Заключение

В последнее время усилия многих исследователей — специалистов в области строения и функции мозга — были направлены на познание механизмов памяти. Результатом этого явилось огромное количество публикаций, в которых в том или ином аспекте проблемы обсуждаются общие принципы работы мозга и их моделирование [Прибрам К, 1975; Бехтерева Н. П., 1980; Крыжановский Г. Н., 1981, и др.], нейрохимические механизмы, обеспечивающие интегративную деятельность нейрона [Глебов Р. Н. и Крыжановский Г. Н., 1978], сравнительная роль факторов внешней среды и генотипа в формировании индивидуальных форм поведения [Данилов И. В., 1970; Трут Л. Н., 1978].

Для понимания механизмов сохранения информации в мозге человека и животных совершенно необходимы знания о функциональной биохимии мембранных и цитоплазматических белков нейрона, принципов формирования межнейрональных связей и механизмов их обеспечения, иерархии взаимоотношений между функционально различными системами и структурами головного и спинного мозга в онто и филогенезе. Глубокий общебиологический подход к проблеме нервной памяти не позволяет рассматривать эту фундаментальную функцию мозга иначе, как общее свойство живых организмов, в основе которого лежат генетически закрепленная организация межнейрональных связей и генетический контроль, обеспечивающий сохранение и обновление этих связей путем синтеза специфических белков и ферментов.

Генетическая память — память вида, но каждый индивидуум несет в себе как традиционную генетическую информацию вида, так и индивидуальные вариации этой информации, благодаря чему каждый индивидуум в популяции себе подобных становится объектом эволюции.

Индивидуальность генетической памяти постоянно проявляется в сложных кооперативных процессах, к которым относятся эмбриогенез и дифференцировка клеточных элементов, кооперация в иммунной системе синтеза иммуноглобулинов, формирование сложных взаимоотношений между функционально различными элементами нервной ткани (нейрон, глия). Следует особо подчеркнуть, что генетическая констелляция нервной ткани обеспечивает не только стационарность взаимоотношений отдельных ее элементов, но и обеспечивает возможность формирования новых, в том числе незапрограммированных, нейронных ансамблей, составляющих сущность генетического контроля адаптивных форм поведения.

Таким образом, генетическая память отбирает и сохраняет биологически значимую для сохранения вида информацию. Память индивидуальная сохраняет адаптивную реакцию, не имевшую ранее селективного значения, но совершенно необходимую для жизнедеятельности отдельного индивида.

Как и сознание, биологическая индивидуальная память является фундаментальной особенностью деятельности мозга и направлена на закрепление конкретной схемы поведения, позволяющей животному и человеку адаптироваться к специфическим воздействиям внешней среды. Основная роль в активации следов памяти принадлежит общему уровню бодрствования организма и возбудимости головного мозга, определяющему степень восприятия сигналов из внешнего мира.

Память — основная временная характеристика деятельности целого мозга, которая в зависимости от биологической значимости поступающей информации обеспечивает определенную продолжительность ее сохранения в сформировавшихся нервных путях. Принцип временной связи в его обще-физиологическом значении позволяет организму освободиться от жестко-детерминированных генетически закрепленных безусловных рефлексов в виде адекватных посылок «стимул — реакция». Эволюционируя в ходе онто и филогенеза, этот механизм позволяет расширить круг раздражителей, вызывающих однотипную поведенческую реакцию.

Как общее свойство живых систем, биологическая память основана на следовых процессах, присущих всем элементам нервной системы. Кратковременная память основана на предшествующих процессах в фило и онтогенезе и на мобильном изменении нейрональных метаболических процессов (синтез, секреция и транслокация мембранных и структурных белков, пептидных гормонов и медиаторов).

Долговременная память основана на формировании и закреплении прочного генетического контроля над деятельностью сложившихся при обучении и на стадии кратковременной памяти ансамблей нейронов, на стабилизации метаболических процессов, определяющих длительные пластические преобразования в синапсах.

Кратковременная и долговременная память — различные этапы единого процесса. Долговременная память не является какой-либо специализированной функцией мозга и подобно кратковременной основана на специфических для нервной системы электрохимических и метаболических процессах в ее специализированных элементах (нейронах, глии и синапсах), которые определяют длительность изменений основных параметров деятельности мозга: возбудимости, проводимости, следовых процессов.

Молекулярно-субклеточный уровень энграммы памяти не содержит в себе специфического элемента. Специфика энграммы определяется структурой вероятностных нейронноглиальных комплексов в образованиях мозга, модальной специфичностью воспринимаемой информации (зрительная, слуховая, пространственнообразная память), степенью участия мотивационных и эмоциональных факторов (эмоциональная память) и филогенетическим уровнем развития организма (словеснологическая память у человека, условнорефлекторная память у высших животных).

Структура и функционирование межнейрональных связей в мозге определяются главным образом характером синаптических взаимодействий. Поэтому синапсу должна принадлежать исключительная роль не только в избирательности проведения нервных импульсов, что само по себе создает специфическую функциональную систему активных нейронов, но и в стабилизации изменений в них по мере повторной активации данной системы. Таким образом, синапс является в конечном итоге элементом, определяющим как кратковременные (обратимые), так и структурные (долговременные) изменения в сформировавшемся нейронноглиальном ансамбле.

Образование матрицы долговременной памяти на ее начальных этапах обусловлено механизмами, формирующими кратковременную память. Наиболее вероятно, что в основе последней лежат конформационные изменения макромолекул ферментативных и рецептивных белков, регулирующих уровень мембранной проводимости и постоянного потенциала нейронов и глии.

В дальнейшем по мере неоднократного прохождения нервных импульсов через систему синапсов эти конформационные изменения имеют тенденцию к стабилизации и переходят на область электрогенной части мембраны в силу кооперативности межмолекулярных взаимодействий. Конформационные изменения, являясь по сути рабочим механизмом деятельности любого нейрона, обеспечивают в то же время кратковременную фиксацию информации на мембранном уровне.

Изменение ионного состава внутри нейрона служит триггерным фактором, способным вызывать общую и специфическую активацию генома нейрона, синтез информационных макромолекул, нейроспецифических белков и пептидов, нейромедиаторов и связанных с их обменом ферментов. Возникшие изменения ведут к активному транспорту их в зону синапса с последующей модификацией синаптической проводимости.

Особая роль в этом принадлежит нейроспецифическим белкам (олигопептидам) и нейропептидам, способным транспортироваться на значительные расстояния от места их синтеза и вызывать длительные изменения возбудимости нейронных констелляций, объединяя последние в единую функциональную систему на уровне головного мозга,

В период фиксации информации особое значение приобретает система контроля конформационных перестроек мембранных синаптических белков. Данная система путем изменения электрического поля синапса, постоянного потенциала и сверхмедленных колебаний биоэлектрической активности контролирует биосинтез нейроспецифических белков, пептидов и циклических нуклеотидов в нейронных ансамблях. Таким образом, она обеспечивает молекулярную основу долговременных структурных изменений в области пре и постсинаптических мембран нейронов в системе реверберации нервного импульса.

Сформированная энграмма долговременной памяти предусматривает обратимый распад реверберационной цепи, и следовательно, временное забывание информации. Включение аппарата воспроизведения, обусловленное установлением молекулярной связи между нейронным ансамблем и колонками специфических глиальных клеток, обеспечивает реактивацию ранее разомкнутой цепи и воспроизведение реакции. Молекулярные механизмы, лежащие в основе воспроизведения энграммы памяти, в принципе не отличаются от таковых при обучении и кратковременной памяти и, вероятно, также находятся под влиянием генетического контроля.

Формирование следа памяти сопровождается специфической функциональной организацией структур и систем головного мозга, причем функциональная организация ЦНС однотипна при формировании энграммы, на стадии кратковременной памяти и в момент ее воспроизведения. Восходящая активирующая система ретикулярной формации обеспечивает на ранних стадиях формирования следа высокую степень синхронизации биоэлектрической активности большого количества нейронов в различных структурах головного мозга, необходимую для объединения их в функционирующие ансамбли нейронноглиальных комплексов, работающих в едином заданном ритме.

С активацией данной системы связаны большая степень распределенности энграммы по структурам мозга и общая интеграция специфических форм поведения. Активность лимбикокортикальной системы, функционирующей в тесном взаимодействии с ретикулярной формацией, связана с мотивационными и эмоциональными факторами обеспечения мнестических процессов, а также с выделением значимых для организма сигналов на основе сличения их с прошлым опытом индивидуума.

Нейрохимические процессы, лежащие в основе длительного хранения информации (синтез информационных макромолекул, нейромедиаторов, мозгоспецифических белков и пептидов), в конечном итоге определяют не только стабильность хранения и постоянство воспроизведения информации, но и оптимальный уровень синаптической проводимости в сформированном ансамбле нейронов и глии.

Следовательно, фармакологические агенты должны оказывать положительное воздействие на процессы памяти и обучения, если они облегчают синаптическую передачу в ЦНС и повышают адаптационные возможности нейронов. Как известно, таким действием обладают практически все известные стимуляторы и модуляторы ЦНС, предшественники синтеза РНК, мозгоспецифические белки и пептиды, а также вещества, стимулирующие нейромедиаторные биохимические реактивные системы.

Фармакологические агенты нарушают память, если они угнетают синаптическую передачу и метаболические процессы (ингибиторы синтеза РНК, белков, седативные и наркотические препараты, вещества, блокирующие пре и постсинаптические биохимические реактивные системы в ЦНС животных и человека).

Исходя из вышеизложенного, очевидно, что перспективы использования фармакологического подхода к управлению процессами памяти и обучения связаны не с выделением и синтезом специфических веществ — носителей информации, а с воздействием на генетические и цитохимические механизмы, связанные с повышением адаптационных возможностей нейронов и глии, их специфических комплексов и мозга в целом.

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