Кэш зрения лишили совершенства

На то, чтобы увеличить рабочую оперативную память компьютера в тысячи раз, у технологов ушло около десяти лет. Свои собственные способности человечество, хотя и стало умней, всё-таки не смогло усовершенствовать в такой степени. И если достижениями вычислительной техники в какой-то мере удалось компенсировать недостаток долговременной памяти, то память «рабочую» пока заменить не получается.

Возможно, именно поэтому тактика психологов и неврологов существенно отличается от таковой у современных специалистов по вычислительной технике. Раз уж нельзя нарастить мощность, остается только тщательно исследовать скромные возможности, для того чтобы использовать их с максимальной эффективностью.

Неизвестно, руководствовались ли Вэйвэй Чжан и Стивен Лак из Университета Калифорнии в Дэвисе этим принципом или только собственной любознательностью, но им удалось разобраться в том, как работает «кэш» – сверхкраткосрочная память наших органов чувств – на примере зрения. Работа учёных, принятая к публикации в Nature, сделала компьютерные термины ещё более применимыми в психологии:

они показали, что мозг обладает ограниченным количеством «слотов», сохраняющих картинки высокого разрешения на несколько секунд.

Как отметил Лак, человек крайне редко передвигает взгляд плавно. Как правило, в то время как взгляд переходит с объекта на объект, нервная система автоматически выключается для того, чтобы избавиться от зрительного «шума». В результате мозг получает серии кадров с продолжительностью около четверти секунды, разделенные короткими перерывами.

Эту особенность устройства нашего мозга хорошо знают любители кино- и видеосъёмки: чтобы запись выглядела симпатичнее и естественнее, они рекомендуют не водить объективом вправо-влево без конца, а использовать ограниченный набор постоянных сцен, внутри которых могут двигаться герои.

Наш великий соотечественник Иван Петрович Павлов учил, что анализатор состоит не только из самого сенсора, но и проводящих путей и ответственного за то или иное ощущение участка мозга – так называемую часть – проекцию сенсора. Чжан и Лак продолжают свою более современную аналогию. По их словам, на последнем этапе работы анализатора происходит объединение картинок за счет «выдергивания» информации с каждого отдельного слайда в памяти.

Такие «воспоминания» активны не дольше нескольких секунд. Как говорит Лак, «мы используем рабочую память сотни тысяч раз в течение дня, не замечая этого.

Сам эксперимент заключался в демонстрации добровольцам цветных квадратиков на десятые доли секунды. После этого ученые просили своих подопечных указать место прежде увиденного цвета на палитре в форме колеса.

Неудивительно, что кто-то справился с этим заданием, а кто-то нет. Учёных это не остановило. Варьируя количество квадратиков, состав и «сложность» цветов, и воспользовавшись современной математической статистикой, они доказали, что рабочая память больше напоминает камеру высокого разрешения, способную сохранять три или четыре квадратика во всех деталях. А «центральный процессор» позволяет сливать картинки вместе.

Эксперименты показали, что ни незначительные колебания времени демонстрации, ни скрытая чувствительность практически не влияют на способности каждого.

При изменении любых параметров добровольцы все равно не могли запомнить больше трех (в среднем) фигурок.

Повторив свой эксперимент с теми же результатами для цветовых пятен других форм, психологи получили статистически не отличающиеся данные.

Как отметили ученые, если проводить аналогию с цифровым фотоаппаратом до конца, то мозг не позволяет выбрать, как воспользоваться рабочей памятью – сохранить несколько качественных снимков или много кадров низкого разрешения.

При этом люди существенно отличаются и по разрешению для каждой фигуры, и по общему количеству сохраняемых снимков.

Те, кто способен сохранять больше информации в рабочей памяти, отличаются более «плавающим» интеллектом – способностью решать новые проблемы. Также рабочая память отвечает за отслеживание и прогноз положения объектов, временно исчезнувших из поля зрения. И она же важна для распознания объектов с непривычного ракурса.

Ссылаясь на коллег из своего университета – Лизу Оакс и её команду, Лак отметил, что эта система развивается, вероятней всего, между 6 и 10 месяцами жизни.

«Незрительная» рабочая память отвечает за запоминание новых слов, многократно повторяя их уже в мозге, а также за сохранение промежуточных значений при выполнении арифметических операций – «кэш» нашего мозгового процессора. Продолжив аналогии, Лак отметил, что доступ к долговременной памяти занимает куда больше времени, зато и хранить там можно куда больше информации.