Нейронные и биохимические теории памяти

Хранение информации связано с химическими изменениями в мозгу. Запоминание осуществляется посредством электрической активности, следовательно, речь идет о нервных цепях. Простейшая цепь, обеспечивающая память, представляет собой замкнутую петлю. Возбуждение последовательно обходит весь круг и начинает новый. Такой процесс называется реверберацией.

Поступающий сенсорный сигнал вызывает возникновение электрических импульсов, которые передаются от тела нейрона через аксон к телу другого нейрона. Место, где аксон соприкасается со следующим нейроном называется синапсом. Существуют два вида синапсов: возбудительные и тормозные. Возбудительные передают нервный импульс следующему нейрону, а тормозные блокируют передачу. Электрические импульсы способны сохраняться неопределенно длительное время после того, как сигнал прекратиться. Что же приводит к прекращению передачи импульсов. Существует несколько гипотез:

1. Появление новых сигналов, которые могут затормозить предшествующие;

2. Некоторая ненадежность самих нейронных цепей. Импульс, поступающий в одно звено цепи, не всегда может оказаться способным вызывать активность в следующем звене и поток импульсов угаснет.

3. Передача импульсов может прекратиться вследствие какого-либо утомления в нейроне и синапсах.

Избирательная электрическая активация определенной нервной петли обеспечивает КП.

Много раз повторяющаяся электрическая активность в нейронных цепях вызывает химические или структурные изменения в самих нейронах, что приводит к возникновению новых нейронных цепей. Эти изменения называются консолидацией. В основе ДП лежит постоянство структуры нейронных цепей.

Таким образом, КП и ДП могут быть связаны с одними и теми же нервными элементами, с той лишь разницей, что КП – это временная электрическая активность определенных нейронов, а ДП – постоянная структура тех же нейронов.

ДП заключена в белковых молекулах в каждом синапсе, и нервная информация переходит через синаптическую щель химическим путем. Согласно другой точке зрения ДП возникает в результате возникновения новых синапсов. Это означает, что всякий раз при заучивании материала в мозгу возникают физические изменения.

После того, как были открыты химические процессы в основе наследственности, возникла мысль, что те же самые механизмы могли бы участвовать в процессах запоминания. Генетическая информация заключена в молекуле ДНК. Передача ее происходит при помощи молекулы РНК. И, поскольку, ДНК содержит генетическую память для каждого индивидуального организма, то она или РНК может также передавать и приобретенный опыт.

Инструкции для синтеза белка, переносимые молекулой РНК, заключены в специфической последовательности органических оснований, присоединенных к остову молекулы. Именно они служат матрицами для синтеза белков. Различная последовательность приводит к синтезу разных белков. Эта последовательность может изменяться в результате опыта, приобретенного животными при обучении. В результате обучения РНК должна содержать информацию о характере возникшего навыка. Большую роль в закреплении информации играют подкорковые области (лимбическая система), но локализованного центра памяти не существует. Даже удаление 20% мозга не приводит к потере памяти. Был найден участок, регулирующий перевод данных из кратковременной памяти в долговременную, без него запоминание вновь поступившей информации невозможно. Этот центр называют «гиппокамп» и расположен он в височной доле мозга. Электрическая стимуляция гиппокампа приводит к потере памяти о недавнем прошлом.

Центры памяти

Одними из первых подтвержденных данных о месте хранения информации в мозге человека были получены канадским нейрохирургом Пенфилдом. Во время нейрохирургической операции он раздражал определенные структуры головного мозга, сохраняя словесный контакт с оперируемым. При раздражении электродами нижнего участка височных долей в области гиппокампа и миндалины происходит перенос испытуемого в прошедшие годы. Пациент доктора вспоминал события, прошедшие, когда ему было 5 лет. Стимуляция других частей височной доли иногда вызывала изменение восприятия окружающей обстановки. Например, больной мог воспринимать настоящее как события, имевшие место в прошлом. Нередко знакомая обстановка воспринималась как чужая.

При стимуляции ретикулярной формации нарушается кратковременная память (КП), хвостатого ядра – КП и ДП (долговременная память), а при раздражении миндалин и гиппокампа –ДП.

При стимуляции заднего таламуса возникали сложные двигательные акты, сопровождающиеся речью, которую больной не помнил.

Такая сложная функциональная деятельность как память обеспечивается взаимодействием целой иерархии центральных структур, в том числе, наряду с сенсорными, лимбическими и ретикулярными образованиями, входят также ассоциативные области новой коры.

Состояние бодрствования. Типы саморегуляции активности головного мозга

2/3 жизни человек проводит в состоянии бодрствования, которое связано с осмысленной деятельностью. С физиологической точки зрения бодрствование – это состояние активации, при котором быстро нарастает активность ЦНС, что увеличивает интенсивность внутренних обменных процессов в организме.

Интенсивность бодрствования определяется изменением активности ретикулярной формации. Она же ответственна и за пробуждение спящего организма. Низшей ступенью бодрствования считается просоночное состояние – нечто среднее между сном и бодрствованием. Эти состояния способны оказывать умиротворяющий и успокаивающий эффект. Затем наступает повышение интенсивности бодрствования вплоть до высших степеней эмоционального всплеска – экстаза, блаженства.

Постепенное нарастание интенсивности бодрствования не предполагает, однако, что при этом пропорционально возрастает и продуктивные возможности человека. Имеется определенный диапазон активности организма и продуктивности деятельности. Возбуждение, превышающее этот диапазон приводит к снижению возможностей органищзма, при этом ухудшается обучение и запоминание. При этом нарастает утомление. Утомленный человек может некоторое время выполнять заданную работу со свойственной ему производительностью. Но у него будет повышен мышечный тонус, учащены дыхание и сердцебиение, повышен обмен веществ. В этом случае будут идти большие энергозатраты, в результате чего начнет снижаться и эффективность работы.

Мозг способен регулировать уровень собственной активности путем 3 типов саморегуляции

Таблица. Три типа саморегуляции активности головного мозга

№ п.п	Типы саморегуляции	Воздействие на организм
	Саморегуляция посредством «отреагирования»	А) при повышенной психофизиологической деятельности; Б) при пониженной психической активности	Восстановление психоэмоционального равновесия
2.	Саморегуляция посредством изменения притока нервной импульсации	А) путем изменения активации скелетной мускулатуры; Б) путем изменения ритма дыхания	Предотвращение возможных психических перенапряжений
	Саморегуляция психического тонуса путем изменения внешних условий	Сюда относят все виды церемониального поведения перед наступлением важных и ответственных событий (обряды)	Корректирует самочувствие

1. Саморегуляция посредством «отреагирования»:

А) в случае чрезвычайной психофизиологической деятельности необходимо отвести избыточную нервную энергию от мозга. Эта разрядка достигается путем усиления речевых, двигательных и физиологических реакций. В этих случаях взволнованный человек буквально «не находит себе места», беспрестанно двигается, жестикулирует, стремится излить душу» в разговоре даже с посторонним человеком.

Б) наоборот, при недостатке психической активности необходимо привлечение дополнительного притока в мозг нервной импульсации, которая происходит за счет усиления напряжения скелетных мышц, которые при этом вырабатывают большое количество нервных импульсов, поступающих в головной мозг, что и повышает его уровень бодрствования. Сюда можно отнести также такие распространенные средства тонизирования, как физическая нагрузка, воздействие на органы чувств, рецепторы кожи (музыка, холодный душ, массаж).

2. Саморегуляция посредством изменения притока нервной импульсации:

А) повышение активности скелетных мышц улучшает работу органов чувств. Избыточное мышечное напряжение возникает в том случае, когда, несмотря на усталость, человек вынужден выполнять тонко координированную работу (писать, считать, думать, решать).

Есть категория людей с невысоким психическим тонусом, которое в шумной обстановке работают лучше, чем в спокойной. В этом случае шум приводит к дополнительному мышечному напряжению, повышающему уровень бодрствования мозга и продуктивность деятельности. Следовательно, мышечное расслабление приводит к сонливости. Поэтому у людей, не выработавших способности устранять мышечное напряжение, сформировавшееся в течение рабочего дня, имеет место трудность запыпания.

Б) психическое напряжение можно регулировать путем изменения ритма дыхания. Нервные импульсы из дыхательного центра распространяются по проводящим путям на кору мозга и влияют на ее тонус. Вдох повышает тонус, выдох понижает. Поэтому максимального физического усилия человеку удается достигнуть именно в момент задержки дыхания на вдохе. Тонизирует нервную систему и повышает уровень бодрствования тип дыхания, при кот ором вдох производится в замедленном темпе, а выдох быстро и энергично.

3. Саморегуляция психического тонуса путем изменения внешних условий