Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Реорганизация нейронной цепиСодержание книги
Поиск на нашем сайте
После обучения при актуализации энграммы через разные интервалы времени после завершения предъявления УС-БС нейронные цепи, осуществляющие реализацию энграммы, изменяются. Одни доказательства получены в опытах при измерении ЛП условных ответов у нейронов разных структур мозга, другие — при сопоставлении ско- рости выработки условного ответа нейронами разных структур и длительности их сохранения. По мере упрочения двигательного условного ответа на время, вырабатываемого у кроликов в процессе сочетания звуковых стимулов с электрокожными раздражениями, определенные структуры мозга включаются в процесс реализации энграммы с определенной последовательностью. Максимальная выраженность клеточных реакций на УС может совпадать с проявлением стабильных двигательных реакций, либо опережать их появление. Эти результаты подтверждают наше предположение о временной распределенности энграммы по нейронам разных отделов мозга. Дж. Дистерхофт и Дж. Олдс (1972) тоже изучали время появления условных ответов в корковых областях, внутреннем коленчатом теле, вентральном, дорсальном, латеральном и заднем ядре таламуса при выработке условного пищевого ответа у крысы. У нейронов внутреннего коленчатого тела и таламической группы ядер первые условные ответы появились в пределах 30—40 сочетаний. Корковые клетки (передней, задней и средней области) начинали реагировать на действие условного стимула через 60—70 сочетаний. Условный поведенческий ответ появлялся у крыс раньше на поведенческом уровне, чем он вырабатывался у нейронов коры. Но максимальные условные ответы во всех исследованных образованиях развивались примерно через 120— 140 сочетаний. Авторы исследования сделали предположение о локализации энграммы. Но как показали результаты опытов Н.Ю. Белен-кова (1980) и Е.Ф. Мордвинова (1982), включение активности отдельных структур мозга в условно-рефлекторную деятельность и выключение из нее являются динамичным, подчиняются никому не известным законам. Мы предполагаем, что таким «организующим законом» является принцип распределенности энграммы по параметру достижения максимальной активности. Угашение условных ответов и реорганизация нейронной цепи. Еще одним фактором, на который можно опираться при доказательстве изменения состава нейронной цепи, опосредующей актуализацию энграммы в определенное время после обучения, являются результаты разной скорости угашения условной реакции на нейронах структур мозга позвоночных и беспозвоночных.
Как известно из классических работ по условным рефлексам, при продолжающемся действии условных стимулов, не подкрепляемых действием БС, происходит постепенное угашение условной реакции. В работах многих авторов было продемонстрировано, что у большинства нейронов различных корковых и подкорковых структур угашение условных реакций происходит довольно быстро — достаточно 30 10-1015 146 Плана II Психофизиология памяти 2 Теории памяти 147
не подкрепленных действием УС для исчезновения условного ответа. При этом, чем больше упрочен условный ответ, тем больше нужно неподкрепленных УС. Описаны различия в скорости угашения условных реакций для нейронов разных структур мозга. Например, описано быстрое угаше-ние при неподкреплении у нейронов ретикулярных структур. В противоположность этому клетки гиппокампа — поля СА(1) и СА(3) — проявляли при угашении лишь незначительное снижение частоты разрядов, сохраняя ответы на условный стимул, по крайней мере, при 150 неподкрепленных УС. Особенности угашения условных ответов у нейронов гиппокампа связывают с ролью этих структур в сохранении следовых процессов, которые остаются неизменнными даже при угашении поведенческого проявления условного ответа. Нейроны латерального гипоталамуса и преоптической области заняли промежуточное положение между нейронами ретикулярных структур и гиппокампа. Обращают внимание на то, что тормозные реакции угашаются при неподкреплении значительно быстрее, чем активирующие. Если для угашения активирующей реакции требуется 15—30 предъявлений УС не подкрепленных БС, то для угашения тормозной бывает достаточно и пяти (Хирано Т., 1970). На нейронах моллюсков также обнаружена разная скорость развития инактивации следового эффекта при неподкреплении условного стимула. Ответы полностью изолированных нейронов показывают, что эти различия скорости угашения сохраняются в условиях отсутствия взаимодействия между элементами ЦНС.
Развитие угашения (инактивации следа памяти) имеет двойной смысл — с одной стороны, скорость развития угашения различна на разных нейронах. Это означает, что после того, как энграмма перейдет в инактивированное состояние на одних нейронах, она будет оставаться активной на других и, следовательно, воспроизведение будет осуществляться на основе новой цепи элементов, включающей нейроны с активно существующим следом памяти. С другой стороны, угашение при неподкреплении является демонстрацией индивидуальных свойств нейронов, как это показывают опыты на изолированных клетках. Факт реорганизации нейронных цепей, реализующих воспроизведение энграммы, находящейся в активном состоянии, подтверждается следующими данными, разной скоростью обучения нейронов различных структур, изменениями латентных периодов на действие условного стимула до проведения обучения и после его завершения, разной скоростью угашения условного ответа при неподкреплении на нейронах разных структур, отсутствием влияния на воспроизведение со сто- роны участков мозга, подвергшихся действию амнестического ЭШ, но не связанных с актуализацией энграммы в данный момент времени. Представление о том, что след памяти не имеет определенной локализации, а считывается с нейронов разных структур мозга в зависимости от обстоятельств, подтверждено экспериментами. Факты, полученные в результате опытов, указывают на принцип распределенности энграммы как на основу организации памяти. «Познавая нейрофизиологическую специфичность мозговых структур, обусловленную особенностями переработки афферентного для данной области носителем информации, мы считаем правильным говорить не о единственном функциональном фокусе при реализации мнестической функции, а об их определенном множестве с широкой мозговой топографией. Приведенные данные говорят о динамичности пространственного расположения фокусов. В процессе выполнения животными отсроченной задачи происходит их пространственное перемещение, блуждание, так что конфигурация ансамбля активно действующих мозговых образований не остается застывшей, а экстренно меняет свою пространственную структуру в зависимости от потребностей регуляции целостного поведения в данный отрезок времени»1. Это дает основание для принятия принципа динамичности в организации морфофункциональной системы обеспечения процессов кратковременной памяти. Этот принцип предполагает нестабильность самой системы во времени. Нестабильность определяется текущими изменениями функциональной значимости образующих систему мозговых структур в ходе реализации энграммы. Топография функциональной части системы, обеспечивающей воспроизведение, может меняться на каждом отрезке времени. Мы предполагаем, что эти изменения связаны с достижением максимума актуализации энграммами других элементов, расположенных в других структурах. Постоянная смена активностей следа памя- \ ти на разных элементах системы является причиной постоянного «блуждания» активных мнестических центров. А. Флекснер и другие (1968) предполагали, что энграмма распространяется по структурам мозга, когда след «стареет». Доказательствами функциональной перестройки нейронной цепи, опосредующей актуализацию энграммы в определенные моменты времени, являются также результаты опытов, в которых показана взаимосвязь различных структур мозга с возможностью нарушения памяти при локальных стимуляциях через разное время после обучения.
1 Мордвинов ЕФ Элсктрофизиологическип анализ отсроченного поведения Л, 1982 С 170 10* 148 Глава Н Психофизиология памяти Процедурная и декларативная память 149
Нейрофизиологические механизмы распределенности энграммы. В опытах на изолированных нейронах виноградной улитки обнаружены клетки, у которых формирование следа памяти происходит во время ассоциативного обучения, так что после определенного количества сочетаний условного и безусловного стимулов формируется энграмма, достигающая уровня актуализации по электрофизиологическим показателям. На других нейронах было найдено отсроченное достижение оптимального уровня выраженности по электрофизиологическим показателям1. Это происходит через различное время после обучения на разных нейронах и, по-видимому, является их биологическим свойством, которое определяется особенностями данного нейрона. Весьма похожие результаты о динамике достижения максимального воспроизведения следа памяти получены в опытах на полуинтактных препаратах. Если проанализировать, как изменяется время достижения максимальной воспроизводимости следа памяти на разных нейронах, «обученных» в одной и той же ситуации, при выполнении нескольких серий обусловливания, то вскроется удивительный факт: клетки, показывающие максимальное воспроизведение сразу после обучения, будут сохранять энграмму в активном состоянии в течение более длительного времени. Клетки, достигающие наивысшего состояния активности следа через некоторое время после завершения обучения, с каждой следующей серией будут отодвигать пик активности все дальше, а след будет оставаться активным в течение все более длительного времени. Таким способом продлевается активная «жизнь» следа памяти на популяции нервных клеток, участвовавших в обучении. Когда след инактивируется на одной группе клеток, в это время он достигает максимальной воспроизводимости на другой — и так до тех пор, пока не исчерпается временной резерв данного нейронного ансамбля. Энграмма становится неактивной, переходит в латентное состояние и ждет «напоминания», которое при помощи неизвестных пока механизмов выведет ее на уровень актуализации. 3. Процедурная и декларативная память
В последние годы стала приобретать большое значение информация о разных формах памяти. Помимо кратковременной и долговременной памяти, у человека существует еще по меньшей мере две разные системы для усвоения и запоминания информации. Опыты на нормальных животных, выполненные с использованием регистрации 1 См Главу! Пейрофшиочотя Клеточные основы обучения вызванных потенциалов, а также опыты на животных с различными повреждениями мозговых структур подтверждают существование биологических основ для множественных систем памяти/Выбор системы памяти зависит от особенностей сведений, которые нужно запомнить. Для запоминания большей части ситуаций вовлекается несколько систем памяти. Они имеют разные оперативные характеристики, участвуют в приобретении знаний разного рода и осуществляются разными мозговыми структурами. Л. Сквайр и другие (1993) предположили, что переработка по крайней мере двух видов информации ведется в мозгу раздельно и каждый из этих видов хранится также отдельно. Данные, полученные при наблюдении амнезирован-ных пациентов, а также людей с обычной памятью и животных, позволили пересмотреть понятие о процедурной и декларативной памяти, а также недекларативной, включающей формирование перцептивных навыков и усвоение нового материала. Процедурная память — это знание того, как нужно действовать. Процедурная память, вероятно, развивается в ходе эволюции раньше, чем декларативная. Привыкание и классическое обусловливание — это примеры приобретения процедурного знания. Процедурная память основана на биохимических и биофизических изменениях, происходящих только в тех нервных сетях, которые непосредственно участвуют в усвоении нового материала. Декларативная память обеспечивает ясный и доступный отчет о прошлом индивидуальном опыте. Память на события и факты включает запоминание слов, лиц и т.д. Декларативная память должна быть привнесена, содержание может быть декларировано. Она зависит от интеграции в мозговых структурах и связей с медиальной височной корой и диэнцефалоном, которые при повреждении становятся причиной амнезии. Декларативная память связана с перестройкой нервных сетей и требует переработки информации в височных долях мозга и таламусе. В медиальных височных отделах важной структурой является гип-покамп (включая собственно гиппокамп и зубчатую извилину, суби-кулярный комплекс и энторинальную кору) вместе с парагиппокам-пальной корой. Внутри диэнцефалона важные для декларативной памяти структуры и связи включают медиодорзальные ядра таламуса, передние ядра, маммило-таламический тракт, внутреннюю медуллярную пластинку. Но понятие о декларативной памяти требует различных уточнений и ограничений и поэтому вводится понятие недекларативной па мяти, включающей группу фактов, которые не описываются понятиями декларативной и процедурной памяти. В то время как декларатив- 150 1 лава II Психофизиология памяти 4 Биохимические н молекулярные механизмы памяти
151
ная память относится к биологически значимым категориям памяти, зависящим от специфических мозговых систем, недекларативная память охватывает несколько видов памяти и зависит от множества мозговых систем. Сейчас ясно, что множественные формы памяти поддерживаются определенными мозговыми структурами и имеют разные характеристики. 4. Биохимические и молекулярные механизмы памяти Исследования биохимической природы этапов формирования памяти проводятся в основном с использованием ингибиторов синтеза протеинов и различных фармакологических веществ, избирательно подавляющих определенные метаболические процессы нервных клеток. Наиболее распространенным методом является введение веществ животным в разное время после обучения, анализ различных нейрофизиологических феноменов с биохимическими реакциями определенных видов, определение поведенческих эффектов от применяемых препаратов. Предполагается, что фиксация опыта тесно связана с изменением синтеза специфических белков. Если это предположение верно, то применение веществ, изменяющих возможность такого синтеза на определенном этапе, должно препятствовать приобретению опыта или его воспроизведению. Выполнено много экспериментальных работ, в которых различные ингибиторы синтеза протеинов вводили как перед обучением, так и после его завершения. Результаты этих работ неоднозначны, а основные выводы суммированы в обзорных статьях Они заключаются в следующем: 1) кратковременная память не затрагивается ингибиторами синте 2) кривая обучения контрольной группы животных и животных, 3) сохранение навыка, измеренное через минуты и часы после обу 4) сохранение навыка, измеряемое в часах и днях, значительно 5) в некоторых случаях после введения ингибиторов по окончании четливый характер по сравнению с аналогичным нарушением памяти при введении ингибитора перед обучением. Возможность ингибиторов вызывать нарушения памяти тем меньше, чем больше времени проходит от момента обучения до момента начала действия ингибитора. Экспрессия генов и память. Биохимические и фармакологические исследования установили универсальную зависимость долговременной памяти от активации генетического аппарата нервных клеток. У высших эукариот изменения транскрипции в ходе развития могут сохраняться на длительное время, вполне сопоставимое с продолжительностью хранения долговременной памяти. Большинство долговременных изменений экспрессии генов в клетках млекопитающих происходит за счет регуляции транскрипции. Представление о том, что кратковременная память не затрагивается действием ингибиторов, распространено среди исследователей. Пока отсутствуют достаточно четкие и экспериментально подтвержденные данные о взаимосвязи синтеза белков и обучения. Результаты исследований по этой проблеме чрезвычайно пестры и противоречивы. Также необходимо учесть, что применяемые ингибиторы влияют на синтез белков, осуществляемый традиционным образом. Сейчас изучаются и нетрадиционные пути, в частности, выясняется роль внематричного синтеза белков в процессах обучения и памяти. В ходе экспериментов Р.И. Салганика и других ученых (1981), связанных с изучением роли обратной транскрипции в обучении, установлено, что повышение уровня содержания РНК-зависимой ДНК-полимеразы (показателя процесса обратной транскрипции) развивается в гиппокампе быстро обучающихся крыс во время обучения и достигает максимума после его завершения. Эксперименты В.В. Ашапкина и Н.А. Тушмаловой (1984) продемонстрировали следующее: при формировании условных ответов у крысы происходит повышение синтеза ДНК в неокортексе. Индукция синтеза ДНК связана с выработкой условного ответа и первыми часами его хранения. Индуцированный обучением синтез ДНК в неокортексе избирательно связан с последовательностями ДНК, повторенными в геноме 10—20 раз. Предполагается, что этот синтез связан с активацией экспрессии генов. Активация транскрипции многих генов происходит в ответ на внешние воздействия, а также во время развития клеточной дифференцировки. В нервных клетках экспрессируются многие из генов, в частности, непосредственные ранние гены. Непосредственные ранние гены были идентифицированы в культивируемых клетках во время изучения механизмов геномного ответа на действие факторов роста, запускающих процессы клеточного цикла. В ходе этих исследований была 152 Глава Л Психофизиология памяти А Биохимические и мочекулярпые механизмы памяти 153
обнаружена группа генов, транскрипция которых активизировалась через несколько минут после добавления в культуру клеток мозга факторов роста. Индукция их транскрипции происходила несмотря на подведение ингибиторов синтеза белка. Это означает, что транскрипция запускается механизмами, заранее готовыми для восприятия экстраклеточных стимулов. Характерной чертой данного механизма регуляции транскрипции является его двухфазность. На первой стадии экстраклеточные сигналы запускают активацию ранних генов, а затем кодируемые этими генами транскрипционные факторы изменяют экспрессию поздних генов, вызывая изменения программ деятельности клетки в ходе клеточного цикла и дифференцировки. Однако данный механизм возник в эволюции достаточно давно и не ограничивается лишь регуляцией процессов роста и деления клеток, а играет достаточно универсальную роль в передаче экстраклеточных сигналов от мембраны к геному. В клетках мозга животных при обучении и при изменениях окружающей среды активируются два представителя семейства «ранних» генов — c - fos и с-]ип. Экспрессия обоих генов затухает по мере потери новизны воздействия или после выработки и автоматизации нового навыка. К индукции экспрессии не приводят обыденная поведенческая активность животных, привычная среда или стимулы. Поэтому можно предположить, что активация «ранних» генов в нервных клетках во время обучения связана с новизной поведенческих ситуаций для животного и с возникновением у них ориентировочно-исследовательского поведения. Этот механизм, вероятно, имеет универсальное значение, поскольку он активируется в разных ситуациях новизны и у разных видов животных. Анализ связи экспрессии гена c - fos с показателями индивидуального поведения мышей при обучении активному избеганию свидетельствует о том, что активация экспрессии данного гена не зависит от того, успешны или нет попытки животного избавиться от ударов тока. Поэтому можно предполагать, что индукция c - fos при обучении происходит при любых новых поведенческих актах. Обучение вызывает экспрессию в нервной системе тех генов, с которыми прежде связывали функцию регуляции процессов клеточного роста и дифференцировки. Новая гипотеза о роли экспрессии генов в процессах памяти была выдвинута К.В. Анохиным (1997). В отличие от более ранних молекулярных моделей памяти ее основой является двухфазность адаптивного ответа: новизна и рассогласование приводят к активации каскада «ранних» регуляторных генов, кодирующих транскрипционные факторы. В свою очередь продукты этих генов индуцируют экспрессию «поздних» морфорегуляторных генов, выступающих ключевыми участниками последующих процессов морфогенеза. Существенно, что основные компоненты и этапы этого молекулярного каскада оказываются общими для обучения и развития мозга. Электрофизиология и биохимия. Большое внимание обращено на изучение синаптических мембран и их роли в передаче, фиксировании и хранении информации. Мембрана может рассматриваться как двойной модификатор в передаче информации. Во-первых, состояние мембраны определяет чувствительность к стимулу. Во-вторых, перестройка мембраны после получения сигнала определяет силу, специфичность и адекватность ответа. Важная роль мембран в передаче и хранении информации связана с кооперативными структурными переходами в них. Эти переходы могут индуцироваться изменениями в липидах и белках. Не только кратковременная, но и долговременная память связана с изменением структуры липидного бислоя синаптических мембран. И кратковременная, и долговременная память зависят от перехода липидов в одно и то же новое жидкокристаллическое состояние. Современный уровень знаний о синаптической пластичности и эн-донейрональных процессах, участвующих в механизме памяти, достаточно высок. Поэтому накопленные факты позволяют успешно изучать целенаправленное воздействие на синтез протеинов и других специализированных веществ на привыкание, ассоциативное обучение и другие разнообразные формы пластичности нервных клеток. Наиболее интересны результаты опытов, связанных с изучением пластичности по показателям электрической активности нейронов и ее изменений под воздействием веществ, избирательно влияющих на метаболические процессы нервных клеток. Есть попытки разделить электрофизиологическую феноменологию по этапам становления следа памяти на основе выявления ее чувствительности к действию ингибиторов синтеза протеинов. Например, исследования Е.Н. Соколова и А.Г. Тер-Маргарян (1984) показали, что применение анизомицина затрагивает только долговременное хранение энграммы привыкания. Проводилась длительная регистрация электрической активности идентифицированного нейрона. Привыкание прослеживалось в течение нескольких суток как в условиях нормы, так и после введения в омывающий раствор анизомицина. Предполагается, что в основе долговременной памяти лежат долговременные изменения хемореактивных свойств мембраны нейронов. Проверка этого предположения приводит к необходимости продления времени наблюдений за модификациями свойств хемореак-тивной мембраны во время обучения. Исследования показали, что при контроле за синаптическими процессами привыкания к орто-дромной стимуляции у идентифицированного нейрона виноградной 154 Глава II Психофизиология памяти 4 Биохимические и молекулярные механизмы памяти 155
улитки сохраняется привыкание в течение 14—15 часов. В исследованиях Э. Кендела (1980) продемонстрировано сохранение привыкания в течение еще большего времени — также при контроле за величиной синаптических потенциалов. В условиях формирования аналога условного рефлекса — гетеросинаптической фасилитации — показано сохранение феномена, определяемого по амплитуде синаптических потенциалов, в течение 42 часов. В исследованиях динамики формирования условного ответа на позвоночных животных при контроле феномена по числу ПД также показано длительное сохранение условного ответа, достигающее нескольких часов. Эти результаты поддерживают предположение о том, что хеморе-активные мембраны могут обеспечить длительно наблюдаемые пластические перестройки электрической активности нейронов. Это предположение опирается также на эксперименты, в которых осуществляется прямой контроль состояния хемочувствительной мембраны, а именно на опыты, в которых в качестве условного стимула используют микроаппликации медиатора на хемочувствительные локусы исследуемого нейрона. Аналогичные результаты получены и в других экспериментах, когда в качестве безусловного подкрепления применяли микроаппликации медиатора, а в качестве условного — индифферентный раздражитель. Эти результаты позволяют рассматривать длительно сохраняющиеся изменения хемочувствительных мембран нейронов в качестве одного из реальных механизмов, обеспечивающих длительное сохранение энграмм. Введение ингибитора анизомицина оказалось эффективным в опытах — пластичный синапс, демонстрировавший привыкание, превратился в непластичный. Ингибитор не вызывает изменений основных нейрофизиологических показателей работы клетки — уровня мембранного потенциала, генерации потенциалов действия, паттерна пейсмекерной активности, синаптической передачи. Участие нематричного синтеза РНК в привыкании показано в работах Л.Е. Цито-ловского и А.А. Краевского (1982). Исследовалось влияние на выработку привыкания различных воздействий, направленных на синтез белков и РНК. Привыкание оценивалось по порогу генерации потенциалов действия. Согласно результатам этих исследований, привыкание связано с нематричным синтезом РНК и не затрагивается при действии ингибиторов синтеза протеинов. Этот результат чрезвычайно важен при сопоставлении с результатами других работ, в которых введение ингибиторов оказалось эффективным по отношению к долговременной памяти. Это позволяет предположить, что определенные свойства электрической активности нейронов имеют в своей основе разные биохимические механизмы. В связи с этим особенно интересными становятся исследования, в которых осуществляется контроль за определенными'компонентами клеточного метаболизма. Например, для формирования гетеросинаптической фасилитации, развития долговременной потенциации существенное значение имеет уровень цАМФ. Большое значение для исследований тонких биохимических механизмов обучения имеют работы по изучению регулирующей роли ионов кальция, который принимает непосредственное участие в формировании определенных пластических реакций нейронов. Большую роль играют ионы кальция в развитии привыкания электровозбудимой мембраны и ассоциативного обучения. По предположению Кос-тюка и других (1984), кальций осуществляет взаимосвязь между метаболизмом нейрона и его мембраной, являясь метаболически зависимым компонентом клеточной проводимости. Опыты по долговременному привыканию свидетельствуют об отсутствии отличий нейрофизиологических показателей существования следа памяти на предполагаемых этапах кратковременного и долговременного хранения; качественно электрофизиологическая активность одинакова. Е.Н. Соколовым и его коллегами (1984) выдвигается предположение о том, что в основе долговременной памяти лежат долговременные изменения хемореактивных свойств мембраны нейронов. Это предположение опирается также на эксперименты, в которых осуществляется прямой контроль состояния хемочувствительной мембраны. Результаты позволяют рассматривать длительно сохраняющиеся изменения хемочувствительных мембран нейронов в качестве одного из реальных механизмов, обеспечивающих длительное сохранение энграмм. Одним из перспективных подходов к изучению механизма памяти является анализ взаимосвязи электрогенеза и метаболизма белков нейронов в процессе обучения. Наиболее удобным объектом для решения этих проблем являются моллюски: большие размеры нейронов, возможность их идентификации от препарата к препарату, способность животных к выработке условных рефлексов позволяют изучать функционирование конкретных элементов условно-рефлекторной сети с дальнейшим их биохимическим анализом. Для выполнения таких исследований исключительные возможности возникают при использовании гигантских нейронов виноградной улитки. В течение ряда лет проводились работы по изучению биохимических механизмов формирования условного оборонительного рефлекса у Helix pomatia. Рефлекс хорошо изучен на поведенческом и клеточном уровнях. Наличие гигантских командных нейронов, способных запускать целостную оборонительную реакцию и являющихся элемен- 156 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 ф
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-01-09; просмотров: 112; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.141.27.70 (0.015 с.) |