной памяти и наиболее распространенная при синдроме Туретта связана с процессом приобретения навыков, который связывает стимулы с реакцией во время обучающей части процедурной памяти. [62]
Одно исследование показало, что у людей с синдромом Туретта улучшено процессуальное обучение. Было обнаружено, что у людей с синдромом Туретта быстрее обрабатывались процедурные знания и более точно усваивались процедурные навыки, чем у их типично развитых коллег. Другое исследование показало, что у людей с синдромом Туретта наблюдалась более быстрая обработка грамматики, основанной на правилах, чем у типично развитых людей. Существует два возможных объяснения этих результатов. Одно из объяснений заключается в том, что как только человек с синдромом Туретта выучил процедуру, появляется механизм, который поддерживает более ускоренную обработку. Во-вторых, поскольку процедурная память служит для последовательности, а грамматика привлекает последовательность, у людей с синдромом Туретта наблюдалось улучшение грамматической обработки из-за их улучшенной процедурной памяти. [63]
Нейронные системы, используемые процедурной памятью, обычно подвергаются воздействию вируса иммунодефицита человека ; полосатое тело является наиболее пострадавшей структурой. [64] Исследования МРТ даже показали нерегулярность белого вещества и атрофию базальных ганглиев подкорки в этих жизненно важных областях, необходимых как для процедурной памяти, так и для двигательных навыков. [65] Прикладные исследования с использованием различных задач процедурной памяти, таких как вращающееся преследование, трассировка зеркальной звезды и задачи прогнозирования погоды, показали, что ВИЧ-положительные люди справляются хуже, чем ВИЧ-отрицательные участники, что позволяет предположить, что более низкая общая производительность при выполнении задач обусловлена специфическими изменениями в мозге, вызванными болезнью. [66]
Несмотря на то, что болезнь Хантингтона является расстройством, которое напрямую влияет на полосатые области мозга, используемые в процедурной памяти, большинство людей с этим заболеванием демонстрируют иные проблемы с памятью, чем люди с заболеваниями мозга, связанными с полосатым телом. [67] Однако на более поздних стадиях заболевания процедурная память страдает из-за повреждения важных мозговых путей, которые помогают внутренним подкорковым и префронтальным частям коры головного мозга общаться. [68]
Исследования нейровизуализации показывают, что пациенты с ОКР выполняют задачи на процедурную память значительно лучше из-за заметной чрезмерной активации структур полосатого тела мозга, в частности фронтостриатного контура. Эти исследования показывают, что процедурная память у пациентов с ОКР необычно улучшается на ранних стадиях обучения процедурной памяти. [69] Однако другое исследование показало, что люди с ОКР выполняют задачи на процедурную рабочую память не так уж и сильно, как здоровые участники контрольной группы. [27] Различия между двумя исследованиями могут быть связаны с различными тестами на процедурную память, которые использовались, и различными аспектами процедурной рабочей памяти, на которые они могут опираться. В частности, исследование, которое обнаружило улучшение производительности на ранних стадиях процедурной памяти, использовало задачу на ротор преследования, в то время как исследование, которое не обнаружило различий в процедурной памяти между участниками контрольной группы и участниками ОКР, использовало задачу на реакцию выбора.
Известно, что болезнь Паркинсона поражает отдельные области в области лобной доли мозга. Текущая научная информация свидетельствует о том, что проблемы с производительностью памяти, особенно проявляющиеся у пациентов, контролируются необычными фронтостриарными цепями. [70] Пациенты с болезнью Паркинсона часто испытывают трудности с последовательно-специфическими знаниями, которые необходимы на этапе приобретения процедурной памяти. [71] Дополнительные данные свидетельствуют о том, что сети лобных долей связаны с исполнительной функцией и действуют только тогда, когда пациенту предъявляются конкретные задачи. Это говорит нам о том, что фронтостриарные цепи независимы, но способны работать совместно с другими областями мозга, помогая с различными вещами, такими как концентрация внимания или фокусировка. [72]
Исследования МРТ показали, что у пациентов с шизофренией, которые в настоящее время не принимают соответствующие лекарства, скорлупа меньше , часть полосатого тела, которая играет очень важную роль в процедурной памяти. [73] Дальнейшие исследования мозга показывают, что у шизофреников нарушена связь базальных ганглиев с окружающей экстрапирамидной системой, которая, как известно, тесно связана с двигательной системой и координацией движений. [74] Самое последнее мнение заключается в том, что функциональные проблемы в полосатом теле у пациентов с шизофренией недостаточно значительны, чтобы серьезно ухудшить процессуальное обучение, однако исследования показывают, что нарушение будет достаточно значительным, чтобы вызвать проблемы с улучшением производительности при выполнении задания между интервалами практики. [75]
В целом, исследования, касающиеся влияния наркотиков на процедурную память, все еще ограничены. Это ограничение связано с тем, что процедурная память является неявной и, следовательно, ее сложнее проверить, в отличие от декларативной памяти, которая более выражена и, следовательно, является более простой системой памяти для определения эффектов наблюдаемого наркотика.
Хотя эффекты алкоголя были изучены чрезвычайно подробно, даже в отношении памяти, существует ограниченное количество исследований, изучающих влияние алкоголя на процедурную память. Исследования, проведенные Pitel AL et al., показывают, что алкоголизм ухудшает способность приобретать семантические концепции. В этом исследовании, хотя семантические концепции были поняты, процедурная память часто не была автоматизирована. Потенциальной причиной этого открытия является то, что алкоголики используют плохие стратегии обучения по сравнению с неалкоголиками. [76]
Очевидно, что длительное употребление кокаина изменяет структуры мозга. Исследования показали, что структуры мозга, которые немедленно затрагиваются при длительном употреблении кокаина, включают: церебральную гипоперфузию в лобной, перивентрикулярной и височно-теменной долях. [77] Эти структуры играют роль в различных системах памяти. Кроме того, наркотик кокаин вызывает свои желаемые эффекты, блокируя дофаминовые рецепторы DRD1 в полосатом теле, что приводит к повышению уровня дофамина в мозге. [77] Эти рецепторы важны для консолидации процедурной памяти. Эти повышенные уровни дофамина в мозге в результате употребления кокаина аналогичны повышенным уровням дофамина в мозге, обнаруженным у шизофреников. [78] Исследования сравнивали общие дефициты памяти, вызванные обоими случаями, чтобы глубже понять нейронные сети процедурной памяти. Чтобы узнать больше о влиянии дофамина и его роли при шизофрении, см.: дофаминовая гипотеза шизофрении . Исследования с использованием крыс показали, что когда крысам вводят следовые количества кокаина, их системы процедурной памяти испытывают негативное влияние. В частности, крысы не способны эффективно консолидировать обучение двигательным навыкам. [79] Поскольку злоупотребление кокаином связано с плохим процессуальным обучением, исследования показали, что воздержание от кокаина связано с устойчивым улучшением обучения двигательным навыкам (Wilfred et al.).
Большинство психостимуляторов работают, активируя дофаминовые рецепторы, вызывая повышенную концентрацию или удовольствие. Использование психостимуляторов стало более распространенным в медицинском мире для лечения таких состояний, как СДВГ . Было показано, что психостимуляторы сегодня чаще используются среди студентов и других социальных групп как средство для более эффективной учебы или ими злоупотребляют из-за их приятных побочных эффектов. [80] Исследования показывают, что если ими не злоупотреблять, психостимуляторы помогают в приобретении процедурного обучения. Исследования показали, что психостимуляторы, такие как d-амфетамин, способствуют более короткому времени реакции и повышению процедурного обучения по сравнению с контрольными участниками и участниками, которым вводили антипсихотик галоперидол при выполнении процедурных обучающих задач. [81] Хотя улучшения процедурной памяти были очевидны, когда участникам вводили следы психостимуляторов, многие исследователи обнаружили, что процедурная память затрудняется, когда психостимуляторы злоупотребляют. [82] Это вводит идею о том, что для оптимального процедурного обучения уровни дофамина должны быть сбалансированы.
Практика, несомненно, является важным процессом для обучения и совершенствования нового навыка. Более 40 лет исследований показали, что как у людей, так и у животных формирование всех форм памяти значительно улучшается во время сна. Кроме того, у людей сон неизменно помогает развитию процедурных знаний за счет постоянного процесса консолидации памяти, особенно когда сон следует вскоре за начальной фазой приобретения памяти. [83] [84] [85] [86] [87] Консолидация памяти — это процесс, который преобразует новые воспоминания из относительно хрупкого состояния в более прочное и стабильное. Долгое время считалось, что консолидация процедурных воспоминаний происходит исключительно как функция времени, [88] [89] но более поздние исследования показывают, что для определенных форм обучения процесс консолидации усиливается исключительно во время периодов сна. [90] Однако важно отметить, что не любой тип сна достаточен для улучшения процедурной памяти и производительности при выполнении последующих процедурных задач. Фактически, в области двигательных навыков есть данные, показывающие, что никаких улучшений в задачах не наблюдается после короткого сна без быстрого движения глаз (NREM; стадии 2–4), такого как дневной сон. [91] Быстрый сон после периода медленного сна (SWS; объединенная стадия 3 и 4 и самая глубокая форма NREM-сна) оказался наиболее полезным типом сна для улучшения процедурной памяти, особенно когда он происходит сразу после первоначального приобретения навыка. Таким образом, по сути, полная ночь (или день) непрерывного сна вскоре после обучения навыку позволит добиться максимально возможной консолидации памяти. Кроме того, если REM-сон нарушается, не наблюдается никакого прироста в процедурной производительности. [92] Однако одинаковое улучшение будет иметь место независимо от того, был ли сон после практики ночью или днем, при условии, что за SWS следует быстрый сон. Также было показано, что улучшение памяти специфично для усвоенного стимула (т. е. обучение технике бега не перейдет к улучшению производительности в езде на велосипеде). [93] Было обнаружено, что результаты испытуемых в заданиях Wff 'n Proof, [94] [95] [96] « Ханойская башня » [97] и «Зеркало следования» [98] улучшаются после периодов быстрого сна.
Независимо от того, изучается ли навык явно (с вниманием ) или неявно, каждый играет свою роль в эффекте офлайн-консолидации. Исследования показывают, что явное осознание и понимание навыка, изучаемого в процессе приобретения, значительно улучшает консолидацию процедурных воспоминаний во время сна. [99] Это открытие неудивительно, поскольку широко признано, что намерение и осознание во время обучения улучшают приобретение большинства форм памяти.
Язык работает благодаря способности мозга извлекать фрагменты информации из памяти, а затем объединять эти фрагменты в более крупную, более сложную единицу на основе контекста. Последняя часть этого процесса называется унификацией. [100] Результаты нескольких исследований предоставляют доказательства того, что процедурная память отвечает не только за последовательную унификацию, но и за синтаксическую подготовку и грамматическую обработку.
В одном исследовании использовались пациенты с синдромом Корсакова , чтобы показать, что процедурная память подкрепляет синтаксическое праймирование . Хотя у пациентов с синдромом Корсакова наблюдается дефицит декларативной памяти, их недекларативная память сохраняется, что позволяет им успешно выполнять задания синтаксического праймирования, как в исследовании. Этот результат доказывает, что синтаксическое праймирование является функцией недекларативной памяти. Эти пациенты также были способны формировать правильные грамматические предложения, что предполагает, что процедурная память отвечает за грамматическую обработку в дополнение к синтаксическому праймированию. [101]
Результаты другого исследования подтверждают гипотезу о том, что процедурная память подкрепляет грамматику. Исследование включало серию тестов для двух групп: одна типично развивающаяся (TD) группа и одна группа с расстройством развития языка (DLD). У тех, у кого DLD, возникают трудности с правильным использованием грамматики из-за дефицита функции процедурной памяти. В целом, группа TD лучше справилась с каждым заданием и продемонстрировала лучшую скорость в грамматической обработке, чем группа DLD. Таким образом, это исследование показывает, что грамматическая обработка является функцией процедурной памяти. [102]
Согласно исследованию, проведенному в 2010 году исследователями из Университета Далхаузи , разговорные языки, требующие использования вспомогательных слов или суффиксов, а не порядка слов, для объяснения отношений субъект-объект, полагаются на процедурную память. Языки, зависящие от порядка слов, полагаются на кратковременную память для эквивалентных задач. [103]
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )