Još se sjećam akcijskog filma "Johnny the Mnemonic". Tamo je K. Reeves implantirao flash disk u mozak i tamo poslao nesmjerne količine podataka. Kako je cool pamtiti sve! Ali Sherlock Holmes nazvao je sjećanje - potkrovljem. Ako sve bacate tamo i skladištite dugi niz godina, tada će ga biti nemoguće brzo pronaći tamo, a možda to uopće neće uspjeti. Stoga se sjećao samo onoga što mu je trebalo u svom radu.
Danas se čak i odgovor na osnovno pitanje - što je pamćenje u vremenu i prostoru - sastoji uglavnom od hipoteza i pretpostavki. Ako govorimo o svemiru, onda još uvijek nije baš jasno kako je memorija organizirana i gdje se točno nalazi u mozgu. Znanstveni podaci sugeriraju da su njegovi elementi prisutni svuda, u svakom od područja naše "sive materije".
Štoviše, jedne te iste, naizgled, informacije mogu se upisati u memoriju na različitim mjestima.
Na primjer, utvrđeno je da je prostorna memorija (kada se prvi put sjetimo određenog okruženja - soba, ulica, krajolik) povezana s područjem mozga zvanim hipokampus. Kada ovu situaciju pokušamo izvući iz svoje memorije, recimo, deset godina kasnije, tada ćemo to sjećanje već izvući iz potpuno drugog područja. Da, pamćenje se može kretati unutar mozga, a ovu tezu najbolje ilustrira eksperiment jednom proveden s pilićima. Utisci igraju važnu ulogu u životu novopečenih pilića - trenutačno učenje (a postavljanje memorije je učenje). Na primjer, piletina vidi veliki pokretni predmet i odmah mu se "utisne" u mozak: ovo je matična piletina, morate je slijediti. Ali ako nakon pet dana dio mozga odgovoran za utiskivanje bude uklonjen iz kokošija, ispada da … pamćena vještina nije nigdje nestala. Premješteno je na drugo područje, što dokazuje da postoji jedno spremište za neposredne ishode učenja, a drugo za dugoročno pohranjivanje.
S zadovoljstvom se sjećamo
Ali još je iznenađujuće da mozak nema tako jasan slijed kretanja memorije iz operativnog u trajno, kao što se događa u računalu. Radna memorija, koja bilježi neposredne senzacije, istovremeno pokreće ostale memorijske mehanizme - srednjoročne i dugoročne. No mozak je energetski intenzivan sustav i zato pokušava optimizirati korištenje svojih resursa, uključujući memoriju. Stoga je priroda stvorila višestepeni sustav. Radna memorija se brzo formira i jednako brzo uništava - za to postoji poseban mehanizam. Ali stvarno važni događaji bilježe se za dugoročno čuvanje, dok je njihova važnost naglašena emocijom, stavom prema informacijama.
Promotivni video:
Na fiziološkoj razini, emocija je aktiviranje najmoćnijih biokemijskih modulacijskih sustava. Ovi sustavi oslobađaju hormone-posrednike koji mijenjaju biokemiju pamćenja u pravom smjeru. Među njima su, na primjer, razni hormoni užitka, čija imena ne podsjećaju toliko na neurofiziologiju, koliko na kriminalnu kroniku: to su morfiji, opioidi, kanabinoidi - to su lijekovi koje proizvodi naše tijelo. Konkretno, endokanabinoidi nastaju izravno u sinapsama - kontaktima živčanih stanica. Oni utječu na učinkovitost tih kontakata i na taj način "potiču" snimanje ove ili one informacije u memoriju. Ostale tvari iz broja posrednika hormona mogu, naprotiv, suzbiti postupak prijenosa podataka iz radne memorije u dugoročno pamćenje.
Mehanizmi emocionalnog, odnosno biokemijskog jačanja pamćenja sada se aktivno proučavaju. Jedini problem je što se ovakva laboratorijska istraživanja mogu provesti samo na životinjama, ali koliko nam laboratorijski štakor može reći o svojim osjećajima?
Ako smo nešto pohranili u svojoj memoriji, ponekad dođe vrijeme da se te informacije sjetimo, tj. Izvadimo iz memorije. No, je li riječ "ekstrakt" točna? Navodno, ne baš puno. Čini se da memorijski mehanizmi ne dohvaćaju informaciju, već je obnavljaju. Nema podataka u tim mehanizmima, kao što nema glasa ni glazbe u "hardveru" radio prijemnika. Ali s prijemnikom je sve jasno - on obrađuje i pretvara elektromagnetski signal primljen u antenu. Kakav se "signal" obrađuje prilikom vađenja memorije, gdje i kako se ti podaci pohranjuju, još je uvijek teško reći. Međutim, već je poznato da se tijekom sjećanja memorija prepisuje, mijenja, ili se barem događa s nekim vrstama memorije.
Ne struja, već kemija
U potrazi za odgovorom na pitanje kako izmijeniti ili čak izbrisati memoriju, posljednjih su godina napravljena važna otkrića, a na temu "molekula memorije" pojavila su se brojna djela.
Zapravo su pokušali izolirati takvu molekulu, ili barem neki materijalni nositelj misli i sjećanja, dvjesto godina, ali bez većeg uspjeha. Na kraju su neurofiziolozi došli do zaključka da u mozgu nema ničeg specifičnog za pamćenje: postoji 100 milijardi neurona, između njih postoji 10 kvadratnih milijardi, a negdje vani, u ovoj kozmičkoj ljestvici, memorija, misli i ponašanje jednolično su kodirani. Učinjeni su pokušaji blokiranja određenih kemikalija u mozgu, a to je dovelo do promjene pamćenja, ali i do promjene u cjelokupnom funkcioniranju tijela. Tek su se 2006. pojavili prvi radovi o biokemijskom sustavu, koji su, čini se, vrlo specifični za pamćenje. Njezina blokada nije uzrokovala nikakve promjene u ponašanju ili sposobnostima učenja - samo gubitak dijela memorije. Na primjer, sjećanje na situaciju,ako je blokator ubrizgan u hipokampus. Ili emocionalni šok ako je u amigdalu ubrizgan blokator. Pronađeni biokemijski sustav je protein, enzim zvan protein kinaza M-zeta, koji kontrolira ostale proteine.
Jedan od glavnih problema neurofiziologije - nemogućnost provođenja pokusa na ljudima. Međutim, i kod primitivnih životinja osnovni mehanizmi pamćenja slični su našem.
Molekula djeluje na mjestu sinaptičkog kontakta - kontakta između neurona u mozgu. Ovdje moramo napraviti jednu važnu digresiju i razjasniti specifičnosti tih samih kontakata. Mozak se često uspoređuje s računalom, i zato mnogi ljudi misle da su veze između neurona, koji stvaraju sve što nazivamo razmišljanjem i sjećanjem, po prirodi čisto električne. Ali to nije slučaj. Jezik sinapsi je kemija. Ovdje neke izlučene molekule, poput ključa s bravom, komuniciraju s drugim molekulama (receptorima) i tek tada počinju električni procesi. Učinkovitost i visoka propusnost sinapse ovise o tome koliko će se određenih receptora isporučiti kroz živčanu stanicu do mjesta kontakta.
Proteini s posebnim svojstvimaProtein kinaza M-zeta samo kontrolira isporuku receptora u sinapsu i na taj način povećava njegovu učinkovitost. Kad se te molekule istovremeno uključe u desecima tisuća sinapsi, dolazi do preusmjeravanja signala i mijenjaju se opća svojstva određene mreže neurona. Sve nam ovo govori malo o tome kako su promjene u memoriji kodirane ovim preusmjeravanjem, ali jedno je sigurno: ako se proteina kinaza M-zeta blokira, memorija će se izbrisati, jer kemijske veze koje joj pružaju neće djelovati. Novootkrivena "molekula" memorije ima niz zanimljivih karakteristika.
Prvo, sposobna je za samoobnavljanje. Ako se, zahvaljujući učenju (tj. Primanju novih informacija), u sinapsi formira određeni dodatak u obliku određene količine proteinske kinaze M-zeta, tada ta količina može tamo ostati vrlo dugo, uprkos činjenici da se ova molekula proteina razgrađuje u tri do četiri dana. Nekako, molekula mobilizira resurse stanice i osigurava sintezu i isporuku novih molekula do mjesta sinaptičkog kontakta kako bi zamijenila one koje su ostale.
Drugo, jedno od najzanimljivijih obilježja proteinske kinaze M-zeta je njeno blokiranje. Kad su istraživači trebali nabaviti tvar za eksperimente blokiranja memorijske "molekule", jednostavno su "pročitali" odjeljak njenog gena, koji kodira vlastiti blokator peptida, i sintetizirali ga. Međutim, ovaj blokator nikada ne proizvodi sama stanica, a u koju je svrhu evolucija ostavila svoj kod u genomu nije jasno.
Treće važno obilježje molekule je da i ona i njezin blokator imaju gotovo identičan izgled za sva živa bića s živčanim sustavom. To ukazuje da se u osobi protein-kinaze M-zeta imamo posla s najstarijim adaptivnim mehanizmom, na kojem je izgrađena ljudska memorija.
Naravno, protein kinaza M-zeta nije "molekula pamćenja" u smislu u kojem su se prošli znanstvenici nadali da će ga pronaći. Nije materijalni nositelj memoriranih informacija, ali očito djeluje kao ključni regulator učinkovitosti veza unutar mozga, pokreće nastanak novih konfiguracija kao rezultat učenja.
Napraviti kontakt
Sada eksperimenti s blokatorom protein-kinazom M-zeta u izvjesnom smislu imaju karakter "pucanja po cijelom području". Tvar se ubrizgava u određene dijelove mozga eksperimentalnih životinja uz pomoć vrlo tanke igle i na taj način odmah isključuje memoriju u velikim funkcionalnim blokovima. Granice prodora blokatora nisu uvijek jasne, kao ni njegova koncentracija u području mjesta koje je odabrano kao meta. Kao rezultat toga, nisu svi eksperimenti u ovom području donijeli jednoznačne rezultate.
Istinsko razumijevanje procesa koji se događaju u pamćenju može se pružiti radom na razini pojedinačnih sinapsi, ali to zahtijeva ciljano davanje blokatora u kontakt između neurona. Danas je to nemoguće, ali budući da je takav zadatak suočen s znanošću, prije ili kasnije pojavit će se alati za njegovo rješavanje. Posebne nade su vezane za optogenetiku. Utvrđeno je da se ćelija u koju je ugrađena sposobnost sinteze proteina osjetljivog na svjetlo ugrađena metodama genetskog inženjeringa može kontrolirati pomoću laserskog snopa. A ako takve manipulacije na razini živih organizama još nisu provedene, nešto slično se već radi na temelju uzgojenih staničnih kultura, a rezultati su vrlo impresivni.
Autor - doktor bioloških znanosti, član dopisnik Ruske akademije znanosti, profesor, ravnatelj RAS-a IVNDiNF