Магическое число 7 - ОЗУ человека Описание результатов Свое резюме Принцип сопряженных подсистем Формулировка принципа Подсистемы в мозге Сенсорная (мгновенная) память Переход из одного уровня в другой Изменение мозга при обучении Типы памяти Сознательная (эпизодическая/психолгическая) Навыков (процедурная) Воспроизведение памяти Сон Поддержка мозга Клетки мозга Глия Медиаторы Работоспособность мозга зависит от освещённости помещения Голубой свет по утрам снижает уровень стресса и продлевает жизнь Яркий свет по вечерам вызывает стресс и депрессию Чтобы лучше работать, нужно сесть у окна, советуют ученые Контейнер Ссылки

 

---

Магическое число 7 - ОЗУ человека

 

(2)

 

Посылка

 

Достаточно часто в литературе и в общении можно встретить утверждение, согласно которому «человек может обрабатывать не более 7 элементов одновременно».

Совсем недавно наткнулся на оригинал научной публикации, откуда все это началось (что-то есть даж в википузии).

В жизни получалось так, что в большинстве случаев происходило следующее. Человек смотрел на что-то, видел что оно слишком сложное, и далее шло заявление: "А вы знаете, что человек не может обрабатывать большое число элементов сразу? а ну давайте упрощайте!". Это достаточно сносное использование "правила 7", но тут отсутствует во-первых его понимание (в каких случаях превышена сложность), а во-вторых не описаны способы каким образом уменьшить сложность (или срезается набор функциональности, или просто в лоб повышается вложенность). При таком отношении исходное правило преобразуется в нечто вида "существует некое предельное число объектов, которое превышать нельзя; как только мы ощущаем превышение, необходимо это число урезать". Да, в такой формулировке правило работает, но по сравнению с оригиналом весьма и весьма сносно.

 

Описание результатов

 

В работе рассматриваются два типа экспериментов (делал Миллер большинство из них не сам, а использовал результаты других лабораторий; сама же работа была обобщением результатов по описываемому правилу). В первом из которых смысл заключался в том, что испытуемому предоставлялся некий раздражитель, который он должен был различить и выдать ответ, к какому классу из N возможных он принадлежит. Раздражители были разные: размер квадрата, его яркость, цвет, тон звука, громкость звука, интенсивность вибрации на коже, соленость (вкус) и и др.. N менялось в эксперименте, т.е. человеку сначала демонстрировались N эталонов, он должен был запомнить входное значение и выдать ответ как выходное. В результате исследований выяснено, что в любом случае получается так, что до какого-то предела человек свободно различает раздражитель и может сказать какой он был, а после наступления предела начинается резкое увеличение числа ошибок. Для различных стимулов разный, но пропускная способность варьировалась от 1.6 до 3,9 бит (от ~3 до ~15 вариантов для запоминания), среднее число порядка 2.6 бит (~6 вариантов).

Все описанное это одномерный случай. Но особенность человеческого восприятия в том, что когда мы в повседневности работаем с различными раздражителями, то мы используем множество мерностей, особенно для узнавания и запоминания знакомых объектов. Таким образом при проведении исследований было установлено, что пропускная способность канала человека увеличивается при увеличении мерности (но не по максимуму). Например для определения интервала в одномерном случае результат предела 3.25 (~9.5 вариантов), а в двумерном (определение места точки в рамках квадрата) составлял 4.6 (~24 варианта). Для перехода соленый — соленый+сладкий соотношение составляет 1.9 — 2.3. При чем та же зависимость прослеживается в случае, если мерность происходит между независимыми величинами (например цвет и размер). Т.е. чем больше различных типов раздражителей используется, тем шире пропускная способность канала.

И теперь второй, более существенный по теме, тип эксперимента. Это эксперименты в таком варианте, когда на вход дается N раздражителей различного простого класса (двоичная цифра, цифра, несложное английское слово), испытуемый должен запомнить эти раздражители и через некоторое время назвать их. Таким образом ему необходимо было запомнить/оперировать одновременно заданным числом объектов. В результате предельное число (число, при превышении которого начинался лавинообразный поток ошибок) составляло 9 двоичных цифр, 8 обычных цифр, 5 английских слов.

Кроме того психология не стоит на месте. И в этом вопросе в том числе. Например по более поздним исследованиям выяснена зависимость магического числа от связи объектов с долгосрочной памятью. Т.е. если человек не может увязать объект со своим опытом, то число 7 падает вплоть до 1 (!). Эксперименты Миллера заключались в обработке простых объектов (различающихся по цвету, разным буквам/словам, известным звукам и т.д.). Если же посадить европейца и дать ему множество иероглифов на вход, то получим снижение магического числа 7, а вот с представителем родного языка иероглифов такое не произойдет. Таким образом, если человек работает с указателями на долгосрочную память, то кол-во элементов запоминания и обработки составляет порядка 7, если элементы ему малознакомы, то это число может резко падать.

 

Свое резюме

 

• Само число 7 не является константой и панацеей. Оно может варьироваться в достаточно широких пределах. В наших интересах эти пределы по возможности расширять и всегда вписываться в них. Сам же предел определяется только в конкретной задаче.
• Само число это не только количество элементов, которыми оперируем, но и число порогов узнаваемости. Т.е. число классов, на которые можно разбить незнакомые элементы сходу по одному знакомому признаку (измерению) и внятно с ними работать.
• Чем более знакомые элементы, тем они проще классифицируются и разбиваются.
• Чем больше мы используем признаков (мерностей), тем больше элементов можем классифицировать.
• Если мы часто используем некоторые элементы (например меню оператора ЭВМ), то их число может быть намного больше 7 (того первичного числа, в котором вначале сложно ориентироваться). Если мы редко используем элементы, то этот 7-предел лучше не нарушать. Например, работаем с кодом, и при постоянной работе 7-предел может расшириться. Но если забыть про него на пару недель-месяцев-лет, то ориентироваться в нем будет сложно и получим синдром швейцарского ножа (хотя во время глубокой разработки мы его не замечали).
• Сами элементы по возможности лучше блочно перекодировать на такие, которые несут больше бит информации, но вписываются в заданное число элементов. Например E5 7C запомнить намного проще, чем 11100101 01111100. Или 375 29 64 51 143 намного проще, чем сплошняком, при чем из этих блоков первые 2 хранятся в долгосрочной памяти (375 тел код РБ, 29 тоже стандарт).
• Информацию записывать или предоставлять в виде последовательной ленты (такое легче запоминается — особенность человеческого мозга (см. например Human Mind)).

 

---

 

Принцип сопряженных подсистем

 

(3)

 

Формулировка принципа

 

В адаптивных системах (в т.ч. мозге) эволюционно сформировано не одна система, а две или более подсистем. И они представляют собой цепочку, в которой каждая из систем связана с другой друг за другом. Чем ближе система к внешней среде, тем она менее устойчива. Соответственно, получается, что имеются подсистемы "среда ↔ A1 ↔ A2 ↔ A3 ↔ ... ". И соответственно между системами существует некий фильтр, который преобразует информацию из одного уровня в другой.

 

В простейшем случае имеется 2 подсистемы - оперативная и консервативная. Первая меняется быстро и хорошо забывается, вторая меняется медленно и плохо забывается.

 

Подсистемы в мозге

 

Память основана на различных макромолекулах. Каждая из молекул имеет некоторое время жизни. Соответственно если память на одном уровне, то она помнится какое-то время, а потом забывается. Если она перешла на другой уровень (используются молекулы с большим временем жизни), то помнится дольше. (1)

 

Цепочка такова: среда ↔ РНК ↔ (белок + ДНК ?).

 

Время хранения (1):

РНК - минуты, десятки минут.

Белки, ДНК - недели.

ранние гены - полураспад на уровне часов.

рефлекторные гены - полураспад на уровне недель.

 

Запоминание: с помощью посредников (цАМФ/цГМФ/G-белка) нейрон активирует экспрессию генов; этот процесс создает множество РНК + белков и создает нейромедиаторы; т.е. происходит процесс синтеза белка ДНК->иРНК->белок; созданные рецепторы встраиваются в постсинаптическую мембрану данного нейрона; их плотность на единицу площади мембраны окончания увеличивается и в следующий раз при той же концентрации медиатора, больше молекул захватится рецепторами и ответ будет сильнее.

 

Сначала идет экспрессия генов - всплеск числа РНК.

Если заблокировать синтез белка и/или ДНК, то крысы нормально учатся, помнят чему научились, но только в течение нескольких часов. Консолидации памяти нет (происходит в течение первых 1-2 часов).

 

В памяти есть две фазы (1, 4) :

1) кратковременная и полная (десятки минут, помним практически все);

2) долговременная и частичная (20-30% от первоначального, но помнится очень долго (4) ).

 

Сенсорная (мгновенная) память

 

 

Длится не более секунды.

Объем этой памяти достаточен для того, чтобы обеспечить синтез сиюминутного поступления информации от различных органов чувств, произвести быструю обработку этой информации и оценить ее важность или индифферентность для дальнейшего поведения. 

... есть все основания утверждать, что эта форма памяти связана с изменениями "быстрых" функций синаптического аппарата нервных клеток.

Нарушается различными ингибиторами (глушителями) функций синапса и не изменяется под влиянием ингибиторов синтеза белков и нуклеиновых кислот. Кроме того, время, в течение которого функционирует этот вид памяти, слишком мало для того, чтобы могли произойти сложные биохимические процессы, включающие синтез новых макромолекул. Таким образом, основой этого типа памяти являются постоянно меняющиеся отношения между нейронами, выражающиеся в быстрых изменениях функционирования связывающих их синапсов.

 

Переход из одного уровня в другой

 

Переход от одного уровня на другой требует нервной активности. (1, 4)

 

Память фиксируется первые минуты после того, как информация поступила в мозг (до 15 минут). Завершается переход через 1-2 часа, после которого память нарушена быть не может. (4)

 

Если дать другую задачу в этот момент - другие слоги, другая картинка, - то предыдущая задача теряется. Как бы оперативка очищается, не успев сформировать более глубокий уровень. Например при контузии боксеров или судорогах эпилептиков - данные процессы стирают память на несколько минут назад. (1)

 

При переходе происходит преобразование большого объема из кратковременной памяти с большим объемом в долговременную, с остатком 20-30% от исходной информации. (4)

 

Изменение мозга при обучении

 

Происходит только при попадании в ситуацию субъективной новизны.

Для навыков (а может и для психологии) в течение 9 дней происходит "разработка для нового". После этого идет по колее. (1)

 

При обучении мозг развивается, растет. И это - необратимый процесс. Каждый эпизод изменяет наш мозг, не позволяя вернуть его в предыдущее состояние. (1)

 

Типы памяти

 

За них отвечают разные участки мозга. (1)

 

Сознательная (эпизодическая/психолгическая)

 

Данная память связана с сознанием. О информации в ней мы можем что-то сказать словами, как-то описать, представить. Память о том, что с нами происходило (эпизоды, автобиографическая). (1)

Находится в гиппокампе.

 

Навыков (процедурная)

 

Нахождение путей в лабиринтах (требование ориентации в пространстве), решение ханойской головоломки, вождение автомобиля, рисование изображения в зеркале.

 

Воспроизведение памяти

 

При реактивации памяти происходит её реструктуризация. (4) Это означает, что когда мы что-то вспоминаем, то соотносим все это с своим опытом.

 

Например при сериальном воспроизведении (дается картинка, и далее несколько раз она вспоминается, и в результате последняя картинка может быть совсем не похожа на первоначальную). Соответственно при воспроизведении происходит реконсолидация. (4)

 

Если кто-то вспоминает что-то, и при этом блокирован или нарушен процесс запоминания памяти, то у него забывается исходная информацию - остается ~40% при полной блокировке (4).

 

Консолидация и реконсолидация очень разные сами по себе - зависят от разных белков, разных клеточных каскадов, различные временные периоды и характеристики. (4)

 

Сон

 

Ещё в 80-х показано, что при нарушении сна происходит ухудшение запоминания той информации, которая была получена при бодрствовании. (4)

 

Активация экспресии генов происходит при REM-сне (быстром сне). (4)

 

После консолидации во сне память более категоризована (происходит закрепление памяти) (4).

 

Консолидация происходит также и других типов памяти. (4)

 

Поддержка мозга

 

Для поддержки мозга необходимы строительный материал (позволяющий обновлять и использовать более лучшие вещества для клеток), а также энергия для поддержки при нагрузке мозга.

Первое - это например омега-3 жиры - EPA/DHA (6). Второе - например шоколад улучшает кровоснабжение мозга (7).

 

В общем случае если не хватает энергии при нагрузке, то мозг включает механизмы торможения, ослабляющие мышление (5). Это естественный процесс.

 

Клетки мозга

 

Глия

 

Глиальные клетки составляют специфическое микроокружение для нейронов, обеспечивая условия для генерации и передачи нервных импульсов, а также осуществляя часть метаболических процесссов самого нейрона.

Глиальные клетки поглащают ионы калия, которые выбрасываются в межклеточное пространство после прохождения нервного импульса, тем самым создавая условия для нормального проведения след импульса.

Глиальных клеток много больше, чем нейронов, соотношение приблизительно 9:1.

 

Медиаторы

 

Вещество-посредник в передаче возбуждения.

 

Работоспособность мозга зависит от освещённости помещения

 

Искусственное освещение не даёт достаточно света, чтобы поддерживать мозг в рабочем состоянии: биологические часы срабатывают на тусклое офисное освещение как на закатные сумерки, снижая работоспособность и повышая сонливость.

 

http://science.compulenta.ru/678892/

 

Голубой свет по утрам снижает уровень стресса и продлевает жизнь

 

Перед просыпанием и во время его и после желательно иметь повышенный уровень голубого света вокруг.

 

http://www.medlinks.ru/article.php?sid=51939

 

Яркий свет по вечерам вызывает стресс и депрессию

 

Мы можем ложиться спать как раз вовремя, но яркое освещение, которое сопровождает нас до последнего, само по себе наносит вред.

 

Учёные не нарушали режим сна и бодрствования мышей, но меняли освещённость. Животные, которых подвергали такой световой обработке, становились более депрессивными. Они теряли интерес к сахару, выказывали равнодушие к удовольствиям, были неактивны, то есть не интересовались ничем вокруг и не хотели исследовать новые предметы. Кроме того, у животных ухудшалась память, и обучались они дольше, чем другие мыши, которых не держали на ярком свету.

 

http://compulenta.computerra.ru/chelovek/neirobiologiya/10002174/

 

Чтобы лучше работать, нужно сесть у окна, советуют ученые

 

Если человек работает рядом с окном в солнечный день, это повысит его внимательность в два раза по сравнению с тем, кто сидит в центре комнаты под искусственным освещением. 

А вот если человек плохо спит, ученые советуют 30-минутную прогулку при утреннем солнце. Это поможет наладить работу внутренних часов.

 

http://meddaily.ru/article/06Jun2013/lux

 

Контейнер

 

= SU.SCIENCE (2:452/32.38) ====================================================

 Msg  : 4114 of 14153                       

 From : Evgueny Zwerew                      2:5030/534.1    24 Apr 07  08:40:16

 To   : All

 Subj : Молекулярные основы ассоциативной и абстрактной памяти.

===============================================================================

Поскольку пептиды памяти можно рассматривать и как химические соединения, и как

запись кода комплекса фиксированных действий (двигательного стереотипа), то

появляется возможность выдвижения гипотезы о механизме ассоциативной и

абстрактной памяти.

 

Обработка некоторым неспецифичным медиатором группы пептидов, вызванная,

например, особенностями волнового процесса в рассматриваемой области нейросети,

приводит к одновременному изменению конформации либо химической структуры всех

ассоциированных с данным двигательным стереотипом белков.

 

Поскольку сам по себе двигательный стереотип не является символом, то также

следует предположить, что процессы сборки-разборки нейробелков связаны с со

средой, образующей поле сил для управляющей подсистемы. Это происходит через

потоки данных от внешних датчиков. Эти данные образуют волну, в процессе

распространения которой и происходит обработка упомянутых белков памяти.

 

Процесс восстановления стереотипа таким образом полностью аналогичен

восстановлению исходной волны в голографическом процессе, а сигналы с внешних

датчиков (афферентные потоки) являются аналогом восстанавливающих волн.

 

В процессе групповой модификации при помощи более простых белков-медиаторов у

всех пептидов долговременной памяти изменяются некоторые общие свойства, что

соответствует нашим представлениям о функции абстрагирования.

 

                     Evgueny

--- GoldED/386 2.50.A0611+

 * Origin:  (2:5030/534.1)

 

---

 

http://nature-wonder.livejournal.com/146536.html?thread=573032

 

http://dxdy.ru/topic29190.html

 

http://livingtomorrow.livejournal.com/87638.html

 

http://www.securitylab.ru/analytics/242037.php

 

http://www.scorcher.ru/axiomatics/axioms_list.php?subject_id=14

 

Нейробиологи выяснили, как навсегда избавиться от страшных воспоминаний

 

http://www.popmech.ru/article/8521-mikrobyi-i-mozg/

 

http://www.elite-games.ru/conference/viewtopic.php?p=2586511#2586511

 

Время, необходимое для того, чтобы ещё раз сконцентрироваться?

 

http://science.compulenta.ru/598549/

 

http://www.neuroscience.ru/content.php?333-%D0%A1%D0%BA%D0%B0%D1%87%D0%B0%D1%82%D1%8C

 

http://www.elite-games.ru/conference/viewtopic.php?p=2594904#2594904

 

http://science.compulenta.ru/605290/

 

http://science.compulenta.ru/608776/

 

http://science.compulenta.ru/641295/ - Мозг меняется в разных возрастах. В т.ч. скорее всего и в взрослом.

 

http://science.compulenta.ru/641339/ - Важно думать над задачей, а не над теми эмоциями, которые принесет решение/неудача.

В этом случае мозг использует ресурсы именно для решения, а не для эмоций. Поэтому результат эффективнее.

 

http://science.compulenta.ru/711629/

---

 

Ссылки

 

 

1. Анохин. Вспомнить все (http://theoryandpractice.ru/videos/46-konstantin-anokhin-vspomnit-vse)
2. Магическое число 7 - ОЗУ человека (Blog).
3. Принцип сопряженных систем (Wiki).
4. Анохин. Молекулярные сценарии консолидации долговременной памяти. 
5. Как мозг защищается от голодания.
6. Transcend. 
7. Вино и шоколад, по мнению английских учёных, благотворно действуют на мозг.