Память - (реферат)

Успехи в расшифровке генетической памяти и механизма ее реализации способствовали становлению представлений о роли матричных молекул и управляемого ими синтеза белка в стабильной фиксации и индивидуального опыта. Очень тонкие биохимические исследования, проведенные главным образом в лаборатории Хидена, а также многочисленные весьма изощренные физиологические эксперименты привели к накоплению большого количества фактов, расценивавшихся как свидетельство справедливости представлений об особой роли РНК в качестве носителя долговременного следа. Однако интенсивная экспериментальная и теоретическая разработка проблемы привела к тому, что в последнее время все более внушительными становятся возражения против таких представлений. Возможный кандидат на роль носителя следов долговременной памяти должен, очевидно, отвечать следующим требованиям: а) под влиянием проявлений активности нейрона (в виде быстрых и медленных электрических процессов, химических превращений типа выделения медиатора и его взаимодействия с воспринимающим субстратом и т. п. ) в нем должны возникать стабильные изменения; б) эти изменения должны быть специфически связаны с вызвавшим их воздействием, т. е. нести специфическую информацию о нем, которая и подлежит извлечению при считывании; в) они должны сохраняться, несмотря на постоянно происходящее обновление вещества нервной ткани; г) раз возникнув, эти изменения должны быть как-то “защищены” от последующих превращений в связи с поступлением новых порции изменяющего воздействия. При оценках же результатов экспериментального анализа необходимо учитывать, с одной стороны, что фиксация следа в клетке зависит от целого ряда процессов, лежащих в основе общих проявлений ее жизнедеятельности, и что, следовательно, вмешательство в такие процессы может неспецифическим образом нарушить эту фиксацию. С другой стороны, следует помнить, что функция памяти тестируется обычно на проявлениях целостной деятельности организма и что нарушения в этой деятельности (например, в формировании условного рефлекса) под влиянием того или иного экспериментального воздействия отнюдь не обязательно связаны с первичным нарушением памяти, а могут быть следствием нарушения других процессов (операций), участвующих в формировании или реализации подобных проявлении.

К настоящему Бремени мы почти не располагаем фактами, однозначно трактуемыми. Так, вся огромная масса исследований, доказывающих участие РНК в процессах памяти, не исключает, по-видимому, только неспецифического характера этого участия, а в ряде случаев определенно демонстрирует такой характер. О справедливости последнего утверждения свидетельствуют, в частности, опыты с применением ингибиторов и стимуляторов синтеза РНК (или белков на РНК), в которых было выявлено влияние (угнетающее или стимулирующее) главным образом на выработку новых навыков, а не на их сохранение, что следовало бы ожидать в первую очередь, так как воздействию подвергался предполагаемый субстрат долговременной памяти. В этом же плане можно сослаться на опыты, выявившие облегчающее влияние на научение и память введения в организм РНК, в том числе—и через пищеварительный тракт, где введенная РНК подвергается существенному разрушающему воздействию. В отношении данных об облегчении специфического научения при помощи парэнтерального введения одним животным экстрактов мозга других, предварительно обученных, животных того же вида, то при детальном анализе было установлено, что такое влияние осуществляется при помощи фракции, содержащей малые белковые молекулы и полипептиды, а не РНК. Кроме того, была установлена непроходимость гематоэнцефаличсского барьера для РНК. Опыты же с локальным интрацеребральным введением веществ, угнетающих синтез или стимулирующих расщепление РНК (например, фермента рибонуклеазы), доказывают не более того, что расстройство функции нервных элементов в зоне введения приводит к нарушению тестируемой деятельности.

Имеются и результаты исследований, в которых исключить специфический характер участия РНК в процессах памяти представляется более затруднительным. К ним, в частности, относятся данные Хидена и Эгихаши об изменениях в распределении оснований в молекулах РНК, выделенной из корковой моторной зоны, соответствующей “представительству” “обучавшейся” конечности животного. Эти данные, по мнению авторов, подтверждают справедливость известной гипотезы Хидена о кодировании памяти путем перегруппировок (под влиянием электрохимических сдвигов, вызываемых приходящими к нейрону импульсами) оснований в молекуле РНК, что должно приводить в последующем к синтезу на такой РНК молекул белка измененной структуры, определяющих особую чувствительность нейрона к импульсам только определенной (вызвавшей это изменение) конфигурации. Однако и в отношении указанных данных Хидена и Эгихаши могут быть выдвинуты определенные возражения. Существующие сведения о сложной системе регулирования процессов синтеза на матричных молекулах, протекающих на разных этапах осуществления функции, не позволяют исключить неспецифический характер наблюдавшихся сдвигов, тем более, что сходные сдвиги обнаружены в период резкого усиления функции в РНК, выделенных из ненервных клеток разных органов. То обстоятельство, что описанные изменения обнаружены в клетках зоны коры, являющейся скорее местом выхода команд к эффекторам, чем зоной предварительной переработки информации, также делает более правдоподобным представление о неспецифическом (т. е. связанном с усилением функции, а не с фиксацией следа) характере этих изменений.

Наконец, в целом гипотеза Хидена не может дать удовлетворительного ответа в связи с последним из сформулированных выше требований к субстрату долговременной памяти, а именно—как один раз измененная в каком-либо звене своей структуры молекула РНК избегает повторных изменений в этом же звене. Попытки Моррелла [549] найти выход в предположении о связи молекул РНК с фосфолипидами клеточной мембраны, которые якобы играют защитную роль, пока малоубедительны, как и попытки Джона {480] перенести акцент с качественных изменений в структуре РНК на количественные изменения в виде соотношения концентраций разных видов РНК, постоянно существующих в клетке.

С аналогичными затруднениями сталкивается и гипотеза о роли скручивания молекул ДНК как носителя долговременной памяти (В. Л. Рыжков [219]). В то же время гипотезы, пытающиеся совсем исключить участие нуклеиновых кислот в процессах долговременной памяти (например, гипотеза Сциларда [637] о комплиментарных отношениях белков в контактирующих участках синаптической мембраны) наталкиваются на трудность объяснения механизмов стабильности возникающих отношений в условиях достаточно интенсивных процессов износа и обновления материального субстрата.

Все это привело к тому, что в последнее время все больше исследователей склоняется к выводу о роли морфологических изменений нейрона в процессах долговременного сохранения следа, в основном в виде протоплазматического роста нервных отростков, ветвления терминалей аксона с новообразованием синапсов (Янг [687], Вебер {667], Хебб (447], Конорский [495], Прибрам [592], Розенцвейг [604] и др. ).

Прибрамом [592] на основании наблюдений над регенерированием нервных волокон в зоне повреждения мозговой ткани выдвинута гипотеза о направляющей рост новообразующихся отростков роли глин, которая таким образом (в соответствии с концепцией Галамбоса [415] о глио-невральном единстве как основе деятельности мозга) принимает участие в формировании следов долговременной памяти. По Прибраму, подобный механизм возникновения следа хорошо объясняет второй этап процесса консолидации следа, когда электросудорожный шок вызывает обратимое снижение запоминания. Это снижение запоминания может быть связано с сокращением под влиянием электрошока кончика растущего волокна, способного к амебоидным движениям (подобные движения отростков наблюдались в культуре ткани), и отхождением его от следующего нейрона, с нарушением контакта. Последующий рост волокна восстанавливает этот контакт. В связи с гипотезами такого рода роль матричных молекул (ДНК, РНК) в явлениях долговременной памяти может проявляться в качестве фактора, управляющего пластическими процессами в нейроне (как это следует из представлений, развиваемых Ф. 3. Меерсоном [159] о так называемом пластическом обеспечении функции).

Следует отметить, что гипотезы о росте нервной сети и новообразовании синапсов как носителя долговременной памяти не имеют пока достаточных фактических подтверждений. Данные Розенцвейга [604] относительно морфологических и химических различий в мозге животных, развивавшихся в разной по возможностям научения среде (т. е. с разным багажом памяти), носят сугубо предварительный характер. Неясно, связаны ли эти различия с объемом запоминавшегося материала или с развитием мозга под влиянием более активной деятельности животных, с тем, что Хебб [447, 448] называл первичным научением, а Джерард [427, 428] тонко определил как способность “учиться учиться”. Помимо этого, все концепции, связывающие возникновение и хранение следов долговременной памяти с новообразованием отростков и синапсов, сталкиваются со значительными трудностями перед необходимостью объяснения исключительной устойчивости этих следов к повреждающим мозг воздействиям, их удивительной пластичности, что, очевидно, подразумевает возможность использования разных синапсов для фиксации одного и того же следа и одних и тех же синапсов для фиксации многих следов памяти (Лешли [511]).

Таким образом, в настоящее время вопрос о природе следов долговременной памяти столь же далек от окончательного разрешения, как и вопрос о природе следов кратковременной памяти. Можно думать, что такое положение является, в большой мере, результатом отставания в разработке теоретических вопросов организации памяти б мозге, своего рода недооценки важности такой разработки. В результате на вопросы “как” и “где” пытаются ответить до выяснения ответа на вопрос “что”. Ответ же на последний вопрос достаточно труден и отнюдь не тривиален. Сущность явлений, подлежащих фиксации в памяти, и локализация следов Ответ на вопрос о том, что фиксируется в памяти, представляет большой интерес и очень важен для понимания ряда сторон физиологических механизмов памяти, 0днако сведения по этому поводу носят в основном умозрительный характер. Так, маловероятна простая фиксация всей совокупности конкретных нейронных сдвигов, обусловленных запоминаемым событием, вырабатываемым действием. Во-первых, никогда такое событие или действие при повторении не вовлекает в активность идентичные нейронные (синаптические) приборы. Все больше данных говорит о том, что вхождение того или иного нейрона в систему, осуществляющую данное действие, может быть оценено, учитывая статистический характер нейронных процессов, лишь в вероятностном плане (Джаспер с сотр. [95], Вернер и Маунткастл {673], А. Б. Коган н Е. Н. Соколов {117] и др. ). Научение же (и запоминание) возможно после однократного предъявления ситуации. Во-вторых, известно, что старый навык может выполняться в условиях совершенно новой нейронной координации (например, выполнение передвижения к кормушке после ампутации одной или даже всех конечностей), что опять-таки указывает на исключительную пластичность выученного действия. При всей допустимой избыточности отложения следов—дублирование следов, дублирование кодов (Таубе [641]) —невозможно представить учет мозгом того конкретного варианта, когда локомоцию придется выполнять при отсутствии конечностей. Поэтому следует думать об обязательной фиксации в памяти сведений, относящихся к обобщенным, в известной мере, характеристикам запоминаемого явления, ассоциированных с более ранним опытом. Такие характеристики, по-видимому, представлены в мозговых процессах, связанных в первую очередь с деятельностью регулирующих систем мозга, с организацией восприятия, действия. В отношении двигательных актов есть основания думать о фиксации в мозге того, что вслед за И. М. Гельфандом и В. С. Гурфинкелем можно назвать “матрицей управления движением”. Таким образом, в приобретенной памяти так же как и в наследственной фиксируются, очевидно, лишь “существенные” переменные, “существенные” характеристики действия (И. М. Гельфанд, В. С. Гурфинкель и М. Л. Цетлин [61], И. М. Гельфанд и М. Л. Цетлин {62], Н. А. Бернштейн {28]) .

Вполне очевидно, что при таком положении дел, когда неясно, что именно фиксируется в памяти, ответ на вопрос о локализации следов памяти в мозге, о роли отдельных мозговых структур как носителей следа представляется весьма затруднительным. Кроме того, значительные трудности связаны с уже упоминавшимися методическими обстоятельствами: ведь сохранность следов памяти проверяется по результатам их использования (демонстрирование приобретенных навыков, условных рефлексов, более сложного поведения), так что приемы экспериментального анализа локализации следов могут воздействовать не на самые следы, а на механизмы их использования, и эту возможность нужно постоянно иметь в виду.

Начнем с вопроса о месте фиксации следов долговременной памяти. В первую очередь необходимо сослаться на тридцатилетние классические исследования Лешли, итог которых был подведен в одной из его последних работ под выразительным названием “В поисках энграммы” [511]. Автор, как правило, пользовался методом перерезок и экстирпаций, к которому в большой степени приложимы высказанные выше опасения, и тем более впечатляющим оказался отрицательный, в основном, результат его исследований. Разнообразные перерезки и экстирпации различных зон новой коры, если только очи не приводили к полному разрушению или удалению последней (сохранение в целости хотя бы массы соответствующей проекционной зоны коры оказывалось достаточным для возможности определенных видов научения и осуществления прежних навыков), не вызывали и нарушения каких-либо видов памяти у животного. Отсюда автор сделал важные выводы: об отсутствии в коре мозга специальных “клеток памяти” (что не является достаточно строгим выводом из экспериментов), о невозможности точно локализовать следы памяти в каких-либо изолированных участках повой коры, о динамической сущности энграммы, которая всегда складывается в процессе организации действия и не существует вне его. Таким образом, в противовес гипотезе жестко фиксированных следов выдвигается концепция памяти как склонности реагирования определенной нейронной организацией, нервной сетью как целым, что, по автору, может объяснить, как немногие нейроны могут выполнять многие функции. Иными словами, вопрос о локализации следов памяти невольно связался с вопросом о том, что запоминается, какова функциональная сущность следов. Экспериментальные данные Лешли были затем воспроизведены многими исследователями на различных объектах: крысах, кошках, обезьянах.

Особого внимания заслуживают результаты исследований Майерса [559] на животных с так называемым “расщепленным мозгом”, т. е. в условиях полного хирургического разделения полушарий путем срединной перерезки перекреста зрительных нервов, мозолистого тела, передней, задней и гиппокампальной комиссур, niassae intermediate thalami с сохранением связи лишь через ствол мозга. В этих условиях при определенной постановке опыта выявлялась независимая работа обоих полушарий, какбы наличие двух мозгов у животного. При этом оказалось, что прошлый опыт, сформировавшийся до операции, был представлен в деятельности каждого из полушарий, тогда как опыт, возникший после перерезки в результате изолированного научения одного полушария, мог быть использован только соответствующим же полушарием. 15* 22;

Изучая явления так называемого межполушарного переноса выработанного навыка методом обратимого выключения одного полушария при помощи распространяющейся депрессии Леао, Буреш и Бурешова [337], Рассел и Оке (614 Рэй и Эмли 1597] показали, что каждое полушарие хранит память, относящуюся к обеим половинам тела, что подтверждено и Сперрн. Совокупность следов памяти, возникшая в одном полушарии в условиях функционального выключения второго, передается в последнее после восстановления его функции путем, очевидно, транскаллозальной передачи информации. Хотя первоначальная выработка навыка (условного рефлекса) могла требовать многократных повторений пробы, перенос уже выработанного навыка во второе полушарие происходит при однократном выполнении пробы в условиях сочетанной работы обоих полушарий. Этот перечное требует для своего закрепления времени в пределах нескольких минут, после чего функциональное выключение первоначально “обучавшегося” полушария не препятствует выполнению навыка. Можно, однако, думать, что приведенные данные свидетельствуют скорее о механизмах, обеспечивающих единство мозга в использовании прошлого опыта, чем о локализации следов долговременной памяти в каких-либо структурных подразделениях мозга. В этом последнем пункте нет ясности даже в смысле участия таких подразделений, как кора больших полушарий и подкорковые образования. В то время как И. П. Павлов, Лешли и многие другие исследователи связывали и продолжают связывать фиксацию приобретенного опыта главным образом с корой, другие склонны считать местом фиксации долговременного следа преимущественно подкорковые структуры (Пенфильд [579]), полагая, что корковые формации участвуют в большей степени в переработке, распределении информации, чем в ее хранении (Пинто Хамуи [585], Джон с сотр. [96] и др. ). Складывается впечатление, что результаты “поисков энграммы”, проведенных Лешли в коре мозга, можно распространить и на другие его отделы. Очевидно, способность стабильной фиксации следов присуща нейронам (или глио-нейронным комплексам) на всех уровнях центральной нервной системы, как свидетельствуют приводившиеся выше результаты опытов Чемберлена и сотр. со спинальным “научением” (близкие результаты ранее были получены Ди Гиоргио [381], а также С. И. Фраикштейном [263]). Как и в случае проблемы локализации мозговых функций вообще, центральным здесь является вопрос об организации памяти, без разрешения которого и вопрос о локализации следов не может быть адекватно разрешен. Любопытно, что клиническая патология мозга также не столкнулась ни разу с явлениями нарушения долговременной памяти при очаговых поражениях мозга (попытки ряда авторов рассматривать нарушения речи, гнозиса, праксиса как первичные расстройства процессов памяти вряд ли могут с достаточным основанием быть приняты во внимание после исследований Гада [446], Гольдштейна [433], показавших, что при этом имеет место первичный дефект организации процессов, а не выпадение фиксированных следов).

Так как долговременная фиксация следа в структурных изменениях обусловлена воздействием нейродинамических процессов, составляющих сущность кратковременной памяти, вопрос о локализации следов последней представляется столь же (если не более) неясным, как и вопрос о локализации следов долговременной памяти. Однако, как в клинике мозговых поражений, так и в зооэксперименте выявилась возможность нарушения кратковременной памяти при повреждении некоторых ограниченных территорий мозга.

Страницы: 1, 2