7.3. Біохімічні дослідження пам'яті

Пошуку специфічних речовин, відповідальних за збереження інформації - "інформаційних молекул", присвячено чимало досліджень. Початково ці дослідження спиралися на припущення, що всі етапи формування, утримання і відтворення енграм можна представити у вигляді послідовності біохімічних процесів.

"Молекули пам'яті". Перші гіпотези, що зв'язують запам’ятовування інформації з біохімічними змінами в нервовій тканині, базувалися на широко відомих у 60-і рр. дослідах Г. Хідена, які показали, що утворення слідів пам'яті супроводжується змінами властивостей РНК і білка в нейронах. З'ясувалося, що подразнення нервової клітини збільшує в ній вміст РНК і залишає тривалі біохімічні сліди, що надають клітині здатність резонувати у відповідь на повторні дії тих самих подразників. Таким чином, було встановлено, що РНК відіграє важливу роль у механізмах формування і збереження слідів пам'яті. Однак у більш пізніх роботах було показано, що в консолідації енграм пам'яті ведучу роль грає ДНК, що може служити сховищем не тільки генетичної, але і набутої інформації, а РНК забезпечує передачу специфічного інформаційного коду. Висловлювалося навіть припущення, що нездатність зрілих нейронів до поділу має наметі запобігти руйнуванню набутої інформації, що зберігається в ДНК нейрона.

Ці відкриття мали великий науковий і суспільний резонанс.

Деякі дослідники, наприклад, захопилися ідеєю поліпшення пам'яті шляхом уведення цих біохімічних компонентів у раціон харчування. Однак, якщо мати на увазі, що великі молекули такого типу розпадаються в кишечнику на складові амінокислоти до включення їх в обмін речовин споживача, надійних результатів тут одержати було неможливо.

Іншим прикладом тієї ж логіки служили спроби переносу ("транспорту пам'яті") від навчених тварин до ненавченої. Методично це здійснювалася за допомогою ін'єкцій мозкового субстрату тварини-донора, навченого простим навичкам, тварині-реципієнту, що раніше не навчалася. Найбільшу популярність у зв'язку з цим набули експерименти Г. Унгара, що спробував виділити особливу речовину - пептид "скотофобін", що передає інформацію про страх перед темрявою. Численні перевірки, що послідували за цим відкриттям, не дали позитивних результатів.

Отже, концепції біохімічного кодування індивідуального досвіду в пам'яті, спираються на дві групи фактів: 1) утворення в мозку при навчанні нових біохімічних факторів (наприклад, "пептидів пам'яті"); 2) можливість передачі набутої інформації ненавченому мозку за допомогою цих факторів. Однак ідея існування біохімічних факторів, здатних до збереження і переносу інформації, більшістю дослідників сприймається критично. В даний час вважається, що гіпотеза молекулярного кодування індивідуального досвіду не має прямих фактичних доказів. Незважаючи на те, що встановлено істотну роль нуклеїнових кислот і білків у механізмах научіння і пам'яті, передбачається, що РНК яка бере участь у формуванні нового асоціативного зв'язку і білки специфічні лише стосовно функціональної зміни синапсів, що беруть участь у процесі і неспецифічні стосовно самої інформації.

Медіаторні системи. Медіаторам - хімічним посередникам у синаптичній передачі інформації - надається велике значення в забезпеченні механізмів довгострокової пам'яті. Основні медіаторні системи головного мозку - холінергічна і моноаміноергічна (включає норадреноергічну, дофамінергічну і серотонінергічну) – беруть безпосередню участь у навчанні і формуванні енграм пам'яті. Так, експериментально встановлено, що зменшення кількості норадреналіну сповільнює навчання, викликає амнезію і порушує видобування слідів з пам'яті.

Р.И. Кругліков (1986) розробив концепцію, відповідно до якої в основі довгострокової пам'яті лежать складні структурнохімічні перетворення на системному і клітинному рівнях головного мозку. При цьому холінергічна система мозку забезпечує інформаційну складову процесу навчання. Моноаміноергічні системи мозку більшою мірою зв'язані з забезпеченням підкріплюваних і мотиваційних складових процесів навчання і пам'яті.

Показано, що під впливом навчання збільшується кількість холінорецепторів, тобто рецепторів, розташованих на тілі нейрона, які відповідають за виявлення медіатора ацетилхоліну. У процесі утворення умовного рефлексу підвищується чутливість відповідних нейронів до ацетилхоліну, що полегшує навчання, прискорює запам'ятовування і сприяє більш швидкому видобуванню сліду з пам'яті. У той же час речовини, що перешкоджають дії ацетилхоліну, порушують навчання і відтворення, викликаючи амнезію (утрату пам'яті).

Важливо підкреслити, що холінергічна система відчуває на собі модулюючий вплив з боку моноаміноергічної системи. Під дією цих впливів може змінюватися активність холінергічних синапсів і запускатися ланцюг біохімічних внутрішньоклітинних процесів, що призводять до більш ефективного утворення енграм.

Значення біохімічних досліджень пам'яті. Біохімічні методи, що дозволяють проникнути в послідовність процесів, які розігруються в синаптичних мембранах з наступним синтезом нових білків, залучають багатьох дослідників пам'яті. На цьому шляху очікуються нові яскраві відкриття. Передбачається, наприклад, що для різних видів пам'яті в найближчому майбутньому будуть виявлені розходження в біохімічних процесах.

Проте варто підкреслити, що інтенсивні біохімічні дослідження привели до явної переоцінки й автономізації клітинно-молекулярного рівня вивчення механізмів пам'яті. Як вказує С. Роуз, експерименти, проведені тільки на клітинному рівні, занадто обмежені, і, очевидно, не здатні відповісти на запитання - як мозок людини запам'ятовує, наприклад, складні симфонічні партитури, чи видобуває з пам'яті дані, необхідні для розгадування простого кросворда.

Для більш повного знання про специфіку функціонування процесів пам'яті необхідний перехід на рівень складних мозкових систем, де багато нейронів з'єднані між собою морфологічними і функціональними зв'язками. При цьому психофізіологічні дослідження на здорових людях дозволяють вивчати процеси переробки і збереження інформації, а вивчення хворих з різного роду амнезіями, що виникають після ушкодження мозку, дозволяють глибше проникати в таємниці пам'яті.

Пам'ять не можна розглядати як щось статичне, що знаходиться строго в одному місці чи в невеликій групі клітин. Пам'ять існує в динамічній і відносно розподіленій формі. При цьому мозок діє як функціональна система, насичена різноманітними зв'язками, що лежать в основі регуляції процесів пам'яті.

Словник термінів

1. звикання

2. гіпокамп

3. ансамбль нейронів

4. вектор пам'яті

5. холінергічні нейрони

6. альфа-ритм

7. рефрактерний період

Питання для самоперевірки

1. Чим відрізняється звикання від сенситизації?

2. Які основні етапи формування енграм пам'яті?

3. Які центри входять у систему регуляції пам'яті?

4. У чому полягає гіпотеза Г.Лінча і М.Бодрі?

5. Як зв'язаний обсяг короткочасної пам'яті і параметри електроенцефалограми?