124
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ. ВЛИЯЮЩИХ НА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЗАПЕЧАТЛЕННОЙ
ИНФОРМАЦИИ
Л. Г. ВОРОНИН, В. Ф. КОНОВАЛОВ, Г. И. ЖУРАВЛЕВ, И. С. СЕРИКОВ
и А. И. ФЕДОТЧЕВ
Отдел проблем памяти Института биологической физики АН СССР, Пущино
Экспериментальный анализ извлечения из памяти запечатленного материала, впервые предпринятый Г. Эббингаузом [11], не потерял актуальности и до настоящего времени. Это до некоторой степени связано с тем, что до сих пор нет единого мнения относительно механизмов, обусловливающих тот или иной характер репродукции запоминаемых сведений.
Так, имеются данные о том, что на характер воспроизведения материала может оказывать влияние периодичность процесса восприятия информации [1], [13]. Гипотеза консолидации [14] предполагает, что в основе изменения воспроизведения информации лежит процесс ее закрепления в долговременной памяти, т. е. изменение механизма хранения воспринятых сведений. Наконец, существуют данные о возможности хранения следов раздражений в памяти человека фактически в течение всей жизни [15], [16], которые указывают на то, что трудности отставленного воспроизведения материала могут быть связаны с нарушением способности адекватного извлечения информации из хранения [8], [18], т. е. с изменениями механизма воспроизведения усвоенных сведений.
Несмотря на трудности, возникающие при интерпретации данных по воспроизведению запечатленного материала, анализ факторов, влияющих на этот процесс, представляется перспективным для изучения закономерностей мнемической деятельности головного мозга.
Ранее нами было показано, что на характер воспроизведения информации оказывает влияние возраст испытуемых, степень осознания ими тех сведений, которые требуется запечатлевать в памяти в ходе опытов, сложность материала предъявляемого испытуемым для запоминания, и прочность его усвоения [2], [3], [4], [5].
Продолжая начатые исследования в плане выяснения факторов, влияющих на закономерности воспроизведения воспринятых сведений, в настоящей работе мы попытались провести анализ репродукции воспринятого материала в зависимости от времени, через которое предъявлялся испытуемым этот материал, способа его предъявления на слух;— монаурально или бинаурально, а также интерферирующего фактора, вводимого сразу или через некоторое время после восприятия информации. Кроме того, представлялось важным провести сравнительный анализ показателей воспроизведения у двух групп детей одного возраста, находящихся в разных условиях воспитания и обучения, — испытуемых из детского сада и школьников — с целью выяснения влияния школьного обучения на показатели мнемических функций детей.
МЕТОДИКА
Работа выполнена на 770 испытуемых, составивших четыре группы: 350 воспитанников детских, садов 6—7-летнего возраста, 70 школьников в возрасте 6—7 лет, 150 школьников 8—9 лет и 200 взрослых испытуемых в возрасте 18—30 лет. С каждым испытуемым проведено по два опыта. Всего проведено три серии экспериментов.
125
В первой серии, направленной на выяснение особенностей воспроизведения материала в зависимости от способа его предъявления на слух, 210 детям 6—7-летнего возраста монаурально или бинаурально с помощью магнитофона предъявляли 10 слов с интервалом между предъявлениями 15 с. В начале второго опыта, который отставал от первого на 5, 30, 45, 60 мин, 2 часа, 1 и 15 дней, ребенка спрашивали, какие слова он помнит. В дополнительном варианте этой серии 70 детям предъявляли те же совка в правое ухо, но не через 15-секундные паузы, а через 1—2 с воспроизведения водилось через вышеупомянутые интервалы времени. В опытах на 150 8—9-детиив школьниках детям бинаурально предъявляли через 1—2 с семь двузначных опрос производили через 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 и 60 мин.
Во второй серии, направленной на сравнительное изучение показателей воспроизведения у 70 6—7-летних дошкольников и 70 школьников того же возраста, испытуемым предлагали по 10 предъявлений модифицированного теста Конорского [2]. Испытуемым предъявлялось 10 ритмических световых стимулов длительностью 3 с каждые 15 с. Половина раздражителей была с частотой 5 Гц, а остальные — с частотой, превышающей 5 Гц на величину индивидуального порога различения. Согласно инструкции, дети должны были сравнивать каждый предъявляемый им раздражитель с предыдущим и в случае их равенства нажимать на специальную кнопку. Через I, 15, 30, 60 мин, 1, 15 и 30 дней после первого опыта проводили повторный аналогичный эксперимент. Дополнительно у всех детей определяли объем зрительной кратковременной памяти на цифры я цветные картинки по методике, описанной ранее [2]. [4].
В третьей серии, направленной на выяснение влияния непосредственного и отставленного введения интерферирующего воздействия, 200 взрослых 18—30-летних испытуемых решали логическую задачу, подробно описанную ранее [4], [6]. Через один из десяти временных промежутков в диапазоне от 1 мин до 30 дней испытуемых просили вспомнить элементы решения задачи, а затем им повторно предлагали еще раз решить ту же логическую задачу. При этом 70 испытуемым сразу после достижения критерия решения задачи на 50-60 с предъявляли комплекс раздражителей (громкий звук, мелькающий свет и др.), играющий роль отвлекающего фактора и вызывающий отрицательные эмоции, а 11 испытуемым этот же интерферирующий комплекс раздражителей предъявляли через 15—20 с после решения.
Статистическая обработка экспериментальных данных была проведена с помощью ЭВМ «Мир-2».
РЕЗУЛЬТАТЫ
Анализ экспериментальных данных показал, что при бинауральном восприятии вербального материала 6—7-летние дети репродуцировали в среднем 5,73±0,17 слова. При монауральном прослушивании того же материала испытуемые воспроизводили иной объем слов. Так, оказалось, что слова, воспринимаемые детьми правым ухом, могут репродуцироваться в объеме 5,92±0,19 слова. При восприятии слов левым ухом их последующее воспроизведение было значительно меньше — 5,33±0,17 (р<0,05).
Дальнейший анализ экспериментального 1материала был направлен на выяснение у детей закономерностей отставленного воспроизведения словесной информации в зависимости от первоначального объема ее репродукции. Оказалось, что при бинауральном восприятии словесной информации последующая ее репродукция в течение двух часов, а может быть и дольше, если судить по коэффициенту воспроизведения (отношению количества слов, воспроизведенных во втором опыте, к их количеству в первом), практически не изменяется. Следует отметить и то, что объем репродукции воспринятого материала в этот период времени характеризуется достаточно высоким коэффициентом воспроизведения, который существенно снижается только через 1 и 15 дней (табл. 1).
Подобная закономерность репродукции материала отмечена и у более старших испытуемых (8—9 лет), которые воспроизводили двузначные числа через разное время после их бинаурального прослушивания. Однако в этом случае период недостоверных колебаний воспроизведения оказался значительно короче, и уже при паузе в 60 мин уровень репродукции запечатленного материала становился достоверно ниже, чем при более коротких отставлениях воспроизведения.
При анализе репродукции словесного материала у 6—7-летних дошкольников в зависимости от того, каким ухом воспринималась монаурально предъявляемая информация, оказалось, что при подаче речевого материала в левое ухо наблюдалась такая же динамика воспроизведения слов, что и при бинауральном их предъявлении (см. табл. 1). В этих опытах коэффициент воспроизведения, приближаясь к единице, также почти не изменялся в течение двух часов. Существенное его уменьшение проявилось только в последующих опытах, выполненных через 1 и 15 суток. Несколько иная динамика изменения коэффициента воспроизведения словесного материала обнаружена у той группы 6—7-летних детей, которые в ходе опытов прослушивали предъявляемый им речевой материал правым ухом. У данной группы испытуемых выявилась статистически незначимая тенденция к снижению объема воспроизведения слов через 1 и 15 дней (см. табл. 1)
126
Таблица 1
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СЛОВЕСНОЙ ИНФОРМАЦИИ,
ВОСПРИНИМАЕМОЙ 6 —7-ЛЕТНИМИ ДЕТЬМИ ЧЕРЕЗ 15-СЕКУНДНЫЕ (А)
И 1— 2-СЕКУНДНЫЕ (Б). ПАУЗЫ
* р<0,1 Степень различий в объемах памяти, тестируемой у детей в первом и втором
** р<0,05 опыте
*** р<0,2
Следовательно, этой серией опытов установлено, что репродукция словесного материала, если он адресуется к правому уху, может осуществляться на достаточно высоком уровне практически без всяких изменений в течение многих часов и дней (в наших опытах до 15 дней).
На основе полученных данных нами выдвинуто предположение, что характер отставленной репродукции второсигнальной информации существенным образом зависит от того, какой объем ее воспроизвелся сразу же после восприятия. Другими словами, мы предположили, что если первоначальное воспроизведение слов хорошее (около 6 из 10), то и последующая их репродукция в течение многих дней будет претерпевать лишь незначительные изменения.
С целью проверки данного предположения мы выполнили эксперименты, в которых слова для запоминания предъявлялись детям в правое ухо не через 15, а через 1—2-секундные паузы. Установлено, что сокращение интервала между предъявляемыми словами до 1—2 с способствовало снижению объема запоминаемого материала у детей с 5,92±0,19 до 3,90±0,15 слова (р<0,01). При таком первоначальном воспроизведении слов динамика их во времени претерпевала следующие изменения. Прежде всего выявлено, что коэффициент воспроизведения словесной информации существенным образом уменьшается с увеличением скорости предъявления второсигнальной информации. Далее оказалось, что увеличение скорости предъявления слов вызвало более сложную динамику изменения самого коэффициента воспроизведения речевого материала (см. табл. 1). Из табл. 1 видно, что первое выраженное уменьшение коэффициента воспроизведения наблюдается уже на 45-й минуте, считая с момента окончания первого опыта. Затем, на 60-й минуте, анализируемый коэффициент, перед тем как повторно начать уменьшаться, вновь увеличивается, достигая своего первоначального значения, отмеченного на 5-й минуте.
Таким образом, оказалось, что характер воспроизведения второсигнальной информации в течение нескольких дней обусловливается степенью первоначального ее усвоения. Если усвоение материала прочное, то и последующая его репродукция будет
Таблица 2
ВЕЛИЧИНЫ МНЕМИЧЕСКИХ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ У 6 —7 —ЛЕТНИХ ДОШКОЛЬНИКОВ И У ШКОЛЬНИКОВ ТОГО ЖЕ ВОЗРАСТА
127
осуществляться практически без каких-либо изменений на высоком уровне. В противном же случае мы будем наблюдать колебательный характер процесса воспроизведения, когда хорошая репродукция второсигнальной информации будет сменяться плохой, и наоборот.
Дальнейший анализ воспроизведения запечатленной информации у 6—7-летних детей позволил установить, что характер этого процесса зависит не только от описанных выше факторов, но и от контингента исследуемых лиц. Выяснилось это при сопоставлении показателей воспроизведения у двух групп 6—7-летних детей — воспитанников детских садов и школьников, в течение полугода посещающих экспериментальную школу. Оказалось, что непосредственное воспроизведение запечатленного материала у 6—7-летних школьников характеризуется достоверно более высокими величинами, чем у их сверстников из детского сада (табл. 2).
Рис. 1. Зависимость коэффициентов правильных реакций при выполнении теста Конорского от перерыва между первым и вторым опытом у 6—7-летних испытуемых из детского сада и у школьников того же возраста.
По оси абсцисс — интервалы между первым ин вторым опытом; по оси ординат — коэффициенты правильных реакций.
Оказалось далее, что эти группы испытуемых различаются и по динамике отставленного воспроизведения усвоенных навыков, связанных с выполнением теста Конорского (рис. 1). Из рисунка видно, что при увеличении интервала, через который дети повторно выполняли тест, коэффициенты правильных реакций, характеризующие уровень отставленного воспроизведения усвоенных навыков, постепенно уменьшаются. При этом минимальная величина коэффициента, зарегистрирована у школьников при 30-минутной, а у их сверстников из детского сада — при 60-минутной паузе между опытами. Однако через 1 ч у школьников и через 1 день у дошкольников результаты повторного выполнения серии сравнений стимулов достоверно (р<0,01) улучшались и коэффициенты правильных реакций были максимальными, претерпевая вторичное снижение лишь при дальнейшем увеличении перерыва между опытами.
Таким образом, полученные данные позволяют заключить, что на характер воспроизведения 6—7-летними детьми запечатленной информации существенное влияние оказывает школьное обучение. Это влияние сказывается на показателях непосредственного воспроизведения запечатленного материала и на динамике отставленной репродукции усвоенных навыков.
В экспериментах, направленных на выяснение влияния интерферирующего воздействия, оказалось, что при его введении сразу после усвоения испытуемыми абстрактно-
Таблица 3
ПРОЦЕНТ ИСПЫТУЕМЫХ, ПРАВИЛЬНО ВОСПРОИЗВОДЯЩИХ РЕШЕНИЕ
ЛОГИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ (I), И ВРЕМЯ ЕЕ ПОВТОРНОГО РЕШЕНИЯ (II)
В ЭКСПЕРИМЕНТАХ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ ИНТЕРФЕРИРУЮЩЕГО ФАКТОРА (А)
И С ЕГО ВВЕДЕНИЕМ (Б)
128
логического материала в виде решения логической задачи значительно сокращается число испытуемых, правильно воспроизводящих задачу через разное время после ее решения, а также существенно удлиняется время повторного выполнения того же задания (табл. 3). Следует отметить, что влияние интерферирующего фактора оказалось наиболее выраженным при воспроизведении запечатленной информации через 1 мин, 1 ч и 15 дней.
В тех случаях, когда интерферирующий фактор вводился через 15—20 с после усвоения абстрактно-логического материала, его влияние на последующее воспроизведение информации оказалось значительно менее выраженным, чем в экспериментах, когда этот агент вводился сразу после усвоения материала. Так, если во втором случае через 1 мин после усвоения логической задачи ход ее решения правильно воспроизвели 18±12% испытуемых, то в первом случае их было достоверно больше — 54,5±15% (р<0,05). Аналогичная зависимость наблюдалась также в отношении времени повторного решения логической задачи: при отставленном на 15—20 с введении интерферирующего агента оно составило 1,5±0,2 мин, а при его введении сразу после первого опыта — 2,2±0,3 мин (р<0,05).
ОБСУЖДЕНИЕ
Прежде всего установлена зависимость объема кратковременной памяти детей от интервала, через который второсигнальная информация предъявлялась им для запоминания. Выраженное влияние интервала между прослушиваемыми словами проявилось и в динамике их репродукции в течение длительного времени, равного в наших опытах 15 дням. На процесс запоминания словесно-логической информации существенно влиял также шумовой фактор, выступающий в наших опытах в качестве интерферирующего агента. И наконец, проведенными экспериментами установлено, что динамика репродукции второсигнальных форм памяти обусловливается контингентом исследуемых лиц, т. е. в данном случае тем, являются ли дети одного возраста школьниками, или они продолжают посещать детский сад.
Что касается влияния школьного обучения на характер воспроизведения 6—7-летними детьми запечатленного материала, то этот вопрос является частью более общего вопроса о влиянии систематического обучения на развитие физиологических и мнемических функций мозга ребенка. Ранее нами [3] было показано, что под влиянием систематических школьных занятий у 6—7-летних детей происходит существенное развитие таких функций головного мозга, как внимание, мышление и память. В основе этого лежит, на наш взгляд, прогрессирующее становление основных свойств нервных процессов, особенно во второй сигнальной системе, совершенствование абстрактно-логических связей и аналитико-синтетических механизмов деятельности мозга, обеспечивающих формирование индивидуального опыта. Очевидно, эти же факторы обусловили и установленное в данной работе влияние школьного обучения на показатели репродукции воспринятых сведений. Здесь следует лишь отметить, что это влияние: распространяется и на динамику отставленного воспроизведения усвоенных навыков.
Факт изменения объема запоминания речевого материала в зависимости от скорости его предъявления испытуемым хорошо известен в литературе. В частности, в работах А. Р. Лурия и сотрудников, выполненных на больных, уже отмечалось, что снижение частоты подачи слов способствует увеличению их запоминания [9]. Авторы объясняют собственные результаты тем, что с увеличением интервала времени между прослушиваемыми словами, возможно, развивается взаимное торможение следов последовательных раздражителей. В предыдущих наших работах также отмечалась важная роль межстимульных пауз в воспроизведении следовых реакций [7]. Более того, этими исследованиями установлена длительность периода времени, равного 12—15 с, который начинал существенно влиять на динамику репродукции следов возбуждений.
Полученные в нашей работе факты подтвердили важную роль микроинтервалов времени в запечатлении прослушиваемых детьми сведений. Оказалось, что объем кратковременной памяти был больше у тех детей, которые прослушивали слова не через 1—2 с, а через 15 с. Очевидно, этот факт можно объяснить тем, что с уменьшением скорости предъявления испытуемым речевого материала снижаются (а может быть, и полностью устраняются) интерферирующие влияния следов одних возбуждений на другие, что, вероятно, и обусловливает большую прочность их закрепления в памяти. Если это так, то, по-видимому, можно предположить, что консолидация второсигнальной информации у детей осуществляется в течение нескольких десятков секунд. Определенным подтверждением сказанному может служить второй факт, отмеченный в данной работе: те испытуемые, которые имели достаточно большой объем кратковременной памяти в результате восприятия слов с меньшей скоростью, имели и лучшее сохранение этого материала в течение 15 дней.
Более прямым доказательством того, что второсигнальная информация подвергается существенной переработке в системах памяти в течение нескольких десятков секунд (15—20 с), являются сведения, полученные в опытах с введением отвлекающего воздействия через разное время после трехкратного повторения испытуемыми решения логической задачи.
129
В связи с изложенным выше возникает вопрос, как объяснить имеющиеся в литературе факты, которые указывают на колебательный характер эффекта воспроизведения [10], [12], [17]. Исходя из работ других авторов [9] и анализа собственных данных, можно предположить, что колебательный характер репродукции воспринятого головным мозгом материала (улучшение репродукции, сменяющееся ее ухудшением, и наоборот) отражает запечатление в памяти всей той сложной картины взаимодействия разных следов друг с другом (возбуждающе-тормозяшего взаимодействия), которое может складываться в которых опытах в результате развития интерферирующего влияния между раздражителями. Это, по-видимому, и создает в ряде случаев предпосылки для констатации некоторыми экспериментаторами наличия двух-трех, а иногда и большего числа стадий памяти, переходные моменты которых характеризуются ухудшением воспроизведения запечатленной в головном мозге информации.
ВЫВОДЫ
1. Прочность запечатления второсигнальной информации обусловливается рядом факторов, одним из которых является скорость предъявления материала для восприятия.
2. Воспроизведение речевого материала в большой степени зависит от характера восприятия слов, т. е. от того, какому полушарию мозга они адресуются.
3. Школьное обучение оказывает существенное влияние и на показатели непосредственного воспроизведения информации, и на динамику ее сохранения во временя.
4. Влияние интерферирующего агента на репродукцию абстрактно-логического материала в наиболее отчетливом виде проявилось при его введении сразу после усвоения решения логической задачи.
5. Существенная переработка и закрепление словесно-логических сведений в памяти человека осуществляются, по-видимому, в течение нескольких десятков секунд. (15—20 с).
1. Аминев Г. А., Володин Б. И., Ларюхина Т. М. и Судницин В. В. К методике психофизиологической характеристики краткосрочной памяти человека. — В кн.: Память и следовые процессы. Пущино-на-Оке, 1970, с. 13—14.
2. Воронин Л. Г., Бондарь А. Т., Громыко Н. М., Журавлев Г. И., Коновалов В. Ф., Сериков И. С. и Федотчев А. И. Некоторые данные о соотношении следов возбуждения и кратковременной памяти. — В кн.: Функциональное значение электрических процессов головного мозга. М., 1977, с. 256—268.
3. Воронин Л. Г., Журавлев Г. И. и Федотчев А. И. Возраст детей и школьное обучение: физиологические и педагогические аспекты проблемы. — В кн.: Путинский эксперимент по систематическому обучению детей с шести лет. М., 1978, с. 28—38.
4. Воронин Л. Г. и Коновалов В. Ф. Электрографические следовые процессы и память. — М., 1976. — 166 с.
5. Воронин Л. Г., Бондарь А. Т., Журавлев Г. И., Коновалов В. Ф., Утешев В. К. и Бурковецкая Ж. И. Соотношение кратковременной и долговременной памяти в онтогенезе.— В кн.: Физиологические и биохимические исследования памяти. Пущино, 1977, с. 4—28.
6. Воронин Л. Г., Коновалов В. Ф. и Журавлев Г. И. О консолидации осознаваемых реакций. — Доклады АН СССР, 1974, т. 214, № 6, с. 1463—1465.
7. Коновалов В. Ф. Роль следовых процессов в головном мозге при формирована условных реакций у человека на раздражители разной модальности: Автореф. канд. Дис . — М., 1966.
8. Латаш Л. П. Гипоталамус, приспособительная активность и электроэнцефалограмма. — М,, 1968. — 295 с.
9. Лурия А. Р. Нейропсихология памяти. — М., 1974. — 311 с.
10. Ховланд К. Научение и сохранение заученного у человека. — В кн.: С. С. Стивенс (ред.). Экспериментальная психология, т. 2. М., 1963, с. 124—233.
11. Эббингауз Г. Основы психологии. — СПб., 1912. — 210 с.
12. Messenger J. В. Two-stage recovery of a response in Sepia. — Nature. 1971. v.232. No 5307, p. 202—203.
13. Mimura K. On the periodic fluctuations of alpha-waves. — Japan J. 1971, v. 21, No 4, p. 375—386.
14. Mülller O. E., Pilzecker A. Experimented Beiträge zur Lehre vom Gedächtnicss. — Za Psychol., 1900, Erbd. 1, p. 1—228.
15. Penfield W. The interpretive cortex. — Science, 1959, v. 129. No 3365, р 1719— 1725.
16. Penfield W. a Perot Ph. The brain's record of auditory and visual experience. A final summary and discussion. Brain, 1963, v. 86, No 4, p. 595—695.
17. Sanders C. D. a Barlow J. J. Variations in retention performance daring long-term memory formation. Nature, 1971, v. 232, No 5307, p. 203—204.
18. Wickelgren W. A. The long and short of memory. In: Shortterm memory. New York a oth., 1975, p. 41—63.