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:



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…

Роль глиальных клеток в некоторых протекающих в ЦНС процессах, например обучения и памяти, окончательно не выяснена. По основным физиологическим свойствам своей мембраны они существенно отличаются от нейронов. Так, глиальные клетки пассивно реагируют на электрический ток, их мембрана генерирует не распространяющийся импульс, а градуальный медленный потенциал. Например, при раздражении нейронов коры больших полушарий у кошек регистрируется…