Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Нейрохимические механизмы памяти.



Постоянное хранение инфо-и связано с химическими или структурными изменениями в мозгу. Практически все со­гласны с тем, что запоминание осуществляется посредством элек­трической активности, т.е. химические или структурные изме­нения в мозге должны каким-то образом влиять на электриче­скую активность. Если системы памяти являются результатом электрической активности, то, следовательно, мы имеем дело с нервными цепями, способными реализовать следы памяти. электрический импульс, пере­данный нейроном, проходит от тела клетки через аксон к телу следующей. Место, где аксон соприкасается со следующей клеткой, называется синапсом. На отдельном клеточном теле могут находиться тысячи синапсов. Существует 2 основных вида си­напсов: возбудительные и тормозные. На уровне возбудительного синапса происходит передача воз­буждения к следующему нейрону, и на уровне тормозного – она блокируется. Для того, чтобы произошел разряд нейрона, может потребоваться довольно большое число импульсов, од­ного импульса, как правило, недостаточно. Но для простоты анализа представим, что единственный нервный импульс, поступающий на возбудительный синапс, может вызвать ответ но­вой клетки. Простейшая цепь, обеспечивающая память, пред­ставляет собой замкнутую петлю. Возбуждение последователь­но обходит весь круг и начинает новый. Такой процесс называ­ется реверберацией. Поступающий сенсорный сигнал вызывает последователь­ность электрических импульсов, к. сохраняется неоп­ределенно долгое время после того, как сигнал прекратится. Реверберирующая активность, вызванная сигналом, на са­мом деле не должна продолжаться бесконечно. Для кратковременной памяти должен существовать какой-то другой механизм.

Что же приводит к прекращению реверберации? Во-первых, подлинная реверберирующая цепь должна быть гораздо сложнее. Группы кле­ток в действительности расположены значительно более слож­ным образом. Фоновая активность этих нейронов, а также воздействия со стороны многочисленных, внешних по отно­шению к данной петле входов, в конечном итоге, нарушают х-р циркуляции импульсов. Во-вторых – появление новых сигналов, к. могут активно затормозить пред­шествующую реверберирующую активность. В-третьих, не исключается возможность нек. ненадежности самих нейронных цепей, импульс, поступающий в одно звено це­пи, не всегда может оказаться способным вызвать активность в следующем звене и, в конце концов, поток импульсов уга­сает. В-четвертых, вслед­ствие к.-либо «хим.» утомления в нейронах и синапсах. Избирательная электрич. активация опр. нер­вной петли обеспечивает кратковременное запоминание.

Многократная электриче­ская активность в нейронных цепях вызывает химические или структурные изменения в самих нейронах, что приводит к возникновению новых нейронных цепей. Это изменение цепи на­зывается консолидацией. Консолидация следа происходит в про­должение длительного времени. В основе долговременной па­мяти лежит постоянство структуры нейронных цепей. Таким образом, кратковременная и долговременная па­мять могут быть связаны с одними и теми же нервными эле­ментами, с той разницей, что кратковременная память – это временная электрическая активность определенных нейро­нов, а долговременная память – постоянная структура тех же самых нейронов.

Какие же механизмы участвуют в консолидации цепей па­мяти? Существуют 2 гипотезы. Первая: долговре­менная память заключена в структуре белковых молекул в каж­дом синапсе. И нервная информация переходит через синоптическую щель химическим путем. Согласно другой точке зрения долговременная память может быть результатом возникнове­ния новых синапсов. Это означает, что всякий раз при заучива­нии нового материала в мозгу возникают физические измене­ния. Но микроскопической техникой эти изменения обнару­жить не удается, в частности вследствие исключительной трудности наблюдения живых нервных клеток под микроскопом. Как бы ни происходило дело, ясно одно, что именно синапс является тем местом, где происходят перестройки. После того, как были открыты химические процессы, лежа­щие в основе наследственности, возникла мысль, что те же са­мые механизмы могли бы участвовать в процессах запомина­ния. Генетическая информация, особая для каждого организма, заключена в гигантских молекулах ДНК. Передача ее происхо­дит при помощи молекулы другой нуклеиновой кислоты РНК. И поскольку ДНК содержит генетическую память для каждого индивидуального организма, логично предположить, что она или РНК может также передавать и приобретенный опыт. Инструкции для синтеза белка, переносимые молекулой РНК, заключены в специфической последовательности ор­ганических оснований, присоединенных к остову молекулы, именно они служат матрицами для синтеза белков. Различ­ная последовательность приводит к синтезу разных белков. Можно предположить, что эта последовательность изменя­ется в результате опыта, приобретенного животными при обу­чении. Сейчас доказано, что обучение действительно оказы­вает влияние на РНК. Возникает вопрос: содержит ли измененная в результате обу­чения РНК информацию о х-ре возникшего навыка. Один из способов проверки: обучить животных выполнению опреде­ленной задачи, извлечь РНК из соответствующих частей нерв­ной системы и попытаться использовать эту РНК для передачи полученных знаний другим животным. Это очень трудный путь. Учеными были получены очень противоречивые результаты. Опыты проводились на планариях (плоский червь). Если пере­резать его пополам, то каждая половина регенерирует в целого червя. Сначала червя обучали выполнять какую-то задачу. За­тем разрезали пополам, получая 2 идентичных животных. Ког­да половинки полностью регенерировали, приступали к проверке. Гипотеза заключалась в следующем: если память кодиру­ется химически, то обе половины сохраняют задачу в памя­ти, если запоминание хранится в нервных связях – головных ганглиях, то животное, регенерировавшее из хвостовой час­ти, не будет обладать соответствующими навыками. Под действием электрического тока планария рефлекторно сокра­щается. Если сочетать удар электрического тока с яркой вспышкой света, то животное начинает сокращаться, даже если вспышка не сопровождается электрическим раздражителем. Результат проверки показал, что после перерезания и генерирования обе половины «помнят» задачу. Этот результат поразителен. Ведь даже, если информация хранится в молекулах РНК, то каким образом она доходит до хвоста? То есть РНК, содержащая накопленную информацию, распространена у планарии по всему телу. Проводилось также множество химических исследований. Вводились различные фармакологические вещества в ситуации обучения, либо стимулирующие, либо подавляющие синтез белка. Эти исследования выявили нек. интересные аспекты фун­кционирования памяти. Например, память легче всего наруша­ется под воздействием нек. веществ, вводимых вскоре после обучения. Чем больше интервал между обучением и вве­дением вещества, тем большая доза требуется для стирания сле­дов. Нормальное функционирование нервной системы зависит от тщательно регулируемой химической среды, но какие-либо надежные выводы делать пока еще рано. Наиболее волнующими экспериментами в последнее вре­мя были попытки перенести память одного животного к дру­гому. Планарии охотно поедают друг друга. Если одну планарию обучить сокращаться на свет, размельчить и скормить другой, то опыт первого частично передается другому червю (опыт Д. Мак-Коннела). Это вызвало необычный интерес пуб­лики и скепсис науки. Ведь планария – относительно примитивный организм. Однако в 1966 г. Дж.Унгар провел опыты по переносу памяти у крыс и мышей. У крыс громкий звук вызывает вздрагивание. В течение 9 дней их приучали не вздрагивать. Затем необученным мышам вводили диализованный гомогенат мозга, взятый у обученных доноров, по­сле чего проверяли их реакцию на звук. Мышам, получив­шим такую инъекцию, потребовалось 1–2 дня для подавле­ния реакции испуга – поразительный результат, если учесть, что на подавление реакции испуга у мышей, не получивших инъекций, затрачивается больше времени, чем у крыс. В другом эксперименте одну группу животных приучали к громкому звуку, а другую – к обдуванию воздухом (тоже реак­ция вздрагивания). После инъекций у необученных животных появлялся перенос памяти в отношении лишь того воздейст­вия, к к. был приучен донор. Однако окончательного ответа пока дать нельзя. Многие ученые довольно скептически относятся к подобным экспериментам. Если возможен перенос инфо-и, хранящийся в памяти мозга, то возникает много новых загадок относительно природы памяти. Это означало бы, что специфические следы памяти кодируются в химических ве­ществах, к. могут свободно перемещаться в организме и передаваться от одного животного к другому, даже от крыс к мышам.

18. Роль Na*-Ka-нacoca, нуклеинового и белкового синтеза в процессах памяти.

Этот насос обеспечивает проведение импульса по аксону. Если этот насос начинает работать хуже, то ухудшается взаимосвязь между клетками и сигнал не доходит до своей мишени. Нарушение этого насоса приводят к нарушению кратковременной, мгновенной памяти.

Среди примеров активного транспорта против градиента концентрации лучше всего изучен Na-Ka насос. Во время его работы происходит перенос трех положительных ионов Na+ из клетки на каждые два положительных иона К в клетку. Эта работа сопровождается накоплением на мембране разности электрических потенциалов. При этом расщепляется АТФ, давая энергию. Предполагается, что натриевые и калиевые каналы соседствуют друг с другом. Связывание молекул " канального" белка с ионом натрия приводит к нарушению системы водородных связей, в результате чего меняется его форма. Первоначально этот переносчик, осуществляющий антипорт, присоединяет с внутренней стороны мембраны три иона Na+. Эти ионы изменяют конформацию активного центра АТФазы. После такой активации АТФаза способна гидролизовать одну молекулу АТФ, причем фосфат-ион фиксируется на поверхности переносчика с внутренней стороны мембраны. Выделившаяся энергия расходуется на изменение конформации АТФазы, после чего три иона Na+ и ион PO43-(фосфат) оказываются на внешней стороне мембраны. Здесь ионы Na+ отщепляются, а PO43- замещается на два иона К+. Затем конформация переносчика изменяется на первоначальную, и ионы К+ оказываются на внутренней стороне мембраны. Здесь ионы К+ отщепляются, и переносчик вновь готов к работе. Более кратко действия АТФазы можно описать так: 1) Она изнутри клетки «забирает» три иона Na+, затем расщепляет молекулу АТФ и присоединяет к себе фосфат 2) «Выбрасывает» ионы Na+ и присоединяет два иона K+ из внешней среды.3) Отсоединяет фосфат, два иона K+ выбрасывает внутрь клетки. В итоге во внеклеточной среде создается высокая концентрация ионов Na+, а внутри клетки — высокая концентрация K+. Работа Na+, K+ — АТФаза создает не только разность концентраций, но и разность зарядов (она работает как электрогенный насос). На внешней стороне мембраны создается положительный заряд, на внутренней — отрицательный.

Нуклеиновый и белковый синтез необходим для процессов консолидации. Именно кратковременное ингибирование этого синтеза приведет к консолидации. Если подавление этого синтеза произошло, то те события, к. произошли до этого, в памяти сохранятся, а то, что должны были запомнить в этот момент, когда произошло подавление, - мы потеряем.

Все молекулы нашего тела непрерывно разрушаются и образуются вновь. Точно так же и в мозгу 90% белков обновляются не более чем за две недели. «Шаблон», по к. в клетке синтезируется белок, - это РНК. Судя по результатам ряда исследований, у животных в процессе обучения, видимо, усиливается синтез РНК и белков.

Для цыплят х-рна особая естественная форма научения - импритинг, или запечатление. Они запоминают первый движущийся объект, к. видят после того, как вылупились из яйца и начали ходить (обычно в первые 16 часов жизни), и начинают всюду следовать за ним. Движущийся предмет - это, как правило, их мать. В первые два часа после воздействия стимула, вызывающего импритинг, в мозгу цыпленка усиливается синтез белка. Чтобы исключить любое побочное воздействие, исследователи перерезали у цыпленка нервные пути, служащие для передачи зрительной инфо-и из одного полушария мозга в другое. Когда один глаз был закрыт и цыпленок воспринимал движущийся объект только другим глазом, скорость белкового синтеза была выше в той половине мозга, где происходил процесс запечатления.

Роль этих только что синтезированных белков в процессе запоминания, как предполагают, состоит в том, что они по аксону транспортируются к синапсу и изменяют его структуру, делая ее хотя бы временно более эффективной. В таком случае подобное видоизменение и было бы физической основой научения.

Исследования Г. Хидена показали, что образование следов памяти сопровождается изменениями свойств РНК и белка в нейронах. Раздражение в клетке вызывает длительные биохимические следы. Но в более поздних работах было показано, что в формировании энграм ведущую роль играет ДНК, к. может служить хранилищем не только генетической, но и приобретенной инфо-и, а РНК обеспечивает передачу.


Поделиться:



Популярное:

  1. Базовые механизмы воздействия в процессе общения (заражение, внушение, убеждение, подражание).
  2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ СЕКСА
  3. Боль и её физиологические механизмы
  4. Возм. нейронные механизмы обучения. Гипотезы о селект. и инструктив. механизмах процессов обучения (№22)
  5. Возможные нейронные механизмы обучения. Гипотезы о селективных и инструктивных механизмах процессов обучения. (вторая часть вопроса была выше)
  6. Возрастные изменения памяти.
  7. Врожденные пороки развития. 1) определение и этиология, 2) критические периоды, 3) тератогенетический терминационный период, 4) основные клеточные механизмы тератогенеза, 5) терминология.
  8. Вступая в общение, люди оказывают влияние друг на друга, которое имеет глубинные психологические механизмы.
  9. Глава 10. Исследование речевой (вербальной) памяти.
  10. ДЕЙСТВУЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭКОНОМИКОЙ
  11. Дистрофии: 1) определение, 2) причины, 3) морфогенетические механизмы развития, 4) морфологическая специфика дистрофий, 5) классификация дистрофий.
  12. Закономерности и механизмы развития педагогических способностей


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 1594; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.015 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь