人間の記憶の仕組み

自分の記憶力について知れば知るほど、記憶力を向上させる方法がよくわかります。ここでは、記憶力の仕組みと、老化が記憶力にどのような影響を与えるかについて、基本的な概要を説明します。

赤ちゃんの産声…おばあちゃんの糖蜜クッキーの味…海風の香り。これらはあなたの人生の継続的な経験を構成する思い出であり、あなたに自己意識を与えてくれます。それらは、慣れ親しんだ人々や環境に快適に感じさせ、過去と現在を結びつけ、将来の枠組みを提供します。深い意味で、私たちを形作っているのは、私たちの記憶の集合体、つまり全体としての「記憶」です。

ほとんどの人は、記憶力について、目が悪いとか頭髪が良いとか、あたかも自分が持っているものであるかのように話します。しかし、あなたの記憶は、あなたの体の一部が存在するようには存在しません。それはあなたが触れることができる「物」ではありません。思い出す過程を指す概念です。

かつて、多くの専門家は、メモリを、情報が保管される個々のメモリ フォルダでいっぱいの小さなファイリング キャビネットのようなものだと好んで説明していました。記憶を人間の頭皮の下に埋め込まれた神経スーパーコンピューターに例えた人もいます。しかし今日、専門家たちは、記憶はそれよりもはるかに複雑でとらえどころがなく、記憶は脳内の特定の場所にあるのではなく、脳全体のプロセスであると考えています。

今朝の朝食に何を食べたか覚えていますか?目玉焼きとベーコンが盛られた大きな皿のイメージが頭に浮かんだとしても、それは人里離れた神経路から掘り出されたものではありません。むしろ、その記憶は、脳全体に点在する細胞の網状のパターンから異なる記憶の印象を再構築する、私たち一人ひとりが持つ信じられないほど複雑な構築力の結果でした。あなたの「記憶」は実際には一連のシステムで構成されており、それぞれが記憶の作成、保存、呼び出しにおいて異なる役割を果たします。脳が情報を正常に処理するとき、これらのさまざまなシステムはすべて完璧に連携して、一貫した思考を提供します。

単一の記憶のように見えても、実は複雑な構造を持っています。たとえばペンなどの物体について考えると、脳はその物体の名前、形状、機能、ページを引っ掻くときの音を思い出します。 「ペン」が何であるかという記憶の各部分は、脳の異なる領域から来ています。 「ペン」の全体像は、脳によってさまざまな領域から積極的に再構築されます。神経科医は、部分がどのようにして一貫した全体に再組み立てされるのかを理解し始めたばかりです。

自転車に乗っている場合、自転車の操作方法の記憶は 1 セットの脳細胞から得られます。ここからブロックの終わりまでの行き方の記憶は別の人から来ます。他人から教わった自転車の安全規則の記憶。そして、別の車から危険な方向に車が近づいてきたときに感じるあの緊張感。しかし、それらはすべて非常にうまく連携しているため、これらの別々の精神的経験や、それらが脳のさまざまな部分から来ていることに気づくことはありません。実際、専門家は、記憶の仕方と思考の仕方には明確な区別はないと言っています。

これは、科学者がシステムがどのように機能するかを正確に理解したという意味ではありません。彼らはまだ、人がどのように記憶しているのか、あるいは思い出すときに何が起こっているのかを正確には理解していません。脳が記憶をどのように整理するのか、そしてそれらの記憶がどこに取得され保存されるのかという探求は、脳研究者の間で何十年にもわたって終わりのない探求であった。それでも、ある程度の知識に基づいた推測を行うのに十分な情報があります。記憶のプロセスはエンコードから始まり、次に保存、そして最終的には検索に進みます。

次のページでは、エンコードの仕組みと、記憶を呼び出す際の脳の活動について学びます。

メモリエンコーディング

エンコードは記憶を作成するための最初のステップです。それは知覚から始まる、感覚に根ざした生物学的現象です。たとえば、あなたが初めて恋に落ちた人の記憶を考えてみましょう。あなたがその人に会ったとき、あなたの視覚システムはおそらくその人の目や髪の色などの身体的特徴を記録したでしょう。あなたの聴覚システムが彼らの笑い声を拾ったかもしれません。おそらく彼らの香水やオーデコロンの香りに気づいたでしょう。あなたも彼らの手の感触を感じたことがあるかもしれません。これらの別々の感覚はそれぞれ、海馬と呼ばれる脳の部分に伝わり、発生中のこれらの知覚が 1 つの経験、つまりその特定の人の経験に統合されます。

専門家らは、海馬が前頭皮質と呼ばれる脳の別の部分とともに、これらのさまざまな感覚入力を分析し、記憶する価値があるかどうかを判断する役割を担っていると考えている。もしそうなら、それはあなたの長期記憶の一部になるかもしれません。前に示したように、これらのさまざまな情報は脳のさまざまな部分に保存されます。しかし、これらの断片が後でどのように特定され、取り出されて、まとまりのある記憶を形成するのかはまだわかっていません。

記憶は知覚から始まりますが、電気と化学物質の言語を使用して暗号化され、保存されます。その仕組みは次のとおりです。神経細胞は、シナプスと呼ばれる点で他の細胞と接続します。脳内のすべての活動はこれらのシナプスで発生し、そこでメッセージを運ぶ電気パルスが細胞間の隙間を飛び越えます。

ギャップを横切る電気パルスの発火は、神経伝達物質と呼ばれる化学メッセンジャーの放出を引き起こします。これらの神経伝達物質は細胞間の空間を横切って拡散し、隣接する細胞に付着します。各脳細胞はこのように何千ものリンクを形成することができ、典型的な脳には約 100 兆のシナプスが存在します。これらの電気インパルスを受け取る脳細胞の部分は樹状突起と呼ばれ、隣接する脳細胞に伸びる脳細胞の羽毛状の先端です。

脳細胞間のつながりは具体的に決まっているわけではなく、常に変化します。脳細胞はネットワーク内で連携し、さまざまな種類の情報処理を専門とするグループに組織化されます。 1 つの脳細胞が別の脳細胞に信号を送信すると、2 つの脳細胞間のシナプスが強化されます。それらの間で送信される信号が増えるほど、接続は強化されます。したがって、新しい経験をするたびに、脳はその物理的構造をわずかに再配線します。実際、脳の使い方は、脳がどのように組織されているかを決定するのに役立ちます。科学者が可塑性と呼ぶこの柔軟性は、脳が損傷を受けた場合に脳自体の配線を再構築するのに役立ちます。

世界を学び、経験し、シナプスや樹状突起に変化が起こると、脳内により多くの接続が作成されます。脳は経験に応じて自らを組織化および再編成し、経験、教育、またはトレーニングによって促された外部からの入力の影響によって記憶を形成します。

これらの変化は使用するにつれて強化されるため、新しい情報を学び実践するにつれて、知識と記憶の複雑な回路が脳内に構築されます。たとえば、ある音楽を何度も再生すると、脳内で特定の細胞が特定の順序で繰り返し発火するため、後でこの発火を繰り返しやすくなります。その結果、音楽の演奏が上手になります。ミスを減らし、より速くプレイすることができます。十分長く練習すれば完璧に弾けるようになります。しかし、数週間練習をやめてからその曲を演奏してみると、結果が完璧ではなくなっていることに気づくかもしれません。あなたの脳は、かつてよく知っていたことをすでに忘れ始めています。

記憶を適切にエンコードするには、まず注意を払う必要があります。常にすべてのことに注意を払うことはできないため、毎日遭遇するもののほとんどは単にフィルタリングされ、少数の刺激だけが意識に入ります。気づいたことをすべて覚えていたら、朝家を出る前に記憶がいっぱいになってしまいます。科学者たちが確信を持っていないのは、刺激が感覚入力段階で排除されるのか、それとも脳がその重要性を処理した後でのみ排除されるのかということだ。私たちが知っているのは、情報にどのように注意を払うかが、情報をどれだけ実際に覚えているかを決める最も重要な要素である可能性があるということです。

次のページでは、情報が短期記憶と長期記憶にどのように保存されるかについて詳しく説明します。

短期記憶と長期記憶

記憶が作成されると、それは（どんなに短期間であっても）保存されなければなりません。多くの専門家は、私たちが記憶を保存する方法は 3 つあると考えています。次に短期記憶。そして最終的には、一部の記憶については長期記憶に残ります。すべてを脳内に保持する必要はないため、人間の記憶のさまざまな段階は、日常的に直面する情報の洪水から私たちを守る一種のフィルターとして機能します。

記憶の形成は、その知覚から始まります。知覚中の情報の登録は、通常はほんの数秒しか続かない短い感覚段階で行われます。刺激が終わった後も、視覚的なパターン、音、感触などの知覚を短時間だけ残すことができるのは、感覚記憶です。

最初のちらつきの後、その感覚は短期記憶に保存されます。短期記憶の容量はかなり限られています。一度に約 7 つのアイテムを保持できるのは 20 ～ 30 秒以内です。さまざまなメモリ戦略を使用することで、この容量を多少増やすことができる場合があります。たとえば、8005840392 のような 10 桁の数字は、短期記憶では多すぎる可能性があります。しかし、電話番号のようにいくつかのチャンクに分割すると、800-584-0392 は実際に電話をかけるのに十分な長さの間、短期記憶に残る可能性があります。同様に、その数字を自分に言い聞かせることで、短期記憶時計をリセットし続けることができます。

重要な情報は、短期記憶から長期記憶に徐々に転送されます。情報が繰り返されたり使用されたりすればするほど、最終的には長期記憶に定着する、つまり「保持」される可能性が高くなります。 （勉強することでテストの成績が良くなるのはこのためです。）有限で急速に減衰する感覚記憶や短期記憶とは異なり、長期記憶は無制限の量の情報を無期限に保存できます。

人々は、すでに何かを知っている主題に関する資料を保存しやすい傾向があります。その情報は彼らにとってより意味があり、すでに長期記憶に保存されている関連情報と精神的に結びつく可能性があるためです。そのため、平均的な記憶力を持つ人は、特定の主題についての情報をより深く記憶できる可能性があります。

「記憶」そのものについて考えるとき、ほとんどの人は長期記憶を思い浮かべますが、ほとんどの専門家は、情報は長期記憶として保存される前に、まず感覚記憶と短期記憶を通過する必要があると考えています。情報がどのように長期記憶から抜け出すのかについては、次のページを参照してください。記憶がどのようにして呼び戻されるのか、そして記憶が取り戻せないとき、つまり「忘却」と呼ばれる現象が発生した場合に何が起こるのかを探っていきます。

記憶の回復

何かを思い出したいとき、人は無意識レベルで情報を検索し、それを意のままに意識に取り込みます。ほとんどの人は、自分の記憶力は「悪い」か「良い」のどちらかだと思っていますが、実際には、ほとんどの人は、ある種のことを覚えるのはかなり得意で、他のものを覚えるのはあまり得意ではありません。何かを思い出すのに問題がある場合、身体的な病気がないと仮定すると、それは通常、記憶システム全体のせいではなく、記憶システムの一部の非効率なコンポーネントが原因です。

メガネを置いた場所をどのように覚えているかを見てみましょう。夜寝るときは、眼鏡を置く場所を登録する必要があります。眼鏡をベッドサイドテーブルに置くときは注意を払う必要があります。どこに置いたかを意識しておかないと、翌朝どこに置いたか思い出せなくなってしまいます。次に、この情報は保存され、後日取得できるようになります。システムが正常に動作していれば、朝起きたときにメガネをどこに置いたかを正確に覚えているでしょう。

どこにあるか忘れてしまった場合は、次のいずれかのことが起こっている可能性があります。

したがって、眼鏡をどこに置いたかを忘れないようにしたければ、記憶プロセスの 3 つの段階がすべて適切に機能していることを確認することに取り組む必要があります。

何かを忘れた場合は、それをあまり効率的にエンコードできなかったか、エンコードが行われるはずだったときに気が散ったか、またはそれを取得するのに苦労したことが原因である可能性があります。眼鏡をどこに置いたかを「忘れた」場合は、実際にはまったく忘れていない可能性があります。むしろ、眼鏡の場所が最初から記憶に入っていない可能性があります。たとえば、5 ドル紙幣がどのようなものであるかを知っているとおそらく言うでしょうが、紙幣を見たことがあるほとんどの場合、その外観を実際にコード化していないため、それを説明しようとすると、おそらくできなかったでしょう。

何かを思い出そうとしているときに気が散ってしまうと、記憶の暗号化が大きく妨げられることがあります。混雑した空港の真ん中でビジネスレポートを読もうとしている場合、読んだ内容を覚えているつもりでも、効果的に記憶に保存されていない可能性があります。

最後に、単に記憶を取り戻すのに苦労しているため、忘れてしまう可能性があります。一度何かを思い出そうとしたができなかったが、後から同じ内容を思い出したことがある場合は、検索の手がかりと、検索していた情報のエンコードとの間に不一致があった可能性があります。

年齢を重ねるにつれて、記憶障害が増加する傾向があります。次のセクションでは、加齢が記憶力にどのような影響を与えるかを学びます。

加齢が記憶に及ぼす影響

あなたは仕事の会合に出席しており、部屋の向こう側に同僚がいます。歩いていくと、その人の名前が思い出せないことに突然気づきます。多くの人はその結論に飛びつきますが、突然アルツハイマー病を発症するわけではない可能性があります。あなたは単に記憶の組み立てプロセスの崩壊を経験しているだけです。この崩壊は私たちの多くが 20 代で経験し始め、50 代に近づくにつれて悪化する傾向があります。この年齢依存の機能喪失は多くの動物に見られ、性的成熟の開始とともに始まります。

この章の前半で、学習したり記憶したりしても、脳は全体の構造を変えたり、神経細胞のまったく新しいバッチを成長させたりするわけではないことを説明しました。学習するにつれて変化するのは、細胞間の接続です。シナプスが強化され、細胞同士のつながりがさらに強くなります。しかし、年齢を重ねるにつれて、これらのシナプスが衰え始め、記憶の取り戻しやすさに影響が出始めます。

研究者らはこの老化の背後にあるものについていくつかの理論を持っているが、老化により脳の前部の小さな領域で大きな細胞の喪失が起こり、それがアセチルコリンと呼ばれる神経伝達物質の産生の低下につながるのではないかと最も疑われている。アセチルコリンは学習と記憶に不可欠です。

さらに、記憶に不可欠な脳の一部の部分は老化に対して非常に脆弱です。海馬と呼ばれる領域では、10 年が経過するごとに神経細胞の 5 パーセントが失われ、80 代に達するまでに合計 20 パーセントが失われます。さらに、年齢とともに脳自体が縮小し、効率が低下します。

もちろん、この低下を加速させるために他のことが脳に起こる可能性もあります。あなたは不健康な遺伝子を受け継いでいるかもしれませんし、毒物にさらされているかもしれませんし、あるいは喫煙や飲酒のしすぎかもしれません。これらすべてが記憶力の低下を加速させます。

つまり、年齢を重ねるにつれて、脳の物理的な変化により、効率的に記憶することが難しくなる可能性があることがわかります。良いニュースは、これは記憶喪失や認知症が避けられないという意味ではないということです。一部の特定の能力は年齢とともに低下しますが、ほとんどの人は全体的な記憶力が 70 代になっても強いままです。実際、研究によると、平均的な 70 歳は特定の認知テストで多くの 20 歳と同じくらい良い成績を収めており、60 代と 70 代の多くは若い人よりも言語的知能のスコアが大幅に優れています。

研究では、高齢者が経験する記憶障害の多くは軽減できる、あるいは回復できることも示されています。老人ホームの住民を対象とした研究では、患者に報酬や課題を与えた場合、記憶力が大幅に向上することが示されています。身体的な運動や精神的な刺激も、精神機能を実際に向上させることができます。

動物研究からの証拠は、脳を刺激すると細胞の縮小を止め、場合によっては脳のサイズを大きくすることさえできることを示唆しています。研究によると、おもちゃやチャレンジがたくさんある豊かな環境に住んでいるラットは、外側の脳が大きく、より大きく健康な脳細胞を持っていることがわかっています。そして、精神的な運動をたくさん与えられた動物には、細胞間のコミュニケーションを可能にする樹状突起がより多くあります。研究によると、私たちが晩年になると、刺激的な環境はこれらの樹状突起の成長を促進し、退屈な環境は成長を妨げることがわかっています。

覚えておくべき重要な点は、年齢を重ねると、学生時代ほど早く学習したり記憶したりすることはできないかもしれませんが、おそらくほぼ同じように学習したり記憶したりできるようになるということです。多くの場合、高齢者の脳は構造的または器質的な問題のためではなく、単に使用不足の結果として機能が低下している可能性があります。

著者について:

リチャード・C・モース博士, マウントサイナイ医科大学精神科の副院長およびブロンクス退役軍人医療センターの研究副首席補佐を務めています。 300 以上の科学論文の著者または共著者であるモース博士は、老化、アルツハイマー病、認知機能に関する数多くの研究を行ってきました。

キャロル・ターキントンは、健康と心理学の分野を専門とするフリーライターです。デューク大学医療センターとアメリカ心理学会の元編集者兼ライターである彼女は、40 冊を超える著書を残しています。記憶と記憶障害の百科事典;および脳百科事典。

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