Физиология ВНД: память

Физиология ВНД: память

Память — способность мозга закреплять, хранить, использовать информацию о воздействиях внешней и внутренней среды для организации поведения.

Это универсальное биологическое свойство живой материи, присущее всем видам.
С эволюционной точки зрения выделяют несколько разновидностей механизмов памяти.

Донервные механизмы.

Генетическая память — это способность живых организмов сохранять и воспроизводить морфологическую структуру макромолекул и передавать в цепи поколений типичную структуру этих молекул и некоторые приобретенные изменения. В понятие генетической памяти входит наследственность и изменчивость. Структурной основой являются нуклеиновые кислоты и белки.

Генетическая память формирует геном организма — это совокупность хромосомных факторов, механизм закрепления и передачи информации. Механизм закрепления — мутагенез. Мощность запоминания невелика, 50 бит в год (бит: единица информации). Память поколений какого-то вида.

Эпигенетическая память — это память поколений клеток в одном организме. Является надстройкой над древним генетическим механизмом памяти: механизм отбора активных генов для каждой разновидности ткани, который обеспечивает разделение функций клеток и их соподчиненность друг другу.

При нарушении этого механизма появляется неуправляемое деление клеток, нарушение их дифференцировки, нарушается механизм соподчиненности — опухолевый рост,

Иммунологическая память — это способность клеток после первой встречи с чужеродным антигеном узнавать его при встрече и включать специфические механизмы уничтожения. Иммунологическая память различает даже такие белки, которые отличаются всего 5- 6 аминокислотными остатками. Механизм узнавания — иммуноглобулины т. е. антитела, которые обеспечивают узнавание чужеродных антигенов. Это защитный механизм.

Все 3 механизма обобщены термином донервная память. По своей природе это биохимические реакции, они срабатывают только в том случае, если клетки непосредственно контактируют с каким-то раздражителем. Но при непосредственном воздействии на клетку возможно ее повреждение, нарушение гомеостаза и гибель клетки. Следовательно, у этих видов памяти имеется существенный недостаток.

Нервная память.

Нервная память связана с циркуляцией импульсов у сложно организованных животных, имеющих свою нервную систему. Содержание информации раскрывается в процессе функционального взаимодействия нейронов: этот вид памяти хранит информацию о раздражителях, которые не вторгаются в гомеостаз клеток и могут иметь сигнальное значение, а значит, лежат в основе формирования условно-рефлекторных реакций.

Филогенетически нервная память обеспечивает формирование инстинктивных форм поведения и передачи этой информации по наследству. Реализуется в условных рефлексах с момента рождения.

Классификация нервных механизмов

1. Психо-физиолоческая: по типу анализатора, который воспринимает информацию.
— зрительная
— слуховом
— моторная.

2. По организации материала:
— механическая (у детей);
— словесно-логическая: на основе логической организации материала, ее продуктивность выше в 9-10 раз.

3.  По происхождению:
— филогенетическая (врожденная): накопление информации и передача по наследству. У детей врожденные рефлексы — хватания, сосания, крик.
— онтогенетическая (приобретенная). Обеспечивает закрепление условных рефлексов, условно-рефлекторная деятельность.

4. По длительности хранения информации:
— краткосрочная (оперативная), непосредственная память (запоминание номера телефона).
— долгосрочная — обеспечивает хранение и воспроизведение информации до конца жизни человека.

Временная организация памяти

После электрического ответа рецепторной клетки на внешнее воздействие возникают следовые процессы, продолжающиеся некоторое время уже при отсутствии реального раздражителя, которые составляют основу сенсорной памяти. Длительность хранения следов в сенсорной памяти не превышает 500 мс, стирание следа осуществляется за 150 мс.

В сенсорной памяти происходит анализ и оценка чувствительных сигналов и в дальнейшем забывание или направление на дальнейшую обработку. Так, зрительный образ сохраняется во время мигания, при чтении, восприятии речи и т.д. На этом же виде памяти основано слитное восприятие изображения в кино и на телевидении.

Предполагается, что сенсорная память человека не зависит от его воли и не может быть подвергнута сознательному контролю. Дискуссионная длительность хранения следов в сенсорной памяти. Существуют люди — эйдетики, у которых период сохранения зрительного образа может достигать десятков минут.

Переход информации из нестойкой сенсорной памяти в более длительную память может совершаться либо словесным кодированием сенсорных сигналов, либо представлять собой не словесную обработку сигналов, представленную у маленьких детей и животных.

Краткосрочная память — период связан с хранением информации. Наиболее значимая информация хранится в долгосрочной памяти. В пределах краткосрочной выделена первичная память, которая отвечает за временное хранение информации, закодированной словесно.

Забывание в первичной памяти происходит в результате вытеснения старой информации новыми сигналами. Первичная память связана с мысленным повторением материала с целью запоминания и его интерпретации. Длительность этой памяти ограничивается несколькими секундами и материал стирается при его замене на новый. Информация, не закодированная в виде слов, не задерживается в первичной памяти, а переходит из сенсорной памяти во вторичную память.

Долговременную память подразделяют на вторичную и третичную.

Вторичная память характеризуется значительной емкостью и длительностью. Информация, перешедшая во вторичную память, может быть извлечена через большой промежуток времени и она накапливается в соответствии с его значимостью. Забывание на уровне вторичной памяти связано, в основном, с влиянием на запоминание уже имеющейся или вновь поступающей информации. Согласно этой точке зрения, мы забываем потому, что много знаем.

Третичная память — относятся навыки, постоянно сопровождающие жизнь человека: чтение, письмо, профессиональные навыки, которые практически не забываются. Например, собственное имя.

Некоторая информация закрепляется в результате многолетней практики и никогда не сглаживается. Третичная память характеризуется чрезвычайно малым временем извлечения.

Виды и формы памяти (Г. М. Чайчеико, 1987).

Физиологические механизмы нервной памяти

Локализация нервных механизмов.

Многочисленные опыты с локальным раздражением, с удалением отделов коры до сих пор не позволяют описать строго ограниченную область мозга, которую можно назвать центром памяти. Церебральный субстрат памяти устроен сложно, одним из его элементов является комплекс структур мозга:
— передние ядра таламуса
— мамиллярные тела
— гиппокамп.

Совокупность этих структур образует замкнутый круг, который впервые описал Бейлиц. Оказалось, что при поражении этих структур наблюдается нарушение усвоения информации, страдает оперативная память, в то время как долговременная память сохраняется.

Это позволило сделать вывод; что в лимбической системе локализован субстрат нервной памяти; а также механизмы, участвующие в формировании кратковременной памяти. Наиболее часто нарушение этого субстрата наблюдается при электротравме, действии наркотических, препаратов. Развивается симптом — ретроградная амнезия: невозможность воспроизвести информацию, которая воспринималась за 30-60 минут до действия травмирующего момента: текущая оперативная информация.

Лимбические структуры мозга ответственны за краткосрочную память или перевод в долгосрочную. Механизмы долгосрочной памяти объединяются понятием энграммы.

Экспериментально получены данные о том, что конечные долгосрочные механизмы памяти формируются в нейронах коры. Во многих случаях при очаговых повреждениях коры при действии ионов калия вызывает кратковременное выключение кортикальных нейронов и нарушение памяти. Определенный успех имели опыты с раздражением височной доли коры во время операций на мозге. У больных возникало воспроизведение очень подробных деталей. В настоящее время имеются данные о том, что главным субстратом памяти являются звездчатые клетки больших полушарий.

Характеристика процессов запоминания

Информация из аппаратов краткосрочной памяти переносится в долгосрочную. Физиологическая основа этого процесса — временные межнейронные взаимодействия.

Кратковременная память, вероятно, обеспечивается исключительно электрическими механизмами при взаимодействии нейронов. Начиная со второй миллисекунды действия раздражителя в нейронах лимбической системы появляются импульсы возбуждения, которые динамически распространяются по замкнутому кругу структур Бейлица. Процесс называется реверберацией импульса, сопровождается структурными изменениями в соответствующих синапсах. Возбуждение может продолжаться от 2 до 12 минут. Этот механизм движения импульсов по замкнутому кругу — 1 стадия электрическая.

Ее подавляет электрошок, контузия, гипотермия (холод), синаптические яды (наркотик), что приводит к ретроградной амнезии. Данный процесс не подавляется, если в нервные клетки вводятся ингибиторы синтеза белка, что указывает на чисто мембранную основу этого механизма. Мозг овладевает оперативной информацией и использует в текущей обстановке, на основе реверберации организуются кратковременные действия.

Начиная с 10 миллисекунды от начала действия раздражителя, наслаивается 2 стадия — консолидации или перехода информации в аппарат долгосрочной памяти, это промежуточная стадия запоминания. Она осуществляется путем иррадиации сигналов от глубинных структур по проводящим путям к коре больших полушарий. Частично подавляется электрошоком, механической травмой, ингибиторами синтеза РНК и синтеза белка. В основе лежит не только электрическое возбуждение нервных клеток, но и нейрохимические механизмы синтеза белка,

3 стадия — формирование энграммы.

Это стадия окончательного закрепления и хранения информации, возникает в результате консолидации и лежит в основе долгосрочной памяти.
Существует 3 теории, объясняющие механизм данной стадии:
— синаптический
— глиальный
— биохимический.

Согласно синаптической гипотезе основным морфологическим субстратом является межнейрональный синапс коры. Возможно 3 варианта:
1. В ходе запоминания образуются новые синапсы, при этом количество нейронов остается неизменным.
2. Из ранее не функционировавших (резервных) синапсов формируются активные функционирующие синапсы.
3. Синапсы все функционируют, но при закреплении информации часть из них теряет свои свойства.

Согласно теоретическим расчетам синаптический механизм памяти способен обеспечить 109 бит информации.

Глиальная теория.

Клетки нейроглии в 10 раз превышают количество нейронов. Предполагают, что они получают электрический сигнал от возбужденных нейронов коры, изменяют процесс синтеза белка, модифицируют его и таким образом сохраняют информацию о поступившем сигнале.

Биохимическая теория.

Американский ученый Хиден, в конце 50-х годов 20 века измерял содержание РНК в вытяжках из мозга крыс до и после обучения каким-то приспособительным навыкам. Концентрация РНК увеличивается в ходе обучения на 12%. Из мозга крыс, которых путем нанесения ударов электрическим током, научили избегать темных помещений, был выделен особый полипептид — скотофобин. При его введении контрольным крысам, мышам и рыбам, животные также начинали избегать темноты. Предполагают, что скотофобин оказывает положительное неспецифическое влияние на процесс научения.