Нейрохимические основы памяти

Пока еще трудно судить о биохимических механизмах этого явления. Однако попытаемся ответить на вопрос, каково его возможное значение в механизмах запоминания целого мозга.

Рассмотрим сначала это явление с позиций филогенеза. Развитие у одноклеточных организмов каких-то форм привыкания, сенситизации и запоминания, кроме генетической памяти, охарактеризованной выше, не встречает каких-либо пр

инципиальных возражений. Нет и априорных возражений против того, что при объединении единичных клеток по ходу эволюции в многоклеточные организмы индивидуальные механизмы клеточной памяти не утрачивались, а вступали в какие-то отношения с другими системами. Однако можно ли, опираясь на достигнутый уровень знаний, сравнивать относительную значимость для многоклеточных, особенно высших, животных памяти огромных нейрональных ансамблей, с одной стороны, и простую сумму памяти индивидуальных нейронов, с другой?

Выше уже отмечалось соответствие реально достижимой информационной емкости нейрологической памяти с характеристиками численности и взаимосвязанности нейронов мозга. Определена и важнейшая роль состояния мозга для формирования не только кратковременной, но и долговременной памяти. В мозге высших животных и человека отмечено наличие отделов, зон и т.д., которые в разное время и по-разному участвуют в процессе консолидации памяти. Хотя память следует рассматривать как функцию всего мозга, это не значит, что не существует сложной системы "разделения труда" между отдельными нейронами и их группами. Все это является свидетельством качественно нового уровня, достигнутого в филогенезе после перехода к многоклеточным организмам. Поэтому можно полагать, что способность отдельного нейрона к простейшим формам обучения и запоминания каким-то образом интегрирована в высших полинейрональных синаптических механизмах. Изучение механизмов этой интеграции сейчас только начинается. Однако уже ясно, что нет оснований для противопоставления синаптических и "мононейрональных" гипотез о природе нейрологической памяти.

Различные по продолжительности и по ряду других признаков формы памяти обеспечиваются качественно различными механизмами, которые, однако, тесно связаны друг с другом. На первом этапе основными факторами являются локальные и кратковременные изменения концентраций калия и кальция в непосредственной близости от синаптических мембран. При более продолжительной форме памяти в процесс могут быть вовлечены другие механизмы, которые первоначально запускаются, с одной стороны, изменениями потоков и концентраций указанных ионов, а с другой — прямым действием медиаторов, а также нейропептидов-спутников. К таким процессам, в первую очередь,* относится изменение степени фосфорилирования белков мембран, происходящее за счет кальций- или циклонуклеотид-зависимых реакций. При этом происходит протеолиз и модификация синтеза некоторых мембранных белков. Совокупность всех этих процессов может определять ООП в различных ее формах, имеющих разную продолжительность — от нескольких секунд до нескольких суток. При этом надо иметь в виду, что нейрохимические перестройки могут затрагивать не только синаптический аппарат, но и изменять деятельность самого нейрона. Предполагается, что помимо соединений, изменяющих функционирование синапса в мозге, существуют специальные информационные вещества, действующие в составе так называемой парасинаптической системы, т.е. минуя синапс.

В этот же период происходят процессы консолидации, формирующие наиболее продолжительную, пожизненную форму памяти — ДПП. При этом включается или усиливается синтез некоторых белков, возможно тех же, которые определяют длительную форму ООП. Эти белки могут либо индуцировать перестройку регуляторной системы в геноме нейрона, так что обеспечивается поддержание измененного состава синаптических мембран в течение всей жизни, либо включать иммунохимические механизмы в глиальных клетках, обусловливающие постоянное воздействие на состояние синапса путем выработки антителоподобных соединений, специфически связывающих белки синаптической мембраны данного нейрона или группы нейронов.

В целом, развитие представлений о молекулярных механизмах памяти идет от попыток создания универсальных гипотез, стремящихся объяснить все процессы, связанные с запоминанием в целом, к разработке все более усложняющихся представлений о большой и разветвленной цепи реакций, определяющих различные формы нейрологической памяти. В связи с этим следует обратить внимание на одно важное обстоятельство. Имеющиеся в настоящее время данные заставляют предполагать, что формы нейрологической памяти и обусловливающие их нейрохимические механизмы могут определяться не только временными характеристиками, но и тем, какая именно информация запоминается или какой тип условной реакции вырабатывается. Например, ингибиторы кальций-зависимых протеиназ, о роли которых в формировании нейронной пластичности и ООП уже говорилось, могут нарушать выработку только отдельных видов условных реакций, оставляя интактными другие. Аналогичные факты известны относительно некоторых пептидных регуляторов памяти и веществ, влияющих на классические медиаторы. Существуют типы поведенческих реакций, формирование которых стимулируется вазопрессином и не затрагивается АКТГ, и наоборот. В некоторых случаях норадре-налин стимулирует формирование одних форм поведения и ухудшает приобретение других, а серотонин действует противоположным образом. Имеются и другие примеры, указывающие на то, что нейрохимические механизмы, ответственные за формирование памяти, могут быть различными в зависимости от содержания запоминаемой информации.

Таким образом, к настоящему времени не существует единой непротиворечивой теории, способной объяснять всю совокупность фактов, связанных с природой памяти. Проблема эта является чрезвычайно сложной и потребует еще своего переосмысления с позиций различных подходов. Однако несомненный прогресс, наметившийся в последние годы в этой области, и широкий фронт проводящихся исследований позволяет ожидать в ближайшие годы существенных качественных сдвигов в расшифровке этих механизмов.

Выводы

1. Нейрологическая память обладает сложной системной организацией и не имеет строгой локализации в определенных участках мозга. По современным представлениям, следы памяти фиксируются в мозге в виде изменений состояния синаптического аппарата, в результате которых возникает предпочтительное проведение возбуждения по определенным нервным путям.

2. После восприятия информации, в процессе ее запечатления и фиксации, в мозге протекает ряд последовательно сменяющихся нейрохимических процессов. На первых этапах, в стадии минимальной кратковременной памяти продолжительностью не более секунды, происходят изменения "быстрых" функций синапса, связанные с выбросом и сдвигом концентрации "классических" и пептидных медиаторов. В дальнейшем, в фазе относительно ограниченной во времени памяти, длящейся от нескольких секунд до нескольких суток, первоначальные синаптические процессы, связанные с изменениями концентрации ионов кальция или циклазными системами, могут вовлекать широкий спектр нейрохимических процессов, включающих изменения в составе и структуре нейроспецифических белков, в частности изменения степени их фосфорилирования, а также модификацию синтеза РНК.

 Скачать реферат