20 июня 2011

Принципы объединения нейронов в ансамбли

Согласно концепции W. R. Adey, нейрон головного мозга обрабатывает информацию двумя параллельными способами: во-первых, широким использованием волновых процессов и, во-вторых, определенной последовательностью нейрональных разрядов. Установлено, что формирование нейронного ансамбля связано со значительным увеличением синхронности биоэлектрической активности нейронов в определенном низкочастотном диапазоне, который лежит в пределах 7—10 Гц, т. е. в полосе тетаритма.

Причем такая биоэлектрическая активность наблюдается в различных образованиях головного мозга животных и человека (зрительной области коры, ретикулярной формации, гиппокампе).

Хотя нейроны могут воспроизводить ритм и более высокой частоты, чем тетаритм, однако взаимодействие между ними в пределах этих ритмов не устанавливается [Ливанов М. Н., 1978]. Характерно, что нейроны усваивают ритм, близкий к частоте условного сигнала, и сохраняют его в течение длительного времени.

При этом на уровне отдельного нейрона процесс формирования временной условной связи сопровождается умеренной (оптимальной) деполяризацией нейрональной мембраны и увеличением длительности его потенциалов действия [Мнухина Р. С, 1978], а это, несомненно, свидетельствует о том, что повышение возбудимости нейронов является необходимым условием облегчения межнейрональной синаптической передачи.

Следовательно, когда активируется система взаимосвязанных нейронов, то в ней возникают биоритмы с частотой специфического условного сигнала, на который вырабатывается поведенческий акт. Таким образом, теоретически можно представить, что вся система кодирует информацию о заданной частоте стимуляции афферентных нейронов. Это положение хорошо иллюстрируется нашими исследованиями [Смирнов В. М. и Бородкин Ю. С, 1979] по формированию артифициальных стабильных функциональных связей между различными нейронными популяциями в мозге.

Биоритмы ансамбля нейронов, как это было убедительно доказано в опытах Е. R. John (1977), складываются из двух различных процессов: экзогенных, представляющих афферентный вход условного сигнала, и эндогенных медленноволновых процессов считывания. Восприятие сенсорного стимула вызывает реакцию практически во всех областях головного мозга, и память об этом явлении распределяется также по всей ЦНС регулярно и равномерно.

Это подтверждает справедливость закона эквипотенциальности К. S. Laschley (1931) о равноценном участии различных областей головного мозга в храпении энграмм. Однако это касается лишь качественной, но не количественной стороны, поскольку отношение специфического сигнала к шуму как в эндогенных, так и в экзогенных процессах неравноценно в различных отделах головного мозга. Длительное изучение этих процессов на уровне отдельных нейронов в ансамбле показало, что у всех нейронов наблюдался один и тот же средний или вероятностный паттерн разрядов, тогда как на коротком отрезке времени клетки разряжаются с довольно различной частотой.

С точки зрения Е. R. John (1977), разряд каждого отдельно взятого нейрона в ответ на стимул является информацией в той мере, в какой она вносит вклад в усредненный ответ нейронного ансамбля.

«Нейрохимические и функциональные основы долговременной памяти»,
Ю.С. Бродкин, Ю.В. Зайцев

Читайте далее:



Наиболее полно роль глии в механизме долговременной памяти представлена в гипотезе В. В. Дергачева, названной им нейроселективной концепцией памяти. Автор постулирует ведущую роль функциональной ДНК в активации преформированных в эмбриогенезе и раннем онтогенезе клонов клеток, которые получили название нейроноглиальных комплексов, специфических для данной информации. В их активации и заключен смысл ее кодирования. Однако данная гипотеза…

Распределение импульсов одного нейрона происходит по различным путям, так как после прохождения импульса между двумя нейронами наступает период отсутствия проводимости между ними, который составляет 150—200 мс. В результате одна и та же нервная клетка, как отмечалось выше, может включаться во множество различных нейронных цепей, участвующих в работе нескольких нейрональных ансамблей. Следовательно, процесс хранения информации в…

Стройную теорию организации лимбико-ретикулярных систем в процессах обучения предложил A. Routtenberg (1972). Процессы организации памяти он трактует с точки зрения реципрокных отношений между системой входа (ретикулярная система) и выхода (лимбическая система). Подтверждением ее явились эксперименты L. Goldstein и J. M. Nelsen (1973) по стимуляции этих систем фенамином, активирующим главным образом ретикулярную формацию, и никотином, возбуждающим…

Функциональной основой процесса сравнения информации является способность гиппокампа регистрировать смещенные во времени возбуждающие импульсы, приходящие из ретикулярной формации, перегородки и ведущие к возникновению тетаритма. Распространение этого ритма в кору головного мозга и повышение степени когерентности между ритмами коры и гиппокампа позволили W. R. Adey (1966, 1977) рассматривать эти процессы как доказательство фиксации следов в этих…

Как показывают электрофизиологические данные, каждый нейрон может принимать участие в различных реакциях животного, т. е. участвовать в работе нескольких нейронных ансамблей. В то же время он обладает чрезвычайной избирательностью в проведении возбуждения по различным каналам связи. Что же лежит в основе этой избирательности? Как отмечалось выше, нейрон является полицептивным образованием, т. е. он чувствителен к…