Долговременная память.
Вторая возможность: качественные молекулярные изменения. Самые сенсационные, а также самые модные сейчас теории памяти - это те, в которых предполагается качественное изменение молекул РНК и белков в нейроне. Эти умозрительные гипотезы вызваны к жизни великим открытием нашего века - расшифровкой генетического кода молекул ДНК и РНК. Последовательность нуклеотидов в дезоксирибонукленновой кислоте (ДНК) хромосом служит кодированным сообщением, содержащим огромное количество информации, передаваемой из поколения в поколение. Синтез белка происходит на рибосомах цитоплазмы в соответствии с информацией, закодированной в молекуле ДНК и передаваемой в цитоплазму особым посредником - молекулой информационной РНК. Содержание РНК в нейроне. Под влиянием упомянутого выше открытия Хиден (Hyden) в Швеции приступил в 50-х годах к изучению РНК и ДНК нейронов мозга и их возможной роли в хранении следов памяти. В своих первых экспериментах он попытался установить связь между участием нервных клеток в процессах памяти и содержанием в них РНК. Он нашел, что нейроны - самые активные продуценты РНК в организме. Содержание РНК в разных нейронах центральной нервной системы варьирует в пределах от 20 до 20000 пг. Нейроны, содержащие ее в количествах, близких к верхнему пределу, способны хранить очень много информации. У человека способность усваивать информацию в среднем составляет 25 бит в секунду, и один человек способен за 10 лет накопить 4 млрд. бит, если принять, что ежедневно он воспринимает информацию в течение 10 часов. Для кодирования этого количества информации потребовались бы всего лишь два миллиона пар нуклеотидов, которые содержатся в нескольких нейронах. Более 90% РНК находится в цитоплазме клеток, точнее - в рибосомах. Ядра содержат ее очень мало. Что касается азотистых оснований РНК, то в нейронах находят больше гуанина и цитозина, чем аденина и урацила. Хиден исследовал содержание РНК в мозгу барракуды - рыбы, обитающей в Атлантическом океане. Эта рыба отличается поразительной активностью и подвижностью. Хиден установил у этого вида корреляцию между двигательной активностью и уровнем РНК в мозгу… Нейроны и глиальные клетки. Хиден обнаружил связь между активностью нервной клетки и содержанием РНК, также и при исследовании в ином аспекте. Он установил, что нейроны спинного мозга содержат 400 пг РНК на клетку в возрасте 20 лет и 700 пг на клетку в 40 лет, а затем к 80 годам ее содержание снова снижается до 400 пг. В последующих экспериментах Хиден выявил регуляторные взаимодействия между количествами РНК в нейронах и окружающих глиальных клетках. Эти последние служат для нейрона энергетической базой: содержание в них РНК растет соразмерно с повышением уровня РНК в нейроне. Белки. Хиден провел очень интересные опыты в связи с научением и памятью. Чтобы достать с полки корм, крысы должны были балансировать на веревке, натянутой под уклоном 45°. Эту задачу, требующую исключительной ловкости, крысы выполняли за 45 секунд и обучались ей за 4-5 дней. Затем животных умерщвляли и определяли содержание РНК в ядрах Дейтерса в продолговатом мозгу по сравнению с контролем. При помощи весьма демонстративной методики микропрепарирования Хиден доказал, что общее количество РНК, а также нуклеотидный состав ядерной РНК в вестибулярных нейронах, участвующих в поддержании равновесия, у экспериментальных животных были изменены. Возросло ее общее количество, доля аденина тоже возросла, а доля урацила снизилась… В то же время в цитоплазматической РНК соотношение нуклеотидов не изменилось. По мнению Хидена, главную роль в образовании следов памяти играют не столько количественные изменения (ускоренный синтез белка в связи с увеличением размеров синапсов), сколько специфический механизм хранения информации, сходный с генетическим кодом РНК. Однако нет данных, которые позволили бы объяснить качественные и количественные изменения, происходящие при обучении не в цитоплазме, а в ядре. Молекула ДНК - чрезвычайно стабильный компонент клетки, не подверженный ни качественным, ни количественным изменениям в связи с активностью нейрона. Как же в таком случае объяснить изменение в составе РНК, для которой ДНК служит матрицей? Было высказано предположение, что это изменение создается электрическими импульсами, поступающими от мембраны. Связь между периодическими мембранными процессами типа "всё или ничего" и изменениями внутриклеточной РНК составляет еще не решенный вопрос биологической теории следов памяти. Опыты с планариями. Примерно в том же направлении проводили исследования Мак-Коннелл (McConnell) и его сотрудники. Они вырабатывали условные реакции у плоских червей - планарий. На этих животных, едва видимых невооруженным глазом, но хорошо различимых под микроскопом, воздействовали сочетанием светового (условного) и электрического (безусловного) стимулов. Условной реакцией было уплывание. По достижении 100%-ного обучения червей разрезали на две части, головную часть отбрасывали, а хвостовой давали возможность регенерировать головной конец (у планарий регенерация происходит очень быстро). К своему удивлению, экспериментаторы обнаружили, что животные с новой головой оказались способны осуществлять выработанную реакцию так же, как до перерезки тела. Информация об этой реакции могла храниться только в нейробластах хвостовой части. Та же группа ученых получила и другие столь же необычайные результаты. Самым поразительным был эксперимент, связанный с "каннибализмом" планарий. У группы червей были выработаны условные рефлексы. Затем черви были убиты и размельчены в ступке, а полученные таким образом фрагменты клеток скормлены необученным червям. Эти необученные животные тотчас же оказались способными осуществлять ге условные реакции, которые были выработаны у съеденных ими червей. Опыты лаборатории Мак-Коннелла породили целую лавину экспериментов, в которых делались попытки доказать или опровергнуть возможность "переноса памяти". Опыты с червями, поедающими других червей, были якобы подтверждены некоторыми исследователями, тогда как другие авторы сообщали об отрицательных результатах. Утверждалось также, что следы памяти передаются с молекулами РНК. Для того чтобы доказать это экспериментально, червей держали в растворе с рибонуклеазой - ферментом, разрушающим РНК У этих животных выработанная реакция и "перенос памяти" не наблюдались. Был поставлен и такой опыт: из обученных червей экстрагировали РНК и скармливали ее необученным животным вместо вытяжки из всего тела. Сообщали, что в этом случае происходил перенос выработанной реакции. "Перенос памяти" у млекопитающих. Сенсационные опыты на планариях были восприняты со смешанными чувствами. Поскольку турбеллярии обладают простой организацией и большой регенерационной способностью, сначала возникло предположение, что вводимый "код памяти" каким-то образом включался в вещество нервной системы этих животных. Но более опытные исследователи проявляли по этому поводу скептицизм. Вскоре появилось несколько сообщений о феномене "переноса памяти" у млекопитающих, что немедленно вызвало в мировой литературе горячие споры. Первые данные были опубликованы в 1965 г. скандинавскими, чехословацкими и американскими учеными почти одновременно. Согласно этим сообщениям, вытяжки из всего мозга или РНК обученных животных стимулировали условнорефлекторную активность у необученных. Мы тоже провели эксперименты в таком роде, и хотя они подтвердили стимулирующее действие экстракта мозга на процессы научения, они показали также, что это объяснялось не "переносом памяти", а только неспецифическим стимулирующим эффектом некоторых компонентов. Такие вещества и раньше экстрагировались из органов животных, но никто не утверждал, что тем самым открыт "код памяти". Таким образом, по-видимому, ясно, что "перенос памяти" химическим путем или решение вопроса о "коде памяти" оказывается мнимым, по крайней мере на нынешнем этапе развития молекулярной биологии. Шестидесятые годы - время больших ожиданий - сменились годами разочарования и более трезвого подхода. Не исключено, что пептиды мозговых вытяжек, содержащие большее или меньшее число аминокислот, могут играть стимулирующую роль в фиксации следов памяти. И действительно, Г. Унгар (G. Ungar) в Хаустоне и другие получили пептиды, стимулирующие научение. Но даже Унгар не стал бы в наше время заявлять, что, например, скотофобин - пептид из 15 аминокислот, открытие которого несколько лет назад было сенсацией, - содержит "код памяти" для условного рефлекса избегания света у крысы. Этот автор полагает, что правильнее считать его стимулятором, способствующим синапгической передаче. Молекулярная теория памяти, как можно видеть, весьма дискуссионна. Даже первоначальные эксперименты Хидена не подтверждены однозначно Доводы в пользу роли замкнутых цепей в кратковременной памяти, а также в пользу теории реорганизации синапсов несколько более многочисленны, однако и по этому поводу последнее слово еще не сказано. Синтез теорий. Недавно появилась тенденция объединять три наиболее обоснованные теории памяти… Согласно таким представлениям, электрические, синоптические и молекулярные процессы, вызываемые многократными внешними стимулами, зависят один от другого и протекают последовательно. 1. Серия сенсорных импульсов, образующая частотный код, запускает реверберационную активность в самовозбуждающейся цепи. Реверберирующие бинарные сигналы, взятые в совокупности, сохраняют информацию в аналоговой форме. Эти следы памяти лабильны и быстро исчезают. 2. В случае очень интенсивных, часто повторяющихся стимулов или при сильной эмоциональной мотивации ритмические изменения мембранного потенциала - с помощью пока не выясненного механизма - ускоряют внутриклеточный синтез белка. Неспецифичсски стимулируется образование РНК в нейронах, что усиливает синтез белка. Этот процесс приводит к увеличению синаптических поверхностей между клетками. С кибернетической точки зрения это тоже аналоговый процесс. Информацию содержит не отдельный нейрон, а сеть нейронов, связанных синапсами, функциональная эффективность которых возросла Закрепленные таким образом следы памяти весьма стабильны. 3. Наконец, в случае стимулов чрезвычайно большой силы или длительности не исключено и качественное изменение системы РНК - белок. Как и в системе генетического кода (ДНК-РНК), здесь приходящие электрические импульсы могли бы приводить к образованию качественно отличной РНК, которая затем будет управлять синтезом специфического белка, несущего в себе код памяти. Из сказанного выше ясно, что хранение следов памяти пока может быть объяснено только с помощью ряда вдохновляющих гипотез. Единая система памяти? Возможность существования кода памяти, сходного с генетическим кодом, породила умозрительные теории, из которых самые смелые даже постулируют единую в своей основе систему памяти для всего живого. Несомненно, кодирование информации, переходящей от поколения к поколению, доказано, и видовая память уже не является гипотезой. То же самое можно сказать о системе памяти защитных механизмов: взаимодействие антигенов с антителами, т.е. иммунная реакция, представляет собой весьма пластичный процесс - результат своего рода научения, который часто сохраняется в течение всей жизни индивидуума. Сопоставляя эти факты с описанными выше процессами хранения следов памяти, нам нетрудно увидеть, насколько привлекательным было бы такое обобщение. Разве не может быть, что мозговые механизмы индивидуальной памяти, длительные реакции "иммунологической памяти" и генетическая память вида - это лишь разные аспекты одного и того же биологического закона? Изобретательность ученых безусловно в конце концов поможет ответить на этот вопрос.
- Раздел I. Предмет, задачи и методы психофизиологии тема 1. Предмет и задачи психофизиологии
- 1.1. Определение психофизиологии
- 1.2. Проблемы соотношения мозга и психики
- 1.3. Современные представления о соотношении психического и физиологического
- 1.4. Системные основы психофизиологии
- 1.4.1. Функциональная система как физиологическая основа поведения
- См. Анохин «Физиология функциональных систем»
- 1.4.2. Системный подход к проблеме индивидуальности
- 1.4.3. Информационная парадигма
- 1.4.4. Межнейронное взаимодействие и нейронные сети
- 1.4.5. Системный подход к проблеме "мозг — психика"
- Словарь терминов
- Вопросы для самопроверки
- Список литературы
- Темы курсовых работ и рефератов
- Тема 2. Методы психофизиологии
- 2.1. Методы изучения работы головного мозга
- 2.1.1. Электроэнцефалография
- 2.1.2. Вызванные потенциалы головного мозга
- 2.1.3. Топографическое картирование электрической активности мозга (ткэам)
- 2.1.4. Компьютерная томография (кт)
- 2.1.5. Нейрональная активность
- 2.1.6. Методы воздействия на мозг
- 2.2. Электрическая активность кожи
- 2.3. Показатели работы сердечно-сосудистой системы
- 2.4. Показатели активности мышечной системы
- 2.5. Показатели активности дыхательной системы
- 2.6. Реакции глаз
- 2.7. Детектор лжи
- 2.8. Выбор методик и показателей
- Словарь терминов
- Вопросы для самопроверки
- Список литературы
- Темы курсовых работ и рефератов
- Раздел II. Психофизиология функциональных состояний и эмоций тема 3. Психофизиология функциональных состояний
- 3.1. Проблемы определения функциональных состояний
- 3.1.1. Подходы к определению функциональных состояний
- 3.1.2. Нейрофизиологические механизмы регуляции бодрствования
- 3.1.3. Методы диагностики функциональных состояний
- 3.2. Психофизиология сна
- 3.2.1. Физиологические особенности сна
- 3.2.2. Теории сна
- 3.3. Психофизиология стресса
- 3.3.1. Условия возникновение стресса
- 3.3.2. Общий адаптационный синдром
- 3.4. Боль и её физиологические механизмы
- 3.5. Обратная связь в регуляции функциональных состояний
- 3.5.1. Виды искусственной обратной связи в психофизиологии
- 3.5.2. Значение обратной связи в организации поведения
- Словарь терминов
- Вопросы для самопроверки
- Список литературы
- Темы курсовых работ и рефератов
- Тема 4. Психофизиология эмоционально-потребностной сферы
- 4.1. Психофизиология потребностей
- 4.1.1. Определение и классификация потребностей
- 4.1.2. Психофизиологические механизмы возникновения потребностей
- 4.2. Мотивация как фактор организации поведения
- 4.3. Психофизиология эмоций
- 4.3.1. Субстрат эмоций
- 4.3.2. Теории эмоций
- 4.3.3. Методы изучения и диагностики эмоций
- Словарь терминов
- Вопросы для самопроверки
- Список литературы
- Темы курсовых работ и рефератов
- Раздел III. Психофизиология познавательной сферы тема 5. Психофизиология восприятия
- 5.1. Кодирование информации в нервной системе
- 5.2. Нейронные модели восприятия
- 5.3. Электроэнцефалографические исследования восприятия
- 5.4. Топографические аспекты восприятия
- Словарь терминов
- Вопросы для самопроверки
- Список литературы
- Темы курсовых работ и рефератов
- Тема 6. Психофизиология внимания
- 6.1. Ориентировочная реакция
- 6.2. Нейрофизиологические механизмы внимания
- 6.3. Методы изучения и диагностики внимания
- Словарь терминов
- Вопросы для самопроверки
- Список литературы
- Темы курсовых работ и рефератов
- Тема 7. Психофизиология памяти
- 7.1. Классификация видов памяти
- 7.1.1. Элементарные виды памяти и научения
- 7.1.2. Специфические виды памяти
- 7.1.3. Временная организация памяти
- 7.1.4. Механизмы запечатления
- 7.2. Физиологические теории памяти
- 7.3. Биохимические исследования памяти
- Словарь терминов
- Вопросы для самопроверки
- Список литературы
- Темы курсовых работ и рефератов
- Вартанян и.А физиология сенсорных систем
- Глава 3.1. Память
- Адам г. Восприятие, сознание, память
- Часть III. Приобретаемый мозгом опыт: научение и память
- Глава 10. Образование связи между процессами, протекающими в мозгу: научение
- Тип I. Научение путем выработки классического условного рефлекса
- Тип II. Инструментальное (оперантное) научение
- Процесс выработки условного рефлекса
- Структурная организация условных рефлексов
- Негативный аспект научения: торможение
- Заключительные замечания
- Другой аспект пластичности головного мозга: фиксация и хранение информации
- Кратковременная (лабильная) память
- Долговременная память.
- Роуз с. Устройство памяти
- Глава 7. Эволюция памяти
- Истоки поведения
- Одиночные клетки
- Многоклеточные организмы
- "Частные линии" и нервная система
- Привыкание и сенситизация
- Больше мозг - больше и память
- Слизни и другие моллюски
- Решение проблемы у позвоночных
- Глава 8. Молекулы памяти. Зачем нужна биохимия?
- Синтез белка
- Молекулы памяти и артефакты
- Начнем с начала
- Тема 8. Психофизиология речевых процессов
- 8.1. Неречевые формы коммуникации
- 8.2. Речь как система сигналов
- 8.3. Периферические системы обеспечения речи
- 8.4. Мозговые центры речи
- 8.5. Речь и межполушарная асимметрия
- 8.6. Развитие речи и специализация полушарий в онтогенезе
- 8.7. Электрофизиологические корреляты речевых процессов
- Словарь терминов
- Вопросы для самопроверки
- Список литературы
- Темы курсовых работ и рефератов
- Вартанян и.А. Физиология сенсорных систем
- Глава 4. Речевая система
- 4.1. Акустические параметры и восприятие речи
- 4.2. Речь как координированная активность речевого тракта
- 4.3. Речь как функция мозга
- 4.4. Контроль результата деятельности речевой системы
- 4.5. Речь и мышление
- 4.6. Сенсорные раздражители, сознание и речь
- Тема 9. Психофизиология мыслительной деятельности
- 9.1. Электрофизиологические корреляты мышления
- 9.1.1. Нейронные корреляты мышления
- 9.1.2. Электроэнцефалографические корреляты мышления
- 9.2. Психофизиологические аспекты принятия решения
- 9.3. Психофизиологический подход к интеллекту
- Словарь терминов
- Вопросы для самопроверки
- Список литературы
- Темы курсовых работ и рефератов
- Айзенк г. Интеллект: новый взгляд
- Понятие и определение интеллекта
- Скорость умственных действий и измерение времени реакции
- Психофизиология и биохимия интеллекта
- Заключение
- Тема 10. Психофизиология двигательной активности
- 10.1. Строение двигательной системы
- 10.2. Классификация движений
- 10.3. Функциональная организация произвольного движения
- 10.4. Электрофизиологические корреляты организации движения
- 10.5. Комплекс потенциалов мозга, связанных с движениями
- 10.6. Нейронная активность
- Словарь терминов
- Вопросы для самопроверки
- Список литературы
- Темы курсовых работ и рефератов
- Тема 11. Сознание как психофизиологический феномен
- 11.1. Психофизиологический подход к определению сознания
- 11.2. Физиологические условия осознания раздражителей
- 11.3. Мозговые центры и сознание
- 11.4. Измененные состояния сознания
- 11.5. Информационный подход к проблеме сознания
- Словарь терминов
- Вопросы для самопроверки
- Список литературы
- Темы курсовых работ и рефератов
- Иваницкий а.М. И др. Информационные процессы мозга и психической деятельности
- Глава первая. Проблема "мозг и психика" в историческом аспекте. Концептуальная связь между физиологией и психологией
- Глава вторая. Концепция информационного синтеза физических и сигнальных свойств стимула
- Глава третья. Представления психологии о структуре и механизмах восприятия. Теория обнаружения сигнала