Невозможность вспомнить услышанный несколько минут назад номер телефона или список продуктов, которые нужно купить в супермаркете – это вовсе не обязательно признаки ослабления умственных возможностей или наступающей старости. Далеко не идеальная память обусловлена природой. Бесчисленные психологические эксперименты показали, что в среднем максимальная длина последовательности, которую человек способен воспринять "на лету", характеризуется числом семь – семь предметов, цифр, образов и т.д. Это ограничение, названное после открытия в 1950-х годах "магическим числом 7", является средней ёмкостью рабочей памяти мозга.

Теперь учёные представили модель активности мозга, объясняющую причину такого положения вещей. Если долговременную память можно вообразить в виде библиотеки печатных книг, то рабочая – это скорее классная доска, на которой часто выводится мелом и быстро стирается информация. Проходящий через неё непрерывный поток мыслей может содержать грубые вычисления, а услышанный телефонный номер здесь же преобразуется в соответствующие цифры. Затем они могут быть, например, записаны на бумаге или использованы для логического ответа на некий вопрос. Рабочая память незаменима во время беседы, для ориентирования в незнакомом городе и обучения новым танцевальным па. Довольно легко проверить, сколько же способна вместить эта "классная доска". Нужно попросить кого-либо составить список из 10 слов или цифр, один раз просмотреть и попытаться воспроизвести увиденное. Большинство людей запоминает до семи значений.

Чем длиннее запоминаемый список, тем более вероятны ошибки. Но почему возможности мозга столь ограничены? Невролог Михаил Рабинович (Mikhail Rabinovich) из Института BioCircuits при Калифорнийском университете (University of California) в Сан-Диего и аспирант Кристиан Бик (Christian Bick) из Института динамики и самоорганизации Макса Планка (Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization) в Гёттингете, Германия, представили математическую модель активизации нейронов во время запоминания последовательностей – наподобие направления водителя от поворота к повороту или верного расположения слов в речи. Когда произносится некое предложение, при каждом следующем слове активизируется кластер из нейронов, на мгновение подавляя другие и предотвращая тем самым путаницу. В модели Рабиновича и Бика возбуждение конкретного скопления клеток представляется как отдельная точка. По мере последовательной смены слов мозг создаёт путь от одной точки до другой. Чем сильнее отдельный кластер подавляет остальные и задерживает их возбуждение, тем более прочны данные пути.

При попытке вспомнить предложение мозг следует своей же "карте" от одного зафиксированного состояния активности до другого. С увеличением длины предложения или ряда чисел сложность сдерживания одним скоплением нейронов остальных растёт экспоненциально, и "дорожки" между ними слабеют. Запоминание семи значений требует в 15 раз более сильного подавления, чем в случае трёх. Для 10 значений мощность должна возрасти в 50 раз, а для 20 и более – в сотни раз. По словам учёных, "синапсы не могут быть ещё сильнее. Мозг – очень сложная биохимическая машина". Подобные этой математические модели могут показаться далёкими от несовершенного серого вещества, но Карл Фристон (Karl Friston) из Университетского колледжа Лондона (University College London) считает, что они показывают критическую связь между реальными действиями человека и скрытыми механизмами мозга.

По мнению Фристона, модель Рабиновича корректно предсказывает объём рабочей памяти и с небольшими уточнениями может быть протестирована экспериментально. Она предполагает наличие признаков активности памяти, которые должны быть видимы в генерируемых мозгом электрических сигналах. Исключением из модели могут являться люди, страдающие аутизмом, которые часто без особых усилий запоминают огромное количество информации – сотни случайных предметов или значений за раз. Возможно, их мозг способен создавать намного более стойкие пути между кластерами нейронов, чем орган обычного человека.