Процедурні типи пам'яті, функціонування та фізіологія

The процесуальна пам'ять або інструментальним є той, який зберігає процедури, навички або пізнавальні або моторні навички, які дозволяють людям взаємодіяти з навколишнім середовищем.

Це свого роду несвідома довгострокова пам'ять, і вона відображає спосіб виконання речей (рухові навички). Наприклад: письмо, їзда на велосипеді, водіння автомобіля, гра на інструменті, серед інших.

Як правило, системи пам'яті поділяються на два типи: декларативна пам'ять і недекларативна або неявна пам'ять. Перший - це той, в якому зберігається інформація, яка може бути передана усно, що складається з свідомого навчання.

З іншого боку, другий тип - це пам'ять, яку важко вербалізувати або перетворити на зображення. У ній знаходиться процесуальна пам'ять. Це активується, коли завдання повинно бути виконане, а засвоєні функції, як правило, є навичками, які автоматизовані.

Основним мозковим субстратом процесуальної пам'яті є стриатум, базальні ганглії, премоторна кора і мозочок.

Розвиток процесуальної пам'яті відбувається більшою мірою в дитячому віці. І вона постійно змінюється щоденним досвідом і практиками. Правда, у зрілому віці набагато складніше набувати такого типу навичок, ніж у дитинстві, оскільки це вимагає додаткових зусиль.

Концепція процесуальної пам'яті

«Процедурна пам'ять - це термін, який я використовую, коли навчаю 10-річних хлопців грати в бейсбол. Я кажу їм, що кожен раз, коли вони добре кидають м'яч або правильно розгойдують биту, вони зміцнюють програму для цього чіткого руху. І навпаки, кожен раз, коли вони роблять це погано, вони підсилюють цей невідповідний стиль ... " (Eichenbaum, 2003).

Процедурна пам'ять складається з звичок, навичок і рухових навичок, які моторна система набуває і об'єднує в свої власні схеми. Для того, щоб придбати цей тип пам'яті необхідно, щоб було проведено кілька тренувальних випробувань, що дозволяють автоматизувати навички.

Знання прогресує несвідомо і безперервно модулюється досвідом. Таким чином, вони пристосовуються протягом усього життя до повторної практики.

У більш просунутих фазах, практика робить когнітивні або рухові навички більш точними і швидшими. Це стає звичкою, поведінкою, яка виконується автоматично.

Типи процесуальної пам'яті

Здається, існує два типи процедурної пам'яті, з різними основними місцями в мозку.

Перший стосується придбання звичок і навичок. Тобто, здатність розвивати стереотипні поведінкові репертуари, такі як письмо, готувати, грати на фортепіано ... Цей тип процедурної пам'яті стосується поведінки, спрямованої на мету, і подається в смугастої системі мозку.

Друга - набагато простіша система. Це відноситься до конкретних сенсомоторних адаптацій, тобто до налагодження наших рефлексів або розвитку умовних рефлексів.

Мова йде про коригування тіла, що дозволяє виконувати точні та точні рухи, крім умовних рефлексів. Вона розташована в системі мозочка.

Як працює процедурна пам'ять?

Процедурна пам'ять починає формуватися раніше, як ви навчитеся ходити, розмовляти або їсти. Такі здібності повторюються і вкорінюються таким чином, що вони робляться автоматично. Не треба свідомо думати, як виконувати такі рухові заходи.

Важко вказати, коли ви навчилися виконувати такі типи дій. Вони зазвичай навчаються в ранньому дитинстві і продовжують бути несвідомо.

Набуття цих навичок вимагає навчання, хоча це правда, що навчання не завжди гарантує, що майстерність розвивається. Можна сказати, що процедурне навчання було отримано, коли поведінка змінюється завдяки навчанню.

Очевидно, в нашому мозку існують структури, які контролюють початкове вивчення процесуальних спогадів, їх запізнення навчання та їх автоматизацію.

Мозковий субстрат

Коли ми дізнаємося про звичку, активується ділянка нашого мозку під назвою базальні ганглії. Базальні ганглії - це підкоркові структури, які мають багаторазові зв'язки з усім мозком.

Зокрема, вони дозволяють обмінюватися інформацією між нижніми областями мозку (наприклад, стовбуром мозку) і вищими областями (наприклад, корою головного мозку).

Ця структура, здається, відіграє виборчу роль у процесуальному вивченні звичок і здібностей. Вона також бере участь в інших недекларативних системах пам'яті, таких як класична або оперантна кондиціонування.

У базальних гангліях виділяється область, що називається смугастим ядром, при отриманні звичок. Він отримує інформацію від більшої частини кори головного мозку, на додаток до інших частин базальних гангліїв.

Смуга ділиться на смугастий асоціативно-смугастий сенсомотор. Обидва мають різні функції у навчанні та автоматизації навичок.

Перші етапи процесуального навчання: асоціативна смуга

Коли ми перебуваємо на ранніх стадіях процедурного навчання, активується асоціативний стриатум. Цікаво, що, оскільки діяльність є підготовкою та навчанням, ця сфера знижує свою активність. Таким чином, коли ми вчимося керувати, активується асоціативна флейта.

Наприклад, у дослідженні Miyachi et al. (2002), було встановлено, що, якщо асоціативний стриатум був тимчасово інактивований, нові послідовності рухів не можна було б вивчити. Проте суб'єкти могли б виконувати вже вивчені моделі двигуна.

Пізні стадії процедурного навчання: сенсомоторні стриати

На пізніх стадіях процесуального навчання активізується інша структура: сенсомоторний стриатум. Ця область має структуру діяльності, протилежну асоціативній флейті, тобто вона активується, коли вміння вже придбано і є автоматичним.

Таким чином, як тільки водійська здатність буде достатньо навченою і вже автоматичною, асоціативний стриатум знижує свою активність при збільшенні активації сенсорного моторного стриатума..

Крім того, було виявлено, що тимчасова блокування сенсомоторного стриатума запобігає виконанню послідовностей. Хоча це не перериває вивчення нових навичок.

Однак, здається, є ще один крок. Було відмічено, що коли завдання вже добре вивчено і автоматизовано, сенсомоторні стриральні нейрони також не реагують.

Кора головного мозку і процесуальна пам'ять

Що тоді відбувається? Мабуть, коли поведінка дуже добре вивчена, активізується кора головного мозку (cortex). Більш конкретно моторні та премоторні ділянки.

Хоча це, здається, залежить також від того, наскільки складною є послідовність рухів. Таким чином, якщо рухи прості, кора головним чином активується.

З іншого боку, якщо послідовність дуже складна, деякі нейрони сенсомоторного стриатума ще активуються. Крім активації, як підтримують рухові області і премотор кори головного мозку.

З іншого боку, було показано, що спостерігається зниження активності ділянок мозку, які контролюють увагу (префронтальний і тім'яний), коли ми виконуємо високоавтоматизовані завдання. Хоча, як згадувалося, активність збільшується в моторних і премоторних зонах.

Мозочок і процедурна пам'ять

Мозок також, здається, бере участь у процесуальній пам'яті. Зокрема, він бере участь у вдосконаленні та уточненні вчених рухів. Тобто, це дає нам більше спритності, коли мова йде про виконання наших рухових навичок.

Крім того, він допомагає вивчити нові рухові навички і закріпити їх через клітини Пуркіньє. 

Лімбічна система і процесуальна пам'ять

Як і в інших системах пам'яті, лімбічна система відіграє важливу роль у процесуальному навчанні. Це пов'язано з процесами мотивації та емоцій.

З цієї причини, коли ми мотивовані або зацікавлені в вивченні завдання, ми вивчаємо її легше і довше залишаємося в нашій пам'яті.

Фізіологічні механізми

Показано, що коли ми отримуємо навчання, зв'язки і структури нейронів змінюються.

Таким чином, через низку процесів, набуті навички починають бути частиною довготривалої пам'яті, відображеної в реорганізації нейронних ланцюгів. Певні синапси (зв'язки між нейронами) посилюються, а інші слабшають, одночасно з тим, як дендритні шипи нейронів змінюються в розмірах, подовжуючись.

З іншого боку, присутність дофаміну є фундаментальним для процедурної пам'яті. Допамін є нейротрансмітером нервової системи, що має численні функції, серед яких підвищує мотивацію та корисні відчуття. Крім дозволу руху, і звичайно ж, навчання.

Головним чином полегшує навчання, що відбувається завдяки нагородам, наприклад, навчитися натискати певну кнопку для отримання їжі.

Порушення, які впливають на процесуальну пам'ять

Існує безліч коркових і підкіркових структур, які втручаються в різні функції процесуальної пам'яті. Виборче ураження деяких з них викликає різні порушення рухових функцій. Як параліч, апраксія, атаксия, тремор, хореїчні рухи або дистонія (Carrillo Mora, 2010).

Багато досліджень проаналізували патології, які впливають на пам'ять, щоб дізнатися типи існуючих спогадів і як вони працюють.

У цьому випадку розглянуто можливі наслідки поганого функціонування базальних гангліїв або інших структур в процесі навчання і виконання завдань..

Для цього в різних дослідженнях використовуються різні тести оцінки, які порівнюють здорових людей та інших людей з деяким впливом на процесуальну пам'ять. Або, пацієнти з процесуальними пошкодженнями пам'яті та іншими пацієнтами з пошкодженням іншого типу пам'яті.

Наприклад, при хворобі Паркінсона спостерігається дефіцит дофаміну в смугастому тілі і спостерігаються відхилення у виконанні певних завдань пам'яті. Проблеми можуть також з'являтися при хворобі Хантінгтона, де пошкодження відбувається в сполуках між базальними гангліями і корі головного мозку.

Також будуть виникати труднощі у пацієнтів з ураженнями головного мозку в деяких задіяних мозкових структурах (наприклад, у результаті інсульту).

Проте в даний час точна роль базальних гангліїв у вивченні руху є певною мірою спірною.

Встановлено, що в процесі моторного навчання у здорових учасників активуються певні ділянки мозку. Деякі з них - дорсолатеральна префронтальна кора, додатковий моторний простір, передня поясна кору головного мозку ..., а також базальні ганглії.

Однак у інших пацієнтів з Паркинсоном активувалися різні області (наприклад, мозочок). Крім того, смугасті і базальні ганглії були неактивними. Здається, компенсація надається через систему кортико-мозочкової системи, оскільки кортико-стритальний шлях пошкоджений.

Підвищена активація гіпокампу і таламо-кортикальних шляхів спостерігалася у пацієнтів з цим захворюванням і з Хантінгтоном..

В іншому дослідженні вони оцінювали пацієнтів, які перенесли інсульт, що вплинув на базальні ганглії, і порівняли їх зі здоровими учасниками.

Вони виявили, що уражені пацієнти вивчають рухові послідовності більш повільно, потрібно більше часу, щоб дати відповіді, і вони менш точні, ніж у здорових учасників.

Очевидно, пояснення авторів полягають у тому, що ці особи мають проблеми з розділенням моторної послідовності на організовані та скоординовані елементи. Таким чином, їхні відповіді дезорганізовані і потребують більше часу для розробки.

Оцінка

Існує кілька тестів, за допомогою яких можна оцінити процесуальні можливості пам'яті у людей. Дослідження часто використовують такі тести порівняння продуктивності між пацієнтами з проблемами пам'яті і здоровими людьми.

Найбільш використовуваними завданнями для оцінки процедурної пам'яті є:

Імовірнісне завдання прогнозу погоди

У цьому завданні вимірюється процедурне когнітивне навчання. Учасникам представлені чотири різні типи карт з різними геометричними фігурами. Кожна карта являє собою певну ймовірність дощу або сонця.

На наступному етапі суб'єкт представлений трьома згрупованими картками. Він повинен буде з'ясувати, якщо, враховуючи дані разом, є більше шансів на те, щоб отримати сонце або дощ.

Після відповіді експерт повідомить, чи була відповідь правильною. Тому учасник кожного випробування поступово дізнається, які букви, швидше за все, пов'язані з сонцем або дощем.

Пацієнти з змінами в базальних гангліях, такі як ті, що страждають хворобою Паркінсона, зазнають невдачі в поступовому вивченні цього завдання, хоча їхня явна пам'ять є неушкодженою..

Послідовне час реакції

Це завдання оцінює вивчення послідовностей. У ньому візуальні подразники представлені на екрані, зазвичай літерами (ABCD ...) Учаснику доручається подивитися на позицію одного з них (наприклад, B)..

Учасник повинен натиснути одну з чотирьох клавіш, залежно від того, де знаходиться цільовий стимул, якомога швидше. Використовуються лівий середній і вказівний пальці, а правий індекс і середні пальці.

Спочатку позиції є випадковими, але на наступному етапі вони слідують певній схемі. Наприклад: DBCACBDCBA ... Отже, після декількох випробувань пацієнт повинен вивчити необхідні рухи і автоматизувати їх.

Ротаційне завдання переслідування

Це завдання виконується спеціальним пристроєм, що має обертається пластину. В одній частині пластини є металева точка. Учасник повинен розмістити стрижень у металевій точці якомога довше, не забуваючи, що пластина робить кругові рухи, які необхідно дотримуватися..

Дзеркальний тест

У цьому завданні потрібна хороша координація очей. Оцініть здатність до вивчення конкретних рухових навичок, таких як відстеження контуру зірки. Однак для цього завдання учасник може бачити тільки відображення зображення, яке він малює в дзеркалі.

Спочатку помилки є звичними, але після декількох повторів руху контролюються, спостерігаючи за рукою і малюнком у дзеркалі. У здорових пацієнтів все менше і менше помилок.

Мрія і процесуальна пам'ять

Було наочно продемонстровано, що процедурна пам'ять консолідується через офлайн-процес. Тобто, ми фіксуємо наші інструментальні спогади в періоди відпочинку між моторними тренуваннями, особливо під час сну.

Таким чином, було виявлено, що моторні завдання, здається, помітно поліпшуються при оцінці після інтервалу відпочинку.

Це відбувається з будь-яким типом пам'яті. Після періоду практики було виявлено, що корисно відпочити, так що те, що вивчено, фіксується. Ці ефекти посилюються, якщо ви відпочиваєте відразу після періоду навчання.

Процесуальна пам'ять і совість

Процесуальна пам'ять має складні відносини з свідомістю. Традиційно ми називаємо цей тип пам'яті як несвідома пам'ять, яка не вимагає зусиль.

Проте експериментальні дослідження показали, що активація нейронів відбувається до свідомого планування руху, що має відбутися..

Тобто свідоме бажання виконати рух - це насправді "ілюзія". Насправді, згідно з різними дослідженнями, іноді «усвідомлення» наших автоматичних рухів може негативно вплинути на виконання завдання.

Таким чином, коли ми усвідомлюємо нашу послідовність рухів, ми іноді погіршуємо продуктивність і робимо більше помилок. З цієї причини багато авторів наголошують насамперед на тому, що процесуальна пам'ять, коли вона вже добре встановлена, не вимагає уваги або нагляду за своїми діями, щоб зробити їх добре.  

Список літератури

1. Ashby, F.G., Turner, B.O. & Horvitz, J.C. (2010). Вклади коркових і базальних гангліїв до навчання і автоматизації звички. Тенденції в когнітивних науках, 14 (5), 208-215.
2. Boyd L.A., Edwards J.D., Siengsukon C.S., Vidoni E.D., Wessel B.D., Linsdell M.A. (2009). Моторне секвенування шейкування порушується інсультом базальних гангліїв. Нейробіологія навчання і пам'яті, 35-44.
3. Carrillo-Mora, P. (2010). Системи пам'яті: історичний огляд, класифікація та сучасні поняття. Перша частина: історія, таксономія пам'яті, довгострокові системи пам'яті: семантична пам'ять. Психічне здоров'я, 33 (1), 85-93.
4. ДЕКЛАРАТИВНА (ЕКСПЛІКЦІЙНА) І ПРОЦЕДУРАЛЬНА (ПОВТОРНА) ПАМ'ЯТЬ. (2010). Отримано з людської пам'яті: human-memory.net.
5. Diekelmann, S., & Born, J. (2010). Функція пам'яті сну. Nature Reviews Neuroscience, 11 (2), 114-126.
6. Eichenbaum, H. (2003). Когнітивна неврологія пам'яті. Барселона: Аріель.
7. Brown, E.M., & Morales, J.A.P. (2012). Основи навчання та мови (т. 247). Редакція Uoc.
8. Miyachi, S. et al. (2002) Диференціальна активація стриарних нейронів мавпи на ранніх і пізніх стадіях процесуального навчання. Brain Res., 146, 122-126.
9. Процедурна пам'ять. (s.f.). Отримано 12 січня 2017 року з Вікіпедії.