Глава II Психофизиология памяти

4 Биохимические и молекулярные механизмы памяти

157

тами пластичности данного рефлекса, позволяет производить целена­правленный поиск информационных макромолекул, связанных с обу­чением. Условным стимулом (УС) служило легкое постукивание по раковине. Безусловным (БС) — интенсивное вдувание воздуха в ды­хательное отверстие. Полностью рефлекс закрепляется в течение 8— 15 суток.

Синтез белков и обучение. Исследователи — и нейрофизиологи, и биохимики — давно предполагали наличие глубокой взаимосвязи между процессом обучения и синтезом определенных белков. В исто­рии науки этому посвящена целая глава биохимических и физиологи­ческих исследований. В настоящее время показано, что при долговре­менном обучении модифицируются те же синапсы и каналы, что и при краткосрочном, однако для длительного поддержания их в этом состоянии необходим синтез макромолекул.

Обнаружено два класса белков, наиболее сильно изменяющихся в процессе обучения. Это, во-первых, белок с Rf =0,58, количественное перераспределение которого происходит между мембраной и цито­плазмой на ранних стадиях обучения, без контроля со стороны генома, и, во-вторых, наиболее кислые нейроспецифические белки с Ri=l, пластичность которых проявляется на уровне синтеза. Так как до сих пор не найдены белки, обеспечивающие внутриклеточную передачу информации от мембраны к геному и обратно, то определенный инте­рес представляют наиболее кислые низкомолекулярные белки. На всех изученных стадиях формирования оборонительного условного рефлекса наиболее интенсивное включение метки наблюдается имен­но в эти белки.

Новые данные о взаимосвязи этих белков с обучением идентифици­рованных нейронов моллюска получены в исследованиях Л.Н. Грин-кевич (1992). Исследователям удалось установить, что повышенный уровень синтеза белков наблюдается даже спустя 24 часа после обуче­ния на стадии закрепления условной связи. Так как интенсивное включение метки в белки с Ri = 1 не сопровождается достоверным рос­том их количества, можно предположить возможности их перехода из цитоплазмы в другие клеточные структуры. Не исключена также воз­можность дальнейшего гидролиза для выполнения модуляторной роли в функционировании ЦНС.

Существование белков-предшественников, протеолиз которых приводит к возникновению целого класса функционально активных пептидов, довольно хорошо изучено и описано. Каждый из этих пеп­тидов способен контролировать определенные функции. Так, у апли-зии обнаружен белок-предшественник пептида откладывания яиц, расщепление которого по определенным сайтам рестрикции приводит

к появлению функционально активных пептидов, а их взаимодейст­вие с определенными клетками-мишенями реализует запуск целост­ной реакции. Не исключена возможность существования'Подобного класса пептидов для реализации запуска целостной реакции оборони­тельного поведения виноградной улитки. Клетками-мишенями в дан­ном случае могут выступать командные нейроны оборонительного рефлекса, генерация спайковой активности в которых приводит к за­пуску оборонительной реакции. В то же время эти же пептиды могут вызывать торможение командных нейронов пищевого поведения. Ги­перполяризация командных нейронов связана с реализацией оборо­нительного поведения.

В настоящее время у улитки выделен пептид, аппликация которо­го на сому изолированного нейрона, не проявляющего спонтанной электрической активности, вызывает генерацию спайка. Известно, что командные нейроны оборонительного поведения являются латентны­ми пейсмекерами, а пластичность пейсмекерного механизма может лежать в основе пластичности поведения. С другой стороны, показано позднее созревание в онтогенезе пейсмекерного механизма нейрона, коррелирующее по времени с появлением механизма реализации ус­ловных, оборонительных рефлексов, и в эти же сроки начинается экс­прессия кислых нейроспецифических белков, изменяющихся в про­цессе обучения.

По современным представлениям, фосфорилирование белков К-каналов посредством протеинкиназы-А лежит в основе пластических изменений возбудимости. При этом происходит транслокация из мем­браны в цитоплазму двух белков а-субъединицы. А-субъединица белка, выходя в цитоплазму, активирует аденилат-циклазу, которая в свою очередь через цАМФ освобождает каталитическую субъединицу протеинкиназы А, в результате чего последняя катализирует фосфо­рилирование белков. При этом весь каскад запускается серотонином, которому отводится ведущая роль в инициации оборонительного по­ведения. В экспериментах in vitro показан резкий рост количества белка Rt =58 в водорастворимой фракции ЦНС, инкубируемой с серо­тонином. Эти результаты позволили высказать предположение о связи данного белка с системой цАМФ-зависимого фосфорилирова-ния. Результаты серии работ по онтогенезу, показывающие корреля­цию появления белка Ri=0,58 с формированием механизмов поведен­ческой и клеточной сенситизации, лежащей в основе образования обо­ронительного условного рефлекса, позволили высказать предположе­ние о ключевой роли найденного белка в формировании оборонительного условного рефлекса. Дальнейшее изучение физико-химических характеристик внутриклеточной локализации и генной

158

Глава И Психофизиология памяти