Физиология памяти

Физиология памяти. Морфофункциональным субстратом памяти равно как эмоций и мотивационных состояний, являются прежде всего структуры лимбической системы. Принято считать, что физиологическая основа памяти лежит в так называемых последовательных временных связях, которые возникают в коре полушарий головного мозга, на условно-рефлекторных принципах.

Одна из первых гипотез-гипотеза ривербации циркуляции. Анатомическим объяснением этой идеи служат данные о наличии в тканях мозга замкнутых нейронных цепочек, что позволяет поступающей информации циркулировать некоторое время. Фиксацию объясняют огромным количеством нейронов, и ещё большим количеством отростков, что увеличивает объем информации.

Но гораздо большее распространение получила Биохимическая теория, согласно которой основное значение в хранении информации принадлежит изменениям химического состава нуклеиновых кислот и белков. Генетики и биохимики доказали, что генетическая информация передается с помощью ДНК и РНК. РНК является матрицей для синтеза белков. Комплексы белков с сахарами глюкопротеиды являются еденицей памяти. Большую роль в процессах памяти играют медиаторы. Например ацетилхолин играет большую роль в организации кратковременной памяти.

Велика роль серотонина и адреналина. Серотонин способствует концентрации внимания, что является важным в запоминании. 7 Человеческий мозг содержит около 10 миллиардов нервных клеток, которые посылают импульсы другим клеткам через особые контакты - синапсы. Каждую секунду через синапсы проходят миллионы импульсов это основа наших чувств, мыслей, эмоций и памяти. Активность нервных клеток мозга можно наблюдать воочию. Когда японские ученые ввели в человеческий мозг тончайшие световоды, соединенные с видеокамерой, они смогли рассмотреть, что нейроны движутся, как крошечные амебы. Чем интенсивнее работа мысли, например при решении математических задач или запоминании незнакомых слов, тем активнее такое движение нервных клеток.

Невольно вспоминается известное выражение шевелить мозгами - оказывается, оно отражает реальные события. Современные методы исследований показывают, что в процессы запоминания вовлечены не только отдельные группы нервных клеток, но и различные зоны головного мозга. Механизмы памяти напоминают лабиринт, ходы и выходы которого соединены множеством мостиков.

Более 50 лет тому назад американский физиолог Карл Лешли предложил любопытную гипотезу память состоит из двух взаимно дополняющих друг друга процессов обучения новому и запоминания опыта. Эта гипотеза нашла свое подтверждение в опытах на животных. Профессор Стивен Роуз из Университета в Милтон Кейни под Лондоном уже более 30 лет изучает механизмы памяти у кур. Роуз обучал однодневных цыплят различать несъедобные круглые бусины, плавающие в блюдце с водой, и сходные по форме и величине зерна, рассыпанные по столу.

Более 80 птенцов после первых неудачных попыток склевать бусины потеряли к ним интерес и начали клевать только зерна. Какие биохимические изменения произошли в мозгу цыплят после обучения? Удалось проследить, какие нейроны вовлечены в процессы обучения и запоминания. Оказалось, что в течение 15-30 минут после завершения обучения в мозгу образуется особый передатчик импульсов между клетками - глютаминовая кислота.

В мозгу тренированных цыплят количество этого вещества было больше, чем у их необученных собратьев. Когда глютаминовую кислоту разрушали с помощью химических соединений, то цыплята быстро научались отличать плавающие бусины от корма, но вскоре все забывали. Очевидно, глютаминовая кислота способствует кратковременному запоминанию. А вот долговременная память формируется лишь спустя 5-8 часов после обучения.

При этом в мозгу образуются белки с особым строением молекул, которые служат чем-то вроде переключателей возбуждения с одних контактов между клетками на другие. Возникает своеобразная нейронная сеть, в которой все связанные контактами клетки взаимодействуют друг с другом через некоторые промежутки времени. Запоминание представляет собой очень сложный и одновременно слаженный ансамбль таких взаимодействий, в которые вовлечены разнообразные молекулы передатчиков. Когда необходимо что-то вспомнить, то происходит вызов записанного в разных точках нейронных сетей материала и переписывание его в один осмысленный сюжет.

Исследователи считают, что память зависит от нескольких систем мозга и включает межклеточные взаимодействия на разных уровнях. Поэтому процессы, связанные с запоминанием и воспроизведением, управляемы и обладают избирательностью. 17 Доктор биологических наук, профессор Александр Каменский пришел к выводу, что у человека три различных вида памяти. 11 Первый вид - генетический.

Суть в том, что в половых клетках - яйцеклетках и сперматозидах - записана вся информация о строении и принципах деятельности любою живого существа. Эта инструкция по эксплуатации передается с половыми клетками из поколения в поколение в виде набора генов. Генетическая память очень инертна, трудно изменяема, но это и хорошо, иначе бы каждое последующее поколение не было похоже на родителей и все в природе смешалось бы. Информационная емкость генетической памяти очень велика и составляет около в десятой степени бит. Считается, что, для того, чтобы записать всю информацию о строении человека, достаточно всего 2 процента его генов.

Что же скрывают остальные 98 процентов? Оказывается, часть генов нам досталась от древних предков, которые и людьми-то ещё не были. Можно даже предположить, что эти гены - запасной фонд Природы. В обычных условиях их работа подавлена. Но если вдруг на Земле произойдет катастрофа и условия жизни станут такими же, что и тысячи лет назад, древше гены предков должны заработать и создать у современных людей такие органы, которые помогут им выжить.

Ведь есть же у зародыша человека жабры и хвост. Хорошо бы, конечно, сохранить и жабры, и легкие, чтобы жить и на суше, и в воде. Но Природа поставила жесткий выбор или - или. Кто знает, может быть, этот запрет будет снят, если встанет вопрос о выживании человечества. Иногда генетическая память делает ошибки, и подавленный ген начинает работать. Тогда возникают всякие неожиданные диковины.

Увеличение числа копчиковых позвонков, например, приводит к появлению хвоста у человека. Но это самое безобидное уродство хвост легко ампутировать. А вот что делать, если девочка родится с шестью или десятью молочными железами? Или мальчик, целиком покрытый густой длинной шерстью Другой вид памяти - иммунологический. В нашей крови живут маленькие и в прямом смысле самоотверженные клетки, весь смысл короткой жизни которых -уничтожать как можно больше врагов человека.

Лимфоциты реагируют на попадание в кровь чужеродных бактерий и простейших ядовитых веществ. При этом они начинают вырабатывать защитные антитела, которые склеивают болезнетворные существа, не давая им проникать в другие органы. А уничтожают поверженных врагов другие клетки крови - фагоциты. Эти наши защитники свободно отличают чужеродные клетки от клеток собственного организма и обладают прекрасной памятью они могут помнить своих недругов все свои несколько дней жизни и передавать информацию своим потомкам.

Таким образом, переболев корью, ветрянкой или скарлатиной, мы на всю жизнь получаем иммунитет к этим болезням если их возбудители снова проникнут в кровь, они будут быстро уничтожены запомнившими их клетками нашей иммунной системы. Мало того, у большинства людей они могут распознавать и уничтожать раковые клетки, создавая противораковый иммунитет. Чем нам грозит поломка этого вида памяти, лучше и не думать. Третий вид памяти - нейрологический. Именно его мы имеем в виду, когда говорим Что-то с памятью моей стало.

Его объем также очень велик и составляет около 10 в одиннадцатой степени биг информации. Ученые исследуют нейробиологическую па мять очень давно, но до сих пор мы знаем о ее механизмах очень мало. Пока установлено, что она состоит из нескольких фаз. Начинается запоминание с восприятия какой-либо информации. Причем чем больше эмоций она вызывает, тем лучше она заломинается. Нейрологическая память бывает короткой и длительной.

В кратковременной информация хранится всего несколько минут. Так, например, мы можем держать в памяти незнакомый телефонный номер, пока бежим от записной книжки к телефону. Ее емкость невелика без специальной тренировки человек может сохранить 5-9 единиц информации на короткий срок Этот вид памяти очень непрочен достаточно отвлечься - и сообщение забывается. Но если информация необходима, вызывает сильные переживания и может пригодиться в будущем, то она переходит в долговременную память и хранится иногда всю жизнь.

Процесс перехода информации из кратковременной в долговременную называется консолидацией - в ней принимает участие очень важная структура мозга - гиппокамп, который расположен в глубине височных долей больших полушарий. Канадские нейрофизиологи провели такой эксперимент раздражая слабыми электрическими импульсами мозг людей во время операций, они заставляли их вспоминать даже незначительные подробности далекого прошлого. Например, одна женщина во время эксперимента вспомнила мельчайших деталях рисунок ткани платья, которое у нее было в далекой юности.

Ткань эту удалось найти, и оказалось, что она описала сложнейший рисунок абсолютно точно. О чем свидетельствует этот факт? О том, что в нашей долговременной памяти хранится фантастический объем информации, возможно, вся наша прошедшая жизнь день за днем. И, наверное, все то, что мы получали во время обучения, начиная первого класса, все науки, которые мы проходили Только вспомнить мы можем лишь отдельные моменты, да и то часто с трудом.

Что делать? Не раздражать же мозг все время электротоком, тем более нет гарантий, что вспомнишь, что хотел Сейчас появляется все больше химических препаратов, способных стимулировать память. Самые хорошие результаты дают те, в составе которых используются природные компоненты - пептиды. Они стимулируют память. 2.8 Последние исследования Лауреат Нобелевской премии 2000 года в области физиологии и медицины доктор Эрик Кендал из Колумбийского университета на днях порадовал общественность новыми изысканиями в области нейрофизиологии мозга.

В число лауреатов Кендал угодил благодаря открытию нейротрансмиттеров - веществ, отвечающих за межнейронные импульсы головного мозга, которые переносят информацию и отвечают за ее хранение. То есть формируют различные виды памяти. Главное отличие трансмиттеров норадреналина, дофамина и серотонина от известных науке нейромедиаторов состояло в том, что они создавали в коре головного мозга длительный электрический эффект, измерявшийся минутами и часами, а не миллисекундами то есть отвечали за эмоции, настроение и память.

В последнее время группа ученых во главе с Кендалом работала над изысканием специфических белков, вырабатываемых в процессе действия трансмиттеров. Поначалу исследователи измывались над дрозофилами, справедливо решив, что раз нервные клетки всех живых существ устроены одинаково, то и механизмы их работы сходны. Плодовых мушек в определенном порядке обдували различными запахами, один из которых сопровождался слабым ударом электротока.

У некоторых насекомых способность уползать от неминуемого электроразряда вырабатывалась быстро, у других не вырабатывалась вообще. Оказалось, что более сообразительные мухи имеют в головном мозге повышенное содержание белка под названием CREB. После дрозофил ученые принялись за мышей. Выяснилось, что у млекопитающих за память отвечает тот же белок CREB, но совместно с другим протеином, названным учеными альфа- СаМКП. Мышей обучали всевозможным полезным навыкам вроде непривычного для них доставания корма, реагирования на световые импульсы и так далее.

При этом синтез белков у них резко подскакивал. На основании всего этого Кендал с коллегами сделал вывод, что именно CREB и альфа-СаМКП ответственны за превращение кратковременной памяти в долговременную. Сейчас ученые вполне готовы продолжить эксперименты на людях. К примеру, затем, чтобы попытаться в очередной раз найти средство от склероза, болезней Альцгеймера и Паркинсона.

Пока опыты в этой области к впечатляющим результатам не привели. Да и биохимический механизм формирования долговременной памяти человека остается главной загадкой для нейрофизиологов. Удачные находки физиологов до сих пор можно было отнести к разряду случайных. Например, в середине девяностых у биохимиков из Калифорнийского университета Гарри Линча и Гарри Роджера получилось синтезировать новый класс нейростимуляторов - ампакинов. Лекарство, которое нынче проходит клинические испытания в США, называется ампалексом и облегчает передачу нервных импульсов в мозге грубо говоря, прочищает синаптические контакты. Две трети испытуемых пожилых людей, принимающих новый препарат, улучшили свои показатели памяти до уровня тридцатилетних граждан.

При этом они не только лучше запоминают информацию, но и вспоминают разные интересные, но забытые факты из собственного детства и юности. Эксперименты с естественными нейромодуляторами человека могут оказаться куда успешнее.

В любом случае, свежеоткрытые белки помогут разобраться в механизмах формирования памяти человека без трудоемких и малоприятных экзекуций. Ведь до сих пор почти все открытия в этой области совершали практикующие врачи. Пользуясь очередной трепанацией черепа или изучая жертву какого-нибудь несчастного случая, они с удовольствием залезали электродами в кору мозга и методом научного тыка выясняли, какие участки коры за что отвечают. Самые знаменитые эксперименты проводились в конце шестидесятых.

Как-то одного из пациентов канадского профессора Уайлда Пенфилда кто-то ткнул рапирой в нос. Клинок прошел в мозг и повредил гиппокамп - загадочное подкорковое образование, как оказалось, связанное с памятью. После выздоровления пациента выяснилось, что гиппокамп отвечает за связь долговременной и оперативной памяти. После операции бедняга не мог смотреть телевизор - во время рекламных пауз он начисто забывал сюжет передачи. К сожалению ученых, подобных больных в истории нейрофизиологии было немного.

Можно только надеяться, что с открытием чудо-белков ситуация резко изменится, и проводить опыты можно будет на вполне здоровых людях. Ведь изучение высшей нервной деятельности человека с помощью экспериментов на дрозофилах или даже приматах не слишком продуктивно. Правда, ученым для своих экспериментов потребуются добровольцы, а с ними могут возникнуть проблемы - мало кто согласится походить на персонажа фантастического фильма или циркового мальчика с феноменальной памятью.

Даже во благо науки.25 Глава 3