В обзоре изложена история известных подходов, концепций и теории памяти, прежде всего человеческой, как свойства воспринимать, сохранять, извлекать и воспроизводить определенную, жизненно важную информацию. Обзор написан с конкретным целевым назначением: предваряет разрабатываемую авторскую концепцию ионно-молекулярной модели памяти. Во введении оговорено, что небезосновательно рассматривать память как свойство и живых, и неживых объектов. Дано определение структурной памяти; подчеркнуто, что в обзоре речь идет о памяти человека как биологической (по И.П. Ашмарину) - высшего проявления сущности биообъектов. Даны основные определения элементов памяти как информационного операнда: приемники, анализаторы, аналитические системы, селекторы, передатчики, накопители информации, ее носители и библиотека памяти. Приведена классификация видов памяти как выражено концептуальная, ориентированная на задачи исследования: создание ионно-молекулярной модели памяти. Для примера приведено определение классификации памяти по параметру времени хранения информации. Собственно в аспекте обзора существующих моделей памяти выделено три базовых вида, которые моделируют ассоциативную (распределенную) память, так называемую рабочую память, то есть оперативно-ситуационную, и другие, достаточно разнообразные, модели памяти: от временной до сенсорной. В заключении показано, что в моделировании памяти используется разнообразный математический аппарат и физические принципы: нейронные сети, голография, фракталы и многие разделы нелинейной динамики. Содержание обзора базируется на анализе многочисленных литературных источников.
модель памяти, ионно-молекулярный механизм, биологическая информация, виды памяти, библиотека памяти, классификация
Введение. Живая природа обеспечила свои создания уникальным свойством, которого если и не лишены неживые объекты, то среди них это свойство существенно меньше распространено (далеко не все они им обладают) и куда как менее развито. Речь идет о памяти. О свойстве воспринимать, запоминать (сохранять), извлекать и передавать (воспроизводить) определенную информацию.
Оговорка о том, что небезосновательно рассматривают память и как свойство неживых объектов, не случайна. Действительно, некоторые химические соединения (например, полимеры), растворы (в частности, жидкие кристаллы) и даже обычная вода обладают способностью сохранять и восстанавливать отдельные параметры своей структуры, а ряд веществ (те же полимеры) - и форму, после их изменения при изменении условий внешней среды (температура, давление). Единственное, что для этого требуется - их возвращение в условия среды, в которых исходная структура была сформирована. Несомненно, в подобных случаях можно говорить о структурной, или химической, памяти.
Подобной, структурной, памятью в той или иной мере обладают и вещества, входящие в состав биологических (живых) объектов. Однако, среди последних существуют и такие, которые имеют также способность передавать информацию, что обеспечивает воспроизводство их и всего живого организма. Носителями такой информации являются молекулы дезоксирибонук-леиновой кислоты (ДНК) или рибонуклеиновой кислоты (РНК, некоторых вирусов), а передается она посредством разнообразных молекул (опять же нуклеиновые кислоты и белки), и такая память - суть биологический код - может быть определена как суперструктурная, или биохимическая. Принципиально, для реализации этого вида памяти живой организм не является необходимым: переписать информацию с молекулы ДНК (РНК) на другую молекулу можно и в модельных системах, что нынче широко распространено, например, для диагностики ряда заболеваний под названием «поли-меразная цепная реакция». Поэтому такую память следует определить как «биохимическая память». Еще один вид памяти - физико-химическая память, которая заключается в том, что любые ионы и молекулы в достаточно неразбавленном растворе и даже в газовой фазе в определенных концентрациях оказывают влияние на другие (передают им нечто им известное), вызывая их соответствующие физико-химические и структурные изменения.
В данной же работе речь пойдет о памяти живых организмов, в первую очередь человека. Такая память имеет дело с информацией (о чем подробно далее), полученной из окружающей среды и позволяющей живому организму существовать в изменяющихся условиях среды, добывать пищу, общаться друг с другом, передавать собственный опыт потомству и так далее, то есть о явлении, называемом памятью в быту, в физиологии, психологии, социологии... Определим такую память, следуя за И.П. Ашмариным [1] (см. [2]), биологической, и вовсе не структурной, в отличие от двух предыдущих видов памяти, существующих в природе (не выделяя иммунологической, нейрологической и других специальных проявлений памяти). И дальше будем обсуждать только ее, называя просто «память» (далее без кавычек).
1. Ашмарин, И.П. Загадки и откровения биохимии гамяти / И.П. Ашмарин.- Львов: Изд-во ЛГУ, 1975.
2. Батуев, А.С. Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем / А.С. Батуев.- СПб.: Пи-ер, 2005.
3. Аристотель. Метафизика.- М.: Эксмо, 2006.
4. Линдсей, П. Переработка информации у человека / П. Линдсей, Д. Норман.- М.: Мир, 1974.
5. Прибрам, К. Языки мозга / К. Прибрам.- М.: Прогресс, 1975.
6. Хомская, Е.Д. Нейропсихология / Е.Д. Хомская.-СПб.: Питер, 2005.
7. Иванов-Муромский, К.А. Мозг и память / К.А. Иванов-Муромский. Киев: Наук. Думка, 1987.
8. Лурия, А.Р. Маленькая книжка о большой памяти / А.Р. Лурия.- М.: Изд-во Моск. ун-та, 1968.
9. Александровский, Ю.А. Краткий психиатрический словарь / Ю.А. Александровский.- М.: РЛС, 2005.
10. Мартынов, Ю.С. Неврология / Ю.С. Мартынов.-М.: РУДН, 2006.
11. Психофизиология / Под ред. Ю. А. Александрова.- СПб.: Питер, 2007.
12. Кастлер, Г. Возникновени биологической организации / Г. Кастлер.- М.: Мир, 1967.
13. Чернавский, Д.С. Теоретический подход к проблеме происхождения жизни / Д.С. Чернавский // Журн. Всесоюзн. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева.-1980.- Т. 25.- №4.- С.404-11.
14. Бернштейн, Н.А. Современные искания в физиологии нервного процесса / Н.А. Бернштейн.- М.: Смысл, 2003.
15. Беритов, И.С. Структура и функции коры большого мозга / И.С. Беритов.- М.: Наука, 1969.
16. Чернышева, М.П. Гормональный фактор пространства и времени внутренней среды организма / М.П. Чернышева, А.Д. Ноздрачев.- СПб.: Наука, 2006.
17. Кирой, В.Н. Физиологические методы в психологии / В.Н. Кирой.- Ростов-на-Дону: ООО «ЦВВР», 2003.
18. Суворов, Н.Ф. Психофизиологические механизмы избирательного внимания / Н.Ф. Суворов, О.П. Таиров.- Л.: Наука, 1985.
19. Умрюхин, Е.А. Информационная модель системной организации деятельности мозга. Мозг: Теоретические и клинические аспекты / Е.А. Умрюхин.- М.: Медицина, 2003.
20. The brain decade in debate: I. Neurobiology of learning and memory. Braz. / A. Baddeley [et al.]// J. Med. Biol. Res.- 2000.- Vol. 33/- №9.- P. 993-1002.
21. Mitchell, D.B. How many memory systems? Evidence from aging / D.B. Mitchell// J. Exp. Psychol. Learn. Mem. Cogn.- 1989.- Vol. 15.- №1.- P. 31-49.
22. Mu, X. A weighted voting model of associative memory / X. Mu, P. Watta, M.H. Hassoun // IEEE Trans. Neural. Netw.- 2007.- Vol. 18.- №3.- P. 756-77.
23. Ans, B. A connectionist multiple-trace memory model for polysyllabic word reading / B. Ans, S. Carbonnel, S. Valdois // Psychol. Rev.- 1998.- Vol. 105.- №4.- P. 678-723.
24. Baddeley, A.D. The phonological loop and the irrelevant speech effect: some comments on Neath (2000). / A.D. Baddeley // Psychon. Bull. Rev.- 2000.- Vol. 7.- №3.-P. 544-9.
25. Feredoes, E. Localization of load sensitivity of working memory storage: quantitatively and qualitatively discrepant results yielded by single-subject and group-averaged approaches to fMRI group analysis / E. Feredoes, B.R. Postle // Neuroimage.- 2007.- Vol. 35.- №2.- P. 881-903.
26. Baddeley, A.D. The episodic buffer: a new component of working memory? / A.D. Baddeley // Trends Cogn. Sci.- 2000.- Vol. 4.- №11.- P. 417-23.
27. Baddeley, A.D. Development of working memory: should the Pascual-Leone and the Baddeley and Hitch models be merged? / A.D. Baddeley, G.J. Hitch // J. Exp. Child. Psychol.- 2000.- Vol. 77.- №2.- P. 128-37.
28. Sugase, K. Mechanism of coupled folding and binding of an intrinsically disordered protein / K. Sugase, H.J. Dyson, P.E. Wright // Nature.- 2007.- №447(7147).-1021-5.
29. Signal-detection, threshold, and dual-process models of recognition memory: ROCs and conscious recollection / A.P. Yonelinas [et al.]// Conscious Cogn.- 1996.- Vol. 5.- №4ю- P. 418-41.
30. Brain mechanisms for mood congruent memory facilitation / P. Lewis [et al.]// Neuroimage.- 2005.- Vol. 25ю- №4.- P. 1214-23.
31. Okada, M. Notions of Associative Memory and Sparse Coding / M. Okada // Neural. Netw.- 1996.- Vol. 9.-№8.- P. 1429-58.
32. Arbuthnott, K. Cognitive inhibition in selection and sequential retrieval / K. Arbuthnott, J.I. Campbell // Mem. Cognit.- 2000.- Vol. 28.- №3.- P. 331-40.
33. Criss, A.H. Context noise and item noise jointly determine recognition memory: a comment on Dennis and Humphreys (2001) / A.H. Criss, R.M. Shiffrin// Psychol. Rev.- 2004.- Vol. 111.- №3.- P. 800-7.
34. Miles, C.F. A biologically motivated associative memory architectur / C.F. Miles, D. Rogers // Int. J. Neural. Syst.- 1993.- Vol. 4.- №2.- P. 109-27.
