збуджень з механізмами вихідної домінуючої мотивації.
На структурах мозку, залучених в домінуючу мотивацію, зовнішні впливи в кожному випадку формують специфічний «візерунок» - ен-граму, що об'єднує синаптичні і гліаль-ні освіти кори і підкіркових структур. У системної організації поведінкових актів процеси фіксації потрібної інформації переважно здійснюються на сформованої домінуючою мотивацією архітектоніці акцептора результату дії. Процес фіксації інформації найбільш активний на ранніх стадіях онтогенетичного розвитку. Ці процеси у новонароджених тварин отримали в англійській науковій літературі назву «імпринтинг».
Механізми импринтинга пов'язані з експресією в нейронах мозку специфічних ранніх генів - c-fos і c-jun, функцією яких є перебудова роботи генетичного апарату нервових клітин під впливом запам'ятовується впливу. За механізмом імпринтингу запечатляется у дорослих тварин дію життєво значущих підкріплюють чинників. У міру індивідуального розвитку тварин механізм імпринтингу все більше поступається місцем іншим механізмам пам'яті.
Короткочасна пам'ять формується на основі безпосереднього сенсорного відбитка зовнішнього світу. При цьому в пам'яті вже утримується обмежена, виділена домінуючою мотивацією інформація про зовнішнє середовище, що сприяє задоволенню провідної потреби організму. Короткочасна пам'ять дозволяє протягом декількох секунд або хвилин утримувати і відтворювати відібрану частину інформації.
Процеси проміжної пам'яті, яку треба буде за короткочасної, зазвичай розігруються протягом декількох годин після навчання. В цей період часу екстремальні механічні та хімічні впливи здатні стерти пам'ять. Але після 4 год сліди короткочасної пам'яті стають стійкими. Відбувається консолідація п амяті.
Тестом на відстрочену короткочасну пам'ять є критичний інтервал часу, який
Механізми короткочасної пам'яті
Відлуння корково-підкіркових збуджень
потрібно навченому експериментальному тварині для того, щоб у відповідь на умовний сигнал, при його відставлених від підкріплення, здійснити правильні інструментальні дії. Короткочасна пам'ять порушується при таких впливах на організм, як електрошок, сильні мозкові травми, судоми, наркоз, гіпоксія. При цьому спостерігається ретроградна амнезія - втрата пам'яті на події, що передували впливу. Однак в пам'яті при цьому зберігаються всі раніше отримані враження і відомості. Явища ретроградної амнезії спостерігаються і в експериментах на тваринах, яким електрошокові вплив наноситься відразу після навчання. Електрошок не робить дії на пам'ять, якщо він здійснюється через кілька годин після навчання.
Встановлено, що обсяг короткочасної пам'яті людини вимірюється 7 ± 2 одиницями, т. Е. Безглузді слова після однократного їх застосування відтворюються піддослідними лише в кількості 7 ± 2.
Кілька гіпотез лежить в основі сучасних уявлень про механізми короткочасної пам'яті.
Відповідно до цієї теорії, нервовим субстратом короткочасної пам'яті є «нейронні пастки», описані Лоренте де Але. Згідно з цими уявленнями, в кільцевої ланцюга взаємопов'язаних своїми аксонами нейронів збудження одного з нейронів призводить до порушення інших нейронів ланцюга. Після цього збудження по коллатералям одного з аксонів нейронів ланцюга знову передається на першу клітку, що визначає тривалу циркуляцію збудження по такого роду замкнутим циклічним нейрональних утворень (рис. 172, а). • Тільки гальмівний процес, що виникає на якому-небудь одному нейроні ланцюга, може перервати реверберацію в цій замкненого кола збуджень (ріс.172, б). Властивістю розірвати ревербірірую-щую в мозку ланцюг збуджень мають електро-
Ріс.172. схема циркуляції
і припинення циркуляції збудження нейронів
шок та інші дії, що порушують короткочасну пам'ять.
Великий лимбический коло Пейпси:
1 - поясна звивина;
2 - нюхова область;
3 - дорсальний гіпокамп;
5 - звід мозку (форнікс)
звивини проектуються в префронтальну кору і звідси в базальну частину переднього мозку. З цих відділів мозку, особливо з базальних ядер переднього мозку (ядра Мейнерта), поширюються дифузні холинергические проекції до всієї корі великих півкуль і гиппокампу. При старече слабоумство (хвороба Альпгеймера) спостерігається виражене ураження цих холінергічних волокон і порушення функцій пам'яті.
С. С. Корсаков описав синдром порушення пам'яті у алкоголіків при ураженні, викликаному дефіцитом вітаміну Bi нейронів маміллярних тел гіпоталамуса (синдром Корсакова). Хворі з такими ураженнями мозку втрачають орієнтацію в просторі. Вони не можуть запам'ятати жодного, навіть простого, завдання, не пам'ятають свого лікаря і навіть родичів.
Показано, що експериментальні пошкодження передніх відділів таламуса у мавп також призводять до порушення короткочасної пам'яті.
Руйнування вентрального гіпокампу, що зачіпає нейрони поля CAi, викликає порушення короткочасної і проміжної пам'яті. Хворі з ураженням вентрального гіпокампу дуже відволікатися, не можуть довго утримувати мета поведінки. Вони зберігають раніше вироблену, але не здатні формувати нову, довгострокову пам'ять.
В процес пам'яті втягується амигдала. Руйнування амігдали у мавп само по собі не порушує процесів запам'ятовування. Однак, якщо руйнування амігдали додається до пошкодження гіпокампу, то спостерігаються порушення короткочасної пам'яті більш виражені, ніж при руйнуванні тільки гіпокампу. Оскільки амигдала тісно пов'язана з емоціогенними центрами гіпоталамуса, вважають, що ця структура визначає емоційний компонент пам'яті.
Операції з приводу скроневої епілепсії також приводили у хворих до втрати здатності запоми нать нову інформацію при збереженні предопе раціонної пам'яті.
У процесах запам'ятовування і зберігання пам'яті значна роль належить асоціативним обла
Статична теорія пам'яті
ня нової кори. «Робочу пам'ять» пов'язують з функціями медіальної префронтальної кори.
Ця теорія пояснює короткочасну пам'ять специфічними конформаційними перебудовами макромолекул, зміною швидкості переміщення іонів через синаптичну мембрану, а також метаболічними зрушеннями, що розвиваються в синапсах при проходженні через них повторних нервових імпульсів. Це перш за все - явища полегшення і повторення проходження збуджень через синапси.
Показано, що введення тваринам в бічні шлуночки мозку інгібіторів натрій / калієвої АТФази блокує ранні етапи формування пам'яті в процесах навчання. Це вказує на участь натрієвого насоса в механізмах короткочасної пам'яті.
У процесах короткочасної пам'яті істотна роль належить звільнення іонів кальцію в пресинаптичних закінченнях. Показано, що прівикаяіе пов'язано зі зниженням вмісту іонів кальцію в сенсорних синаптичних закінченнях. Сенситизация, навпаки, визначається збільшенням внутрішньоклітинного кальцію, який, в свою чергу, полегшує звільнення в синапсах нейромедіаторів шляхом екзоцитозу.
Показано, що вплив на механізми виділення та зв'язування ацетилхоліну в синапсах при введенні, наприклад, атропіну або скополамина, що порушують його рецепцію на постсинаптичні мембрані, або отрут ацетілхолінестерази істотно впливає на короткочасну пам'ять.
При повторній електричної стимуляції структур мозку, особливо гіпокампу, в них після припинення подразнення залишається змінена реактивність по відношенню до раніше діючого електричного подразника. Це явище зростання збудливості нейронів під впливом ритмічних подразненні отримало назву постте-таніческіх потенциации. Багато дослідників розглядають цей феномен як прототип пам'яті.
Показано, що посттетаніческой потенциация визначається акумуляцією іонів кальцію в пресинаптичних терміналах і в постсінаптіче-ських нейронах. У механізмах посттетаніческой
потенциации приймають також участь циклічні нуклеотиди, різні види протеинкиназ і деякі олігопептиди.
3.5.2.Храненіе інформації
Зберігання інформації пов'язано з переходом короткочасної і проміжної пам'яті в довготривалу пам'ять. Процес переходу інформації з короткочасної в довготривалу пам'ять називається консолідацією пам'яті. При цьому пам'ять набуває стійку форму. Вона не змінюється в часі, а також при додаванні нової інформації.
Довготривала Довготривала пам'ять визначає збереження pa-пам'ять неї отриманої інформації протягом тривалого часу. Процеси фіксації слідів в довготривалій пам'яті здійснюються краще при повторних діях, особливо біологічно значущих подразників. Найбільш швидко процес консолідації пам'яті відбувається при дії емоційно значущих подразників. Довготривала пам'ять за своїм механізмом якісно відрізняється від короткочасної пам'яті, так як не порушується при таких екстремальних впливах на мозок, як механічна травма, електрошок, наркоз і т. Д.
Механізми Механізм довготривалої пам'яті остаточно не довготривалої встановлений. Кілька теорій з різних позицій пам'яті пояснюють механізми довготривалої пам'яті.
Вважають, що довготривала пам'ять також пов'язана з розростанням дендритів і збільшенням числа шипиків на дендритних дереві нейронів мозку. Припускають, що при цьому збільшується число колатералей аксонів нейронів.
Довгострокову пам'ять також пов'язують зі зміною молекулярних структур нейронів - збільшенням числа мікротрубочок та інших молекулярних утворень. У всіх цих випадках проте збільшується число нових терміналі на
нейронах мозку, що сприяє поширенню по структурам мозку більш детальної інформації.
Підтвердженням морфологічних теорій є такі спостереження. На аплізіі показано, що в нормальних умовах активні зони нейронів містять 40% сенсорних терминалей. У разі звикання тварин до дії певних сенсорних подразників число їх скорочується до 10%, в той час як при сенсітіза-ції - зростає до 65%.
У щурів, вихованих в збагаченому середовищі з наявністю безлічі подразників і навчених виконання зорових завдань, кора головного мозку значно товщі, ніж у щурів, вирощених в збідненого навколишньому середовищу. У мишей, вирощених в темряві і потім підданих світловий навантаженні, виявлені більш розгалужені ДЕНДРА- ти пірамідних клітин.
На відміну від концепцій довготривалої пам'яті, пов'язаних з формуванням нових синаптичних контактів між нейронами, канадський вчений Хебб висунув гіпотезу, згідно з якою довго-тимчасова фіксація слідів пам'яті пов'язана зі стійкими змінами синаптичної провідності в межах існуючих пулів синапсів. Ця точка зору лягла в основу багатьох сучасних уявлень про молекулярні механізми пам'яті.
чутливість нейронів мозку до мікроіонофо-ретические підведенню ацетилхоліну. Антагоністи ацетилхоліну, навпаки, порушують навчання і відтворення, викликають амнезію. Встановлено також, що навчання тварин на основі електрошкірного підкріплення супроводжується активацією норадренергических механізмів, а навчання на основі харчового підкріплення знижує рівень но-радреналіна в мозку тварин. Зниження рівня норадреналіну в мозку за допомогою фармакологічних речовин також уповільнює навчання і викликає амнезію. При цьому вираз порушуються процеси вилучення слідів пам'яті. Показано участь дофаміну в механізмах пам'яті. У процесах, пов'язаних з консолідацією пам'яті, беруть участь серотонинергические механізми. Серотонін бере участь в процесах навчання на емоційно позитивному підкріпленні і блокує у тварин виконання оборонних навичок.
Вважають, що активація холінергічних синапсів викликає конформаційні перебудови постсинаптичних мембран, підвищують синап-тичні провідність. Моноаминергических механізми, пов'язані з підкріпленням, активують внутрішньоклітинні постсинаптические процеси за участю циклічних нуклеотидів - цАМФ і цГМФ. В результаті подальших метаболічних внутрішньоклітинних процесів синтезуються спеціальні білкові молекули, які, в свою чергу, стабілізують первинні зміни синаптичних мембран. В результаті цього в структурах мозку формуються зони підвищеної синаптичної провідності, що і визначає формування відповідних енграм пам'яті.
Підтвердженням такої точки зору є концепція, запропонована американськими дослідниками Г. Лінч і М. Бодрі, яка виходить з того, що повторна стимуляція нейрона призводить до збільшення вмісту іонів кальцію в пострадянського-наптіческой мембрані. Це, в свою чергу, активує фермент кальційзалежних протеїназу, яка розщеплює один з білків мембрани, тим самим приводячи до звільнення раніше неактивних білків - глютаматних рецепторів. Їх число зростає, в результаті чого збільшується провідність синапсів.
У механізмах синаптичної пам'яті беруть участь також у-аміномасляна кислота, глютамінова кислота, проте механізми їх дії у багатьох відношеннях все ще залишаються невивченими.
Молекулярні Більшість молекулярних теорій пов'язує ме-теорії ханизм довготривалої пам'яті з діяльністю
генетичного апарату нейронів і гліальних Роль РНК елементів мозку, зокрема з синтезом РНК.
Планарий в спеціальній ванні навчали умовно-рефлекторному оборонного навику. Після пред'явлення спалаху світла їм завдавали електричні роздратування. Після того як тварини в 100% випадків навчалися навику уникнення, їх піддавали операції, при якій передня головна частина тулуба відокремлювалася від задньої, хвостовий. Обидві частини тіла планарий через деякий час регенерували в скоєні особини. При тестуванні кожної з них виявилося, що обидві вони чітко реагували на світловий подразник оборонної реакцією. Цей досвід свідчив про те, що перенесення пам'яті визначається структурними властивостями кожної клітини навченого організму, що, безумовно, пов'язано з діяльністю його генетичного апарату.
При додаванні в середу РНКази, ферменту, що розщеплює РНК, умовна реакція зберігалася лише у планарий, що регенеровані з головного кінця. Це, в свою чергу, вказувало на визначальне значення специфічної РНК в перенесенні досвіду навчання.
Широку популярність здобули досліди з перенесенням умовних реакцій у планарий. Показано, що у планарий, нагодовану суспензією навчених особин, без спеціального навчання у відповідь на дію умовного подразника проявляється характерна умовно-оборонна реакція.
Досліди на планариях знайшли підтвердження у інших видів тварин в експериментах по перенесенню навичок за допомогою екстрактів мозку або його окремих компонентів. Екстракти мозку навчених щурів вводили внутрішньочеревно ненавченим осо-
бям. Ряд дослідників повідомили про поліпшення навчання у щурів-реципієнтів. У них зменшувалася час, необхідне для навчання, збільшувалася міцність виробленого досвіду. Повідомлялося також, що введення очищеної РНК з мозку навчених щурів надає той же ефект, що і екстракт.
Ці досліди, незважаючи на їх сенсаційність, не є переконливими в плані перенесення пам'яті. Спроби багатьох лабораторій повторити ці досліди не мали успіху. Не виключено, що зазначені екстракти мозку переносити не пам'ять, а при їх введенні викликали неспецифічне підвищення мотивації тварин.
Для з'ясування ролі РНК в механізмах пам'яті щурам вводили 8-азагуанін, блокуючий приєднання гуаніну і тим самим спотворює синтез РНК. 8-азагуанін погіршував формування умовних рефлексів. У той же час введення 8-азагуані-на після вироблення умовних рефлексів не впливало на їх прояв. Звідси випливає, що РНК має переважне значення для вироблення навичок, а не для їх зберігання.
Введення щурам блокатора синтезу ДНК - ази-дотімідіна перешкоджає переходу короткочасної пам'яті в довготривалу.
Мал. 174 ілюструє придушення азидотимидином раніше виробленого у мишей навички спригіванія з безпечного кубика на підлогу експериментальної клітини, на який подається електричне роздратування. Ефект особливо чітко проявляється через 3, 7 і 14 днів після попереднього навчання.