Dar prisimenu veiksmo filmą „Džonis Mnemonikas“. Ten K. Reevesas implantavo „flash drive“į smegenis ir ten įkėlė neišmatuotą kiekį informacijos. Kaip šaunu viską prisiminti! Tačiau Šerlokas Holmsas atmintį vadino palėpe. Jei viską mesti ten ir sandėliuoti ilgus metus, ten jo greitai rasti nebus įmanoma, o galbūt jis visai neveiks. Todėl jis prisiminė tik tai, ko jam reikėjo savo darbe.
Šiandien net atsakymą į pagrindinį klausimą - kas yra atmintis laike ir erdvėje - daugiausia gali sudaryti hipotezės ir prielaidos. Jei mes kalbame apie kosmosą, tada vis dar nėra labai aišku, kaip organizuojama atmintis ir kur tiksliai ji yra smegenyse. Mokslo duomenys rodo, kad jo elementų yra visur, kiekvienoje iš mūsų „pilkosios medžiagos“sričių.
- „Salik.biz“
Be to, tą pačią, atrodo, informaciją galima įrašyti į atmintį skirtingose vietose.
Pavyzdžiui, nustatyta, kad erdvinė atmintis (kai pirmą kartą prisimename tam tikrą aplinką - kambarį, gatvę, kraštovaizdį) yra susijusi su smegenų sritimi, vadinama hipokampu. Kai bandysime išstumti šią situaciją iš savo atminties, tarkime, po dešimties metų, tada ši atmintis jau bus išgauta iš visiškai kitos srities. Taip, atmintis gali judėti smegenyse, ir šią tezę geriausiai iliustruoja eksperimentas, kartą atliktas su vištomis. Įspaudimas vaidina svarbų vaidmenį naujai išperėtų viščiukų gyvenime - momentinis mokymasis (o atminties talpinimas - mokymasis). Pavyzdžiui, vištiena mato didelį judantį daiktą ir iškart „įspaudžia“smegenyse: tai motina vištiena, reikia ją sekti. Bet jei po penkių dienų smegenų dalis, atsakinga už įspaudą, pašalinama iš vištos, paaiškėja, kad … įsimintas įgūdis niekur nedingo. Jis persikėlė į kitą sritį ir tai įrodo, kad yra vienas saugykla, skirta tiesioginiams mokymosi rezultatams, o kitas - ilgalaikiam saugojimui.
Mes prisimename su malonumu
Tačiau dar labiau stebina, kad smegenys neturi tokios aiškios atminties judėjimo sekos nuo operacinės iki nuolatinės, kaip tai atsitinka kompiuteryje. Darbinė atmintis, kurioje užfiksuojami tiesioginiai pojūčiai, kartu suaktyvina kitus atminties mechanizmus - vidutinės trukmės ir ilgalaikius. Tačiau smegenys yra daug energijos reikalaujanti sistema, todėl bando optimizuoti savo išteklių, įskaitant atmintį, naudojimą. Todėl gamta sukūrė daugiapakopę sistemą. Darbinė atmintis greitai suformuojama ir lygiai taip pat greitai sunaikinama - tam yra specialus mechanizmas. Bet tikrai svarbūs įvykiai fiksuojami ilgalaikiam saugojimui, tuo tarpu jų svarbą pabrėžia emocijos, požiūris į informaciją.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Fiziologiniame lygmenyje emocija yra galingiausių biocheminių moduliuojančių sistemų aktyvinimas. Šios sistemos išskiria hormonus-mediatorius, kurie tinkama linkme keičia atminties biochemiją. Tarp jų, pavyzdžiui, yra įvairių malonumo hormonų, kurių pavadinimai primena ne tiek neurofiziologiją, kiek kriminalinę kroniką: tai yra morfinai, opioidai, kanabinoidai - tai yra mūsų organizmo gaminami vaistai. Visų pirma, endokannabinoidai generuojami tiesiogiai sinapsėse - nervinių ląstelių kontaktuose. Jie daro įtaką šių kontaktų efektyvumui ir tokiu būdu „skatina“įrašyti tą ar tą informaciją atmintyje. Kitos medžiagos, susijusios su hormonų tarpininkų skaičiumi, priešingai, gali slopinti duomenų perkėlimo iš darbinės atminties į ilgalaikę atmintį procesą.
Dabar aktyviai tiriami emocinio, tai yra, biocheminio atminties stiprinimo mechanizmai. Vienintelė problema yra tai, kad tokio tipo laboratorinius tyrimus galima atlikti tik su gyvūnais, tačiau kiek laboratorinė žiurkė gali mums pasakyti apie savo emocijas?
Jei ką nors esame išsaugoję savo atmintyje, kartais ateina laikas prisiminti šią informaciją, tai yra ištraukti ją iš atminties. Bet ar žodis „ištrauka“yra teisingas? Matyt, nelabai. Panašu, kad atminties mechanizmai ne atgauna informaciją, o ją regeneruoja. Šiuose mechanizmuose nėra informacijos, lygiai taip pat, kaip radijo imtuvo „aparatinėje įrangoje“nėra balso ar muzikos. Tačiau imtuve viskas aišku - jis apdoroja ir paverčia anteną gautu elektromagnetiniu signalu. Kokį „signalą“apdoroti išgaunant atmintį, kur ir kaip šie duomenys saugomi, vis dar labai sunku pasakyti. Tačiau jau žinoma, kad prisiminimų metu atmintis perrašoma, modifikuojama arba bent jau taip atsitinka su kai kuriomis atminties rūšimis.
Ne elektra, o chemija
Ieškant atsakymo į klausimą, kaip galima modifikuoti ar net ištrinti atmintį, pastaraisiais metais buvo padaryta svarbių atradimų, o apie „atminties molekulę“pasirodė nemažai darbų.
Tiesą sakant, jie bandė atskirti tokią molekulę ar bent jau tam tikrą minties ir atminties medžiagą per du šimtus metų, tačiau be daug sėkmės. Galų gale neurofiziologai priėjo prie išvados, kad smegenyse nėra nieko konkretaus atmintyje: yra 100 milijardų neuronų, tarp jų yra 10 kvadrilijonų jungčių, o kažkur ten, šiame kosminio masto tinkle, atmintis, mintys ir elgesys yra vienodai užkoduoti. Buvo stengiamasi užblokuoti tam tikras chemines medžiagas smegenyse, ir tai lėmė, kad pasikeitė ne tik atmintis, bet ir visas kūno funkcionavimas. Tik 2006 m. Pasirodė pirmieji biocheminės sistemos darbai, kurie, atrodo, labai specifiniai atminčiai. Jos užsikimšimas nepakeitė jokio elgesio ar mokymosi gebėjimų - tik prarasta dalis atminties. Pvz., Situacijos atmintis,jei blokatorius buvo suleistas į hipokampą. Arba emocinis šokas, jei į amygdalą buvo suleistas blokatorius. Rasta biocheminė sistema yra baltymas, fermentas, vadinamas baltymų kinaze M-zeta, kontroliuojantis kitus baltymus.
Viena iš pagrindinių neurofiziologijos problemų - nesugebėjimas atlikti eksperimentų su žmonėmis. Tačiau net ir primityviems gyvūnams pagrindiniai atminties mechanizmai yra panašūs į mūsų.
Molekulė veikia sinapsinio - smegenų neuronų - kontakto vietoje. Turime padaryti vieną svarbų nukrypimą ir išsiaiškinti šių kontaktų specifiką. Smegenys dažnai lyginamos su kompiuteriu, todėl daugelis žmonių mano, kad ryšiai tarp neuronų, sukuriančių viską, ką mes vadiname mąstymu ir atmintimi, yra grynai elektrinio pobūdžio. Bet taip nėra. Sinapsių kalba yra chemija, čia kai kurios išskiriamos molekulės, kaip raktas su užraktu, sąveikauja su kitomis molekulėmis (receptoriais) ir tik tada prasideda elektriniai procesai. Sinapsės efektyvumas ir didelis pralaidumas priklauso nuo to, kiek specifinių receptorių pateks per nervinę ląstelę į sąlyčio vietą.
Baltymai su ypatingomis savybėmisBaltymo kinazė M-zeta tiesiog kontroliuoja receptorių pristatymą į sinapsę ir taip padidina jo efektyvumą. Kai šios molekulės įjungiamos tuo pačiu metu dešimtyse tūkstančių sinapsių, įvyksta signalo pakeitimas ir keičiasi bendros tam tikro neuronų tinklo savybės. Visa tai mažai ką pasako apie tai, kaip šiame maršrute užkoduojami atminties pokyčiai, tačiau neabejotinai reikia žinoti viena: jei baltymo kinazė M-zeta bus užblokuota, atmintis bus ištrinta, nes ją teikiantys cheminiai ryšiai neveiks. Naujai atrasta atminties „molekulė“turi nemažai įdomių savybių.
Pirma, ji yra pajėgi savarankiškai daugintis. Jei išmokus (tai yra gaunant naujos informacijos) sinapsėje susidaro tam tikras papildas tam tikro baltymo kinazės M-Zeta pavidalu, tada šis kiekis ten gali likti labai ilgą laiką, nepaisant to, kad ši baltymo molekulė suyra per tris keturias dienas. Kažkodėl molekulė sutelkia ląstelės išteklius ir užtikrina naujų molekulių sintezę ir pristatymą į sinaptinio kontakto vietą, kad pakeistų tas, kurios liko.
Antra, vienas įdomiausių M-zeta baltymo kinazės bruožų yra jos blokavimas. Kai tyrinėtojams reikėjo gauti medžiagą eksperimentams dėl atminties „molekulės“blokavimo, jie tiesiog „perskaitė“jos geno skyrių, kuriame koduojamas jos paties peptidų blokatorius, ir susintetino jį. Tačiau šį blokatorių niekada negamina pati ląstelė, ir kokiu tikslu evoliucija paliko savo kodą genome, neaišku.
Trečias svarbus molekulės bruožas yra tas, kad tiek ji, tiek jos blokatorius turi beveik vienodą išvaizdą visiems gyviesiems daiktams, turintiems nervų sistemą. Tai rodo, kad proteinkinazės M-Zeta žmogus susiduria su seniausiu prisitaikymo mechanizmu, ant kurio taip pat yra kuriama žmogaus atmintis.
Žinoma, baltymo kinazė M-zeta nėra „atminties molekulė“ta prasme, kuria tikėjosi ją surasti praeities mokslininkai. Tai nėra materialus įsimenamos informacijos nešėjas, tačiau, be abejo, veikia kaip pagrindinis ryšių smegenyse veiksmingumo reguliatorius, inicijuoja naujų konfigūracijų atsiradimą mokymosi rezultatas.
Užmegzkite kontaktą
Dabar eksperimentai su proteinkinazės M-zeta blokatoriais tam tikra prasme yra „šaudymo visame rajone“pobūdis. Medžiaga labai plona adata įšvirkščiama į tam tikras eksperimentinių gyvūnų smegenų dalis ir tokiu būdu dideliais funkciniais blokais iškart išjungia atmintį. Blokatoriaus įsiskverbimo ribos ne visada yra aiškios, taip pat jo koncentracija pasirinktoje vietoje kaip taikinys yra plotas. Dėl to ne visi šios srities eksperimentai duoda vienareikšmiškų rezultatų.
Tikrą atmintyje vykstančių procesų supratimą gali suteikti darbas atskirų sinapsių lygiu, tačiau tam reikia tikslingai pristatyti blokatorių, kontaktuojantį tarp neuronų. Šiandien tai neįmanoma, tačiau kadangi tokia užduotis susiduria su mokslu, anksčiau ar vėliau pasirodys jos sprendimo priemonės. Ypač daug vilčių dedama į optogenetiką. Nustatyta, kad ląstelė, kurioje gebėjimas sintetinti šviesai jautrius baltymus yra įmontuota genų inžinerijos metodais, gali būti kontroliuojama lazerio spinduliu. Ir jei tokios manipuliacijos gyvų organizmų lygiu dar nebuvo atliktos, kažkas panašaus jau daroma remiantis išaugintomis ląstelių kultūromis, o rezultatai yra labai įspūdingi.
Autorius - biologijos mokslų daktaras, Rusijos mokslų akademijos narys korespondentas, profesorius, IVNDiNF RAS direktorius