Pamięć – jak działa i gdzie jej szukać, czyli „20 000 mil pamięciowej podróży…”

Pamięć jest zjawiskiem, które umożliwia nam codzienne funkcjonowanie, dzięki temu że pozwala nam podejmować decyzje bazując na zgromadzonym doświadczeniu.

Po co nam pamięć?
Pamięć jest zjawiskiem, które umożliwia nam codzienne funkcjonowanie, dzięki temu że pozwala nam podejmować decyzje bazując na zgromadzonym doświadczeniu. Sternberg (1996) pisze, że „Pamięć jest zbiorem środków, za pomocą których sięgamy do naszych przeszłych doświadczeń, dzięki czemu możemy wykorzystywać owe informacje w chwili obecnej”. Pamięć jest procesem, w którym wyróżnić można rejestrowanie, magazynowanie i odtwarzanie doświadczanych zdarzeń i sytuacji.

To, co nie ulega wątpliwości to fakt, że pamięć jest podstawą naszej osobowości i tego, kim jesteśmy a jesteśmy tym, kim jesteśmy dlatego, że pamiętamy. Pamiętamy siebie od dzieciństwa do chwili obecnej i wiemy, że my to właśnie my. To właśnie dzięki pamięci możemy normalnie funkcjonować, pamiętamy wcześniejsze doświadczenia, możemy podejmować właściwe decyzje i uczyć się. Rozumiejąc mechanizmy pamięci oraz wiedząc, co ma na nią wpływ można wypracować strategie pozwalające skuteczniej zapisywać informacje w pamięci i łatwiej je odtwarzać. Istnieje wiele technik mentalnych pozwalających poprzez świadomy trening poprawiać engramy pamięci trwałej.

Ważny jest tu rozwój tzw. metapamięci, czyli wiedzy o procesach pamięciowych, które zachodzą w ludzkim mózgu i nabywanie umiejętności sterowania nimi. Celem tej pracy jest próba wyjaśnienia mechanizmu działania pamięci i poszukanie odpowiedzi na pytanie o lokalizację pamięci oraz śladu pamięciowego, tzw. engramu.

 

Teorie pamięci.
Ludzie od wieków starają się zrozumieć fenomen pamięci. Do jej opisania używają metafor i porównań. Starożytni Grecy uważali, że pamięć jest darem siostry Prometeusza, córki Uranosa i Gai – Tytanii Mnemozyny. Platon i Arystoteles porównywali pamięć do tablicy, na której zapisywane są idee, wiadomości i przeżycia. Platon używał metafory tabliczki, a zapamiętywanie do odciskania pieczęci w wosku. Do popularnych metafor pamięci należą metafory przestrzenne, spośród których często przywoływana jest metafora magazynowa (Maruszewski, 2014; za Atkinson i Shifrin, 1968).

Wg tej teorii wyróżniana są 3 „magazyny” pamięci: pamięć sensoryczna, pamięć krótkotrwała, inaczej robocza oraz pamięć trwała. Inną popularną metaforą jest metafora komputerowa, która w pewnym sensie zbliżona jest do teorii magazynowej pamięci Atkinsona i Shifrina. Analizując zjawisko pamięci należy wspomnieć o klasyfikacji pamięci zaproponowaną przez Larrego Squire’a (Maruszewski, 2014; za Squire, 1986), który wyodrębnił pamięć deklaratywną i niedeklaratywną.

Pamięć deklaratywna oznacza „wiedzę, że…” i jest jawną pamięcią, której treść może być uświadomiona i zwerbalizowana. Pamięć niedeklaratywna jest pamięcią utajoną i bywa określana mianem pamięci proceduralnej („wiedza, jak…”). Pamięć deklaratywną Squire dalej dzieli na semantyczną (fakty) i epizodyczną (zdarzenia), zaś pamięć niedeklaratywną na pamięć proceduralną, torowanie (percepcyjne i semantyczne), warunkowanie i nieświadomą (habituacja i sensytyzacja). Interesującym zagadnieniem związanym z funkcjonowaniem pamięci jest udział pamięci w nabywaniu umiejętności, co opisała M. Jagodzińska (Jagodzińska, 2008; za Anderson, 1982,1983) w zaproponowanym przez siebie modelu ACT (Adaptative Control of Thought – Adaptacyjna Kontrola Myśli).

W w/w modelu wyróżniane są trzy rodzaje pamięci: pamięć deklaratywna, proceduralna i operacyjna. Nabywając umiejętność następuje przechodzenie od używania wiedzy deklaratywnej do posługiwania się wiedzą proceduralną. Proces ten Anderson nazywa kompilacją wiedzy i składa się on z dwu procesów: procesu proceduralizacji (czyli przechodzenia wiedzy deklaratywnej w proceduralną ) i procesu kompozycji polegającego na upraszczaniu sekwencji czynności. Pamięć można analizować jako zdolność jednostki lub proces przetwarzania informacji. Można też zastosować podejście neurobiologiczne i podjąć próby zidentyfikowania biologicznej istoty pamięci i określenia miejsca lub miejsc w mózgu, 
w których pamięć jest zlokalizowana.

Proces pamięciowy
Z punktu widzenia psychologii poznawczej ważna jest koncepcja Tulvinga (Maruszewski, 2014; za Tulving, 1976), który podzielił proces pamięciowy na dziewięć faz. Opisane przez Tulvinga dwa cykle pamięciowe (duży cykl pamięciowy i mały cykl pamięciowy) wyjaśniają m.in. interakcję pomiędzy odbieraniem danej informacji i jej powiązanie z dotychczasową wiedzą. 
W sytuacji, gdy nowa informacja pokrywa się z posiadaną wiedzą nie jest ona zapisywana 
w pamięci trwałej, co chroni pamięć przed przeładowaniem informacją.

Gdy informacja różni się od dotychczasowej wiedzy może zostać włączona do wiedzy posiadanej (tzw. asymilacja) lub ją zmodyfikować (tzw. akomodacja). Może też zostać odrzucona. Opisane przez Tulvinga fazy procesu pamięciowego wyjaśniają także pozytywny wpływ powtarzania 
na przechowywanie zapamiętanych informacji w pamięci.

Znajduje to swoje odzwierciedlenie w prawie częstości, „że im więcej razy dany materiał był powtarzany, tym lepiej jest pamiętany.” (Maruszewski, 2014) Z drugiej strony im materiał jest bardziej obszerny, tym bardziej wzrasta czas potrzebny na jego zapamiętanie. Mówi o tym prawo Foucaulta, wyrażane wzorem t=kl2 (t – czas uczenia się jednego elementu, l-długość szeregu, k-wartość stała).

Ważnym zagadnieniem jest odtwarzanie wiadomości zapisanych w pamięci. 
W procesie odtwarzania wyróżnia się dwie formy: przypominanie i rozpoznawanie. Przypominanie polega na wydobyciu z pamięci informacji zawartych w śladzie pamięciowym odpowiadających zadanemu pytaniu. Rozpoznawanie, które jest zazwyczaj łatwiejsze 
od przypominania, polega na wskazaniu odpowiedzi poprawnej ze zbioru zaprezentowanych możliwych odpowiedzi. Pomiędzy w/w formami odtwarzania występują niekiedy rozbieżności, i tak np. możliwe jest wystąpienie zjawiska przypominania bez rozpoznawania (nieświadomy plagiat) lub rozpoznawania bez przypominania (paramnezja – „tip of the tongue”, Deja vu lub Jamais vu).

Zrozumienie pamięci ułatwia także opisana przez Atkinsona i Schifrina magazynowa koncepcja pamięci, która przyjmuje istnienie trzech niezależnych magazynów pamięciowych. Wg tej koncepcji wyróżniana są 3 „magazyny” pamięci: pamięć sensoryczna, pamięć krótkotrwała, pamięć trwała. Pamięć sensoryczna, odkryta przez Sperlinga (1960) jest zaliczana do procesów związanych ze spostrzeganiem. Umożliwia ona przechowanie bodźców przez krótki czas, niezbędny do wydobycia cech fizycznych bodźca lub eliminacji cech błędnych.

Jest to pamięć nieuświadamiana, specyficzna dla modalności (np. pamięć ikoniczna, pamięć echoiczna), trwająca ok 0,5 sekundy. Pamięć sensoryczna umożliwia przetwarzanie informacji, gdy bodziec przestał działać i zapewnia ciągłość percepcji. Proces przetwarzania jest przerywany, gdy ślad pamięciowy zanika z upływem czasu lub w sytuacji pojawienia się nowego bodźca. Pamięć sensoryczna posiada dużą pojemność. W pamięci tej zachodzi zjawisko maskowania wstecznego, tzn. nakładania się bodźców późniejszych na wcześniejsze.

Pamięć krótkotrwała, inaczej robocza lub operacyjna podtrzymuje informacje w trakcie wykonywania operacji poznawczych. Jest to pamięć o ograniczonej pojemności. Prawo Millera mówi, że pojemność tej pamięci wynosi 7+/- 2 elementy informacji. Pamięć krótkotrwała jest to pamięć świadoma. Przechowuje informacje przez kilka – kilkanaście sekund. Wykorzystywana jest także podczas przypominania, kiedy informacje są przenoszone do niej z pamięci trwałej.

Kodowanie w pamięci roboczej ma charakter akustyczny (tzw. pętla fonologiczna) i wzrokowo-przestrzenny (tzw. szkicownik wzrokowo-przestrzenny). 
W pamięci tej wyróżnia się też tzw. centralny system wykonawczy, który kieruje uwagą 
i zarządza zasobami poznawczymi, ponadto odpowiada za koncentrację na zadaniu. Ostatnim elementem pamięci roboczej jest tzw. bufor epizodyczny, który magazynuje epizody. Można w niej obserwować zjawisko interferencji retroaktywnej polegającej na zakłócaniu przechowywania zapisanego wcześniej w tej pamięci materiału przez późniejsze zadania oraz interferencji proaktywnej polegającej na zakłócaniu zapamiętywania informacji nowych przez informacje zapamiętane wcześniej.

Pamięć trwała to pamięć o praktycznie nieograniczonej pojemności i czasie przechowywania. Szacuje się (Mihaly Csismentmihalyi, 1990), że człowiek w ciągu życia przetwarza 185 miliardów informacji. Szybkość zapisu informacji w pamięci trwałej wynosi 0,1-1 bit na sekundę. Informacje są zapisywane w postaci obrazów i informacji pochodzących z innych modalności oraz twierdzeń opisujących relacje pomiędzy pojęciami. W odniesieniu do zapominania przyjmuje się, że ma ono charakter pozorny i polega raczej na braku dostępu do zapisanych uprzednio danych. Omawiając kwestię pamięci krótkotrwałej i trwałej nie sposób pominąć tzw. krzywych pozycyjnych opisujących zróżnicowaną zdolność zapamiętywania elementów różniących się miejscem w szeregu.

Badając zapamiętywanie elementów szeregu obserwuje się lepsze zapamiętanie ostatnich i początkowych elementów szeregu. Lepsze zapamiętanie elementów początkowych jest efektem działania pamięci trwałej (jest to tzw. efekt pierwszeństwa). Lepsze zapamiętanie elementów końcowych szeregu wynika z działania pamięci krótkotrwałej (tzw. efekt świeżości). Zagłębienie w środkowej części krzywej jest wynikiem ograniczonego tempa kodowania danych w pamięci trwałej oraz interferencji retroaktywnej, kiedy nowe informacje zakłócają lub usuwają elementy zarejestrowane wcześniej. Z punktu widzenia praktycznego warto jest wspomnieć jeszcze o tzw. efekcie Kamina (Vetulani, 2006) , który polega na tym, że po początkowo dobrym zapamiętaniu następuje pogorszenie, po czym następuje ponowne poprawienie się pamięci.

Efekt Kamina wynika z faktu, że utrwalenie śladu pamięciowego w pamięci trwałej zachodzi w dwu etapach. Etap pierwszy pamięci trwałej to tzw. pamięć krótkotrwała (uwaga: nie jest to pamięć krótkotrwała rozumiana przez Atkinsona i Schifrina jako pamięć robocza lub operacyjna). Etap drugi pamięci trwałej to tzw. pamięć długotrwała, kiedy to nastąpiła już pełna konsolidacja pamięci.

Ślad pamięciowy – engram
Pojęcie „engramu”, czyli śladu pamięciowego w mózgu zostało wprowadzone prawie sto lat temu przez niemieckiego biologa Richarda Semona.Vetulani pisze, że: „nabywanie pamięci polega na tworzeniu śladów pamięciowych – engramów 
– na podstawie uzyskanych informacji. Informacje są pobierane z otoczenia dzięki zmysłom 
i muszą być odpowiednio kodowane i przechowywane w formie symbolicznej reprezentacji 
w ośrodkowym układzie nerwowym. Kodowanie to sposób modyfikowania informacji tak, aby była gotowa do zapamiętania – wrażenie zmysłowe zostaje podmienione na reprezentację mentalną – ślad pamięciowy, czyli engram. […]. Te reprezentacje mentalne mają jednak określony wymiar materialny i aby przetrwać są składowane w różnych częściach mózgu […] w formie zaburzeń pierwotnych połączeń synaptycznych – sieci neuronalnych. Informacje są odnotowane w postaci zmian wielkości, kształtu, aktywności metabolicznej oraz siły połączeń neuronów.” (Vetulani, 2006).

Przez wiele lat badacze poszukiwali w mózgu engramu wysuwając różne hipotezy odnośnie lokalizacji śladu pamięciowego w mózgu. Badania Karla Lashley’a (1950) prowadzone w latach dwudziestych XX w. prowadzą do wniosku, że takiego miejsca nie ma, a pamięć jest właściwością zintegrowanej aktywności całego mózgu. W procesy pamięci zaangażowane są zespoły neuronów rozproszone w różnych częściach mózgu, a różne obszary magazynują różne aspekty wspomnień. W przeciwieństwie do Lashley’a, który dowodził rozproszonej lokalizacji pamięci, kanadyjski neurochirurg Wilder Penfield w latach trzydziestych XX w. przeprowadził obserwacje, które miały świadczyć o ścisłej lokalizacji śladów pamięciowych w mózgu.

Uczeń Lashley’a Donald Hebb (1949) podjął badania, które były próbą wyjaśnienia dlaczego Lashley’owi nie udał się zlokalizować engramu w mózgu. Hebb wprowadził pojęcie „zespołu komórek”, które są ze sobą powiązane funkcjonalnie 
i współpracują w kodowaniu informacji. Komórki te stanowią zbiór jednocześnie aktywnych neuronów tworzących obwód, są rozproszone w dużych obszarach kory. Rozproszenie to tłumaczy, dlaczego lezja fragmentu kory nie niszczy śladu pamięciowego. Dzięki badaniom Hebba poszukiwania engramu skoncentrowały się na analizie funkcjonalnych obwodów nerwowych i ich powiązań.

Współcześnie uważa się, że pamięć jest zjawiskiem rozproszonym a różne obszary magazynują różne aspekty wspomnień. Obecnie sądzi się, że pamięć jest procesem złożonym i że nie ma jednego lecz istnieje kilka systemów pamięci. 
Z tego powodu nie poszukuje się struktur mózgowych, które przechowują wspomnienia, ale obszarów odpowiadających za poszczególne systemy pamięci. Przyjmuje się, że ślady pamięciowe są magazynowane w obszarach mózgu odpowiedzialnych za percepcję i analizę, czyli przetwarzanie informacji. Obszary różnią się w zależności od modalności, rodzaju treści i specyfiki zadania. Dodatkowo uważa się, że kodowanie, przechowywanie i wydobywanie informacji z pamięci może dokonywać się w różnych częściach mózgu. Może to oznaczać, że engram zmienia lokalizację w zależności od fazy procesu pamięciowego.

Badania neurobiologów poznawczych, fizjologów oraz możliwości techniczne obrazowania aktywności mózgu pozwalają identyfikować zespoły komórek i analizować ich aktywność. Badania obrazowe mózgu potwierdzają, że pamięć jest zjawiskiem rozproszonym 
i dokumentują udział różnych struktur anatomicznych, m.in. hipokampa, kory mózgowej, prążkowia, ciała migdałowatego i móżdżku. W odniesieniu do pamięci operacyjnej badania z wykorzystaniem techniki fMRI wykazują zwiększoną aktywność grzbietowo-bocznej kory przedczołowej, (D’Esposito i wsp.,1995). Testy pamięci operacyjnej wykazują , że rola kory mózgowej przedczołowej w obszarze grzbietowo-bocznym w lewej półkuli i prawej różnią się.

Uszkodzenie w obszarze grzbietowo-bocznej kory przedczołowej lewej półkuli upośledza funkcjonowanie pamięci operacyjnej w jej pełnym zakresie, w przypadku półkuli prawej upośledzona jest pamięć operacyjna wzrokowo-przestrzenna. Hipokamp odpowiedzialny jest za powstawanie trwałych zapisów pamięciowych, pamięć deklaratywną (fakty, daty, nazwy, konsolidowanie wspomnień przestrzennych) i najprawdopodobniej tworzy pamięciowy indeksu zapisu. Kora mózgowa odpowiada za pamięć sensoryczną oraz asocjacje pomiędzy wrażeniami. Prążkowie jest odpowiedzialne za m.in. powstawanie nawyków i związków bodziec-reakcja. Ciało migdałowate ma związek z tworzeniem i wydobywaniem wspomnień mających znaczenie emocjonalne. Móżdżek odpowiada za m.in. pamięć proceduralną, wspomnienia nabywane przez powtarzanie oraz warunkowanie klasyczne.

Podsumowanie
Pamięć jest zjawiskiem analizowanym na wiele sposobów i z wykorzystaniem wielu metod. Problemy, z którymi stykają się badacze pamięci dotyczą zarówno jej struktury, procesów i mechanizmów neurologicznych. Podsumowując spostrzeżenia zawarte 
w niniejszej pracy można stwierdzić, że pamięć jest procesem o złożonym charakterze, zarówno w kontekście funkcjonalnym, jak i fizjologicznym. Zrozumienie pamięci pozwala nie tylko lepiej rozumieć człowieka, ale przede wszystkim wykorzystać te wiedzą do rozwijania strategii pomocnych w jej doskonaleniu.

BIBLIOGRAFIA
• Anderson, J. R. (1982). Acquisition of cognitive skill. Psychological Review, 89, 369-406.

• Anderson, J. R. (1982). The architecture of cognition. . Cambridge. MA: Harvard University Press.
.
• Atkinson, R. C., Shiffrin, R. M. (1968). Human memory: A proposed system and its control processes. W: K.W. Spence (red.), The psychology of learning and motivation: Advances in research and theory (t. 2, s. 89-195). New York: Academic Press.

• Csikszentmihalyi, M. (1990). Przepływ. Psychologia optymalnego doświadczenia. Przeł. M. Wajda-Kacmajor. Warszawa: Studio Emka.

• D’Esposito M, Detre J. A., Alsop D. C., Shin R. K. , Atlas S. Grossman. M (1995) The neural basis of the central executive of working memory. Nature, 378, 279-281.

• Hebb, D. O. (1949) The organization of behaviour: A neuropsychological theory. New York: Wiley

• Jagodzińska M. (2008) Systemy nabywania pamięci długotrwałej. Psychologia pamięci. Sensus

• Lashley, K. S.(1950). In search of the engram. Symposia of the Society for Experimental Biology, 4, 454-482
• Maruszewski T. (2014) Pamięć. Psychologia poznania. GWP
• Sperling, G. (1960). The information is available in brief visual presentations.. Psychological Monographs, 74(498).

• Squire, L. R. (1986). Mechanisms of memory. Science, 232, 1612-1619
• Sternberg, R.J. (1996). Cognitive psychology. Fort Worth: Harccourt Brace College
• Strelau J (2004) Pamięć jako podstawowy mechanizm przechowywania doświadczenia. Psychologia, Podręcznik akademicki (t. 2)

• Tulving, E. (1976). Ecphoric processes in recall and recognition. W: J. Brown (red.) Recall and recognition (s. 37-74). London: Wiley.
• Vetulani J. (2006) Pamięć: podstawy neurobiologiczne i możliwości wspomagania. Farmakoterapia w psychiatrii i Neurologii, 1, 7-12: 7-15