Как правильно запоминать информацию: научный подход

Абсолютная память считается неблагоприятной для функционирования мозга. Чтобы запомнить детали события, следует как можно реже вспоминать о них. Чем больше информации вы уже знаете по теме, тем больше новой информации запомните.

Однако есть и другая сторона: если информации слишком много, не все из нее получится запомнить. Naked Science рассказывает, как нейробиологи, ученые и психологи исследуют способности нашего мозга к запоминанию и обучению.

Мало кто знает, что первые методы запоминания возникли задолго до теорий о памяти. Древнеримские и древнегреческие философы и поэты уже использовали техники запоминания, когда Платон и Аристотель начали обсуждать память как «восковую дощечку в душе».

Одним из таких популярных методов, который до сих пор используется, является «умственная прогулка», изобретенная древнегреческим поэтом Симонидом Кеосским в V веке до нашей эры.

Этот метод подразумевает использование знакомого места, например, вашей квартиры, чтобы запоминать и тренировать память. Вы воображаете предметы, связанные с тем, что вам нужно запомнить, и воображаемо проходите по знакомому маршруту в этом «памятном дворце» каждый раз, когда вам нужна эта информация.

Таким образом, чемпионы по запоминанию могут воспроизвести сотни тысяч знаков числа Пи. Однако в 2002 году специалист по нейронаукам Элеонор Магуайр опровергла предположение о структурной разнице их мозга от мозга обычного человека.

Она сравнила сканы мозга рекордсменов и обычных людей и не обнаружила никаких дополнительных областей. В чем же их секрет?

Иван Хватов, эволюционный психолог, объясняет, что память – это системное свойство, которое проявляется взаимодействием организма с окружающей средой. Мозг лишь является хранилищем данных, обеспечивающим поставку данных для поведенческой регуляции.

Ученые имеют лишь общее представление о формировании памяти. Мы знаем, что во время мышления, восприятия и наблюдения за окружающим миром между нейронами происходит активная деятельность, которая укрепляет синаптические связи и формирует физическое представление о наших воспоминаниях и знаниях.

Мы знаем, что разные части мозга отвечают за разные виды памяти и физиологические процессы, связанные с ними. Например, гиппокамп отвечает за удержание явной информации, а связи между нейронами являются динамическими. Однако, многие вопросы остаются без ответа."

Существуют ли отличия в физиологических процессах запоминания разных типов информации, таких как визуально-кинестетическая и аудиальная? Что происходит с нашим мозгом при формировании памяти, и как осуществляется процесс нейрогенеза у взрослых?

Многочисленные исследовательские проекты, посвященные расшифровке коннектома (связей между нейронами) человека, до сих пор не позволяют нам полностью понять, как происходит считывание базовых данных, ощущений и их последующий синтез в более сложные образы, влияющие на восприятие и память. В нашем понимании работы мозга все еще остается множество неразгаданных загадок. Об этом рассказал ученый Иван Хватов.

Каким образом ученые изучают мозг? Имеем ли мы достаточно знаний о памяти, чтобы научно подойти к обучению? Почему сон и физическая активность имеют столь важное значение? Можно ли сохранить ясность ума и возможности мозга на протяжении старости?

Основы работы головного мозга: от нейронов – к ансамблям

Чтобы понять, как происходит формирование новых связей между нейронами в процессе обучения, ученые пытались отследить активацию и деактивацию определенных генов во время такой активности.

Однако это не предоставляло полной картины, так как большинство этих генов кодируют белки, и было бы более эффективно изучать концентрацию конкретных белков, ответственных за структурные изменения в мозге. Несмотря на то, что сложно отслеживать такие изменения, ученые нашли выход.

В прошлом году исследователи из Научно-исследовательского института Скриппса разработали метод отслеживания появления новых белков отдельными нейронами с помощью метки, аминокислоты азидонорлейцина (Azidonorleucine). Образование новых белков было связано с использованием этой метки, что позволило ученым отслеживать их появление.

В результате эксперимента на мышах были обнаружены изменения в концентрации 300 различных белков, многие из которых связаны со структурой и формой нейронов, а также их взаимодействием с другими клетками. Это означает, что даже небольшая активность мозга приводит к продолжительным процессам изменения связей между нейронами, и мозг запоминает информацию.

Такой подход к изучению мозга уже получил признание в научном сообществе. В текущем 2023 году престижную награду в области науки, Brain Prize, получили Майкл Гринберг, Кристина Холт и Эрин Шуман, которые сделали революционный вклад в наше понимание того, как нейроны контролируют тысячи различных белков – строительных блоков жизни, необходимых для развития, пластичности и функционирования мозга.

Также имеются исследователи, которые используют другой подход, идя от общего к частному и изучая «фейерверки» или «ансамбли» в мозге.

В прошлом ученые описывали активность мозга, устанавливая последовательные цепочки различных частей органа, участвующих в конкретном процессе, подобно компонентам живого компьютера.

Сегодня подход изменился, и ученые исследуют «ансамбли» нейронов из разных частей мозга, которые активируются во время определенной деятельности. Важно отметить, что нейроны не являются однородными, они обладают различиями в длине, размере и форме отростков, даже в рамках одного класса клеток.

Поэтому аналогия с «ансамблем» нейронов позволяет объяснить их последовательную активацию в нужные моменты.

Таким образом, миф о том, что мы используем только 10 процентов нашего мозга, несостоятелен. Во-первых, мозг всегда активен и поддерживает жизнедеятельность организма. Во-вторых, все его области имеют важное значение, поскольку повреждение большинства частей мозга негативно сказывается на его возможностях.

Мы хорошо знаем, как выглядит состояние, когда множество сетей нейронов из разных частей мозга отправляют неконтролируемые сигналы – это называется генерализованным эпилептическим приступом. Поэтому важно укреплять связи и увеличивать «ансамбли» нейронов, чтобы накапливать опыт, знания и воспоминания.

Главные советы по тренировке памяти: сложность, повторение, объем

Основываясь на этих знаниях о механизмах формирования «ансамблей» нейронов, исследователи предлагают ряд рекомендаций для эффективного обучения.

Они включают в себя:

• создание объемной и сложной информации;
• повторение материала для его закрепления;
• соединение нового материала с уже имеющимся знаниями.

Во-первых: вы не сможете физически освоить большое количество незнакомой информации сразу. И это не связано с ограничением числа ваших нейронов.

Мы не можем сравнить количество нейронов с буквами алфавита, чтобы рассказать обо всем на свете. Нейроны могут создавать множество новых связей и включаться в новые сети. В этом аспекте нет ограничений, либо мы их пока не нашли.

После насыщенного дня наша рабочая память действительно перегружается, это связано с накоплением токсических метаболитов в мозге из-за длительной интенсивной работы. Кроме того, мы эмоционально перенасыщаемся и начинаем терять фокус. Это нормальные признаки усталости, которым подвержено каждое существо.

Во-вторых: увеличивайте сложность и объем информации. Чем больше «ветвей» у вас в мозгу по определенной теме, тем больше возможностей для роста и запоминания новой информации. Перед «добавлением» новых нейронов активизируйте соответствующие сети, предварительно осмыслив уже изученное.

Кроме того, упорядочивайте свои знания и стройте связи между ними, а не просто запоминайте изолированные факты. Те, кто просто учит ответы на вопросы, не развивают цельную структуру профессионализма.

Задайте себе вопрос, чем именно вы хотите заниматься, и автоматически вы будете извлекать полезную информацию из каждой области. Возможно, оценки не будут самыми высокими, но вы сможете создать систему знаний, которая со временем поможет вам стать профессионалом.

В-третьих: регулярно повторяйте изученный материал. Не просто перечитывайте конспекты или книги, а меняйте способы повторения. Сначала расскажите другу лекцию, затем запишите ее, а затем визуализируйте полученную информацию с помощью схем.

Кроме того, личное отношение к материалу помогает запомнить его наилучшим образом. Просто несогласие с концепцией, теорией или гипотезой - это отлично! Вы будете искать контраргументы и лучше запомните материал. Чем глубже вы погружаетесь в изучение, тем сильнее материал укореняется в вашей семантической памяти, и тем легче вам его воспроизвести.

И, наконец, помните, что вы учите не только в активном повторении - мозг учится постоянно, перерабатывая и укрепляя ранее полученную информацию, сохраняя ее в долгосрочной памяти.

Забавно, что несколько лет назад исследования профессора Судзуми Тонегавы показали, что процессы краткосрочной и долгосрочной памяти запускаются одновременно - информация не перетекает из одной в другую после формирования. Просто долгосрочная память активируется постепенно, и для ее укрепления она полагается на краткосрочную память.

«Промывка» мозгов

Доказано, что физическая активность помогает процессам усвоения и обработки информации благодаря усилению кровообращения.

Почему сон необходим для нормального функционирования мозга до конца не ясно, но исследования, проведенные учеными Бостонского университета в 2019 году, показали, что процессы очищения мозга от токсических продуктов работы клеток, которые происходят во время сна, являются наиболее интенсивными.

«Когда вы спите, во время медленной фазы сна ваш гиппокамп работает очень интенсивно. В этот момент происходит консолидация и пересмотр информации, которую вы обрабатывали. Поэтому я всегда советую студентам: после того, как вы прослушали лекцию, приняли участие в семинарах и прочитали книгу, обязательно уделите время полноценному сну. То же самое относится и к подготовке к экзаменам и зачетам, - объясняет Иван Хватов.

Несмотря на то, что исследователи продолжают дискутировать о конкретных механизмах, с помощью которых сон влияет на образование нейронных «ансамблей» на молекулярном уровне, общие исследования и эксперименты подтверждают его необходимость.

Учиться во время сна, при этом слушая лекции, невозможно. Однако недавние исследования подтвердили, что мозг способен запоминать иностранные слова во сне, но только в определенной его фазе. Этот эффект, однако, оказался заметным для фиксации, но относительно незначительным.

Забывание – хорошо, а абсолютная память – плохо

“Перепись” наших знаний в головном мозге происходит постоянно. Каждый раз, когда мы сталкиваемся с чем-то новым, мы перезаписываем старый опыт, добавляя новый.

С возрастом у нашего мозга ресурсов для добавления новой информации становится все меньше, поэтому пожилые люди используют свой старый опыт, перестраивая его, что часто приводит к забыванию того, что они знали раньше.

Можно ли заранее «запастись» возможностями головного мозга? Это аналогично тому, если спросить, можно ли запастись витаминами на всю зиму, употребляя фрукты летом. Однако вы можете развить привычку активно получать новые данные и поддерживать «юность ума».

Например, регулярные физические упражнения, поддержание мышечного тонуса и полезные нагрузки помогут вам оставаться здоровыми в старости. То же самое относится к психике и мозгу.

«Тренировки мозга должны быть настоящими вызовами. Я часто говорю своим студентам: если вы прочитали книгу, и она показалась вам легкой, значит, это плохая книга. Она должна быть немного сложной. Не излишне сложной! Но она должна вызывать некоторое напряжение в ваших мыслях. Эта книга дает вам факты, которые не вписываются сразу в ваше представление о мире. Вы размышляете о том, как вписать эти факты в вашу картину мира. И это правильно! Иначе вы не нагружаете себя», - объясняет Иван Хватов.

Человек нарабатывает когнитивные резервы, которые активируются после 35 лет и позволяют сохранять интеллект на стабильном уровне, а иногда и повышать его. В психологии различают «текучий» (fluid) и «кристаллизованный» интеллект.

Первый интеллект, связанный с обработкой информации, начинает снижаться уже после 20 лет. Кристаллизованный интеллект, который включает эрудицию, опыт, словарный запас и мудрость, развивается до 70 лет и только потом медленно снижается. Таким образом, тренировка мозга должна рассматриваться так же, как физическая тренировка!

Возникает вопрос: лучше развивать знания по одной теме, или по разным? «Очень сложно копать яму только вглубь, необходимо ее расширять», - отвечает Иван Хватов.

Как правило, мы начинаем накапливать информацию из смежных областей. И поскольку разные области мозга отвечают за разные задачи, переключение видов деятельности и активизация разных областей мозга полезны для его здоровья. Например, занятия спортом.

Когда говорим о нашей способности запоминать информацию, важно понимать, что у нас есть различные типы памяти. Эксплицитная память включает семантическую и эпизодическую память. 

Семантическая память содержит факты и не запоминает дополнительных деталей, таких как время и обстоятельства, когда мы узнали описание воды или историческую дату, так как они не являются важными. Если бы мы не забывали информацию и идеально помнили все, то не смогли бы применять ее в изменяющихся условиях.

Из этой пластичности мозга следует печальный вывод: если хотите запомнить событие так, будто это произошло в первый раз, не вспоминайте его и не вращайте его в голове. В противном случае ваш мозг непременно изменит детали.

«Эпизодическая память, по своей природе, подвержена исчезновению. Запоминать все события было бы ненормально. В книге «Маленькая книжка о большой памяти» психолог Александр Романович Лурия описывает случай человека, который помнил все и с нее сорвался. В процессе вашей жизни формируется автобиографическая память, которая охватывает разные периоды времени. Часто в этих периодах мы имеем особенно яркие воспоминания, называемые фотографическими. Мы можем не помнить детали происходившего до и после, но способны вспомнить с первых пор первый поцелуй, первую поездку куда-то или приезд в новый город – все, что было эмоционально насыщено. Исследования показывают, что в таких воспоминаниях существует множество неточностей, но они, фактически, составляют нашу личность и индивидуальность», - дополняет Иван Хватов.

Забывание – это не пассивный процесс потери, а целенаправленный процесс с точки зрения нейрофизиологии, который в настоящее время тщательно изучается. Это одна из задач современной нейрофизиологии.

Нейронаука: нерешенные проблемы

Несмотря на прогресс в изучении мозга, при просмотре списка «Нерешенных проблем нейронауки» создается ощущение, что мы пока что не знаем о мозге почти ничего. Помимо памяти и обучения, этот список включает в себя сон и сновидения, сознание и принятие решений, родной и иностранные языки, а также множество других аспектов.

С каждым годом ученые, при помощи современных технологий, находят все более точные способы наблюдения за мозгом на всех уровнях – от молекулярного до органа в целом.

В прошлом году группе ученых из Южно-Калифорнийского университета удалось в реальном времени наблюдать формирование эмоционально окрашенных воспоминаний в мозге живой рыбы – это стало одним из главных событий в сфере нейробиологии.

Чем больше возможностей у нас будет для наблюдения за работой мозга, тем быстрее мы сможем решить списки нерешенных проблем. Однако, вероятно, принцип «больше знаний - больше вопросов» также будет применим и в этом случае – новые открытия будут порождать еще больше вопросов.