Jeg husker fremdeles actionfilmen "Johnny the Mnemonic". Der implanterte K. Reeves en flash-stasjon inn i hjernen og lastet opp umålelige mengder informasjon der. Hvor kult det er å huske alt! Men Sherlock Holmes kalte minne - loftet. Hvis du kaster alt der og lagrer det i mange år, så vil det være umulig å finne det der raskt, og kanskje fungerer det ikke i det hele tatt. Derfor husket han bare det han trengte i arbeidet sitt.
I dag kan til og med svaret på det grunnleggende spørsmålet - hva som er minne i tid og rom - hovedsakelig bestå av hypoteser og antagelser. Hvis vi snakker om plass, er det fremdeles ikke veldig tydelig hvordan hukommelsen er organisert og hvor nøyaktig det ligger i hjernen. Vitenskapelige data antyder at elementene er til stede overalt, i hvert av områdene i vår "grå materie".
Dessuten kan en og samme tilsynelatende informasjon skrives inn i minnet forskjellige steder.
For eksempel er det slått fast at romlig minne (når vi husker et bestemt miljø for første gang - et rom, en gate, et landskap) er assosiert med en region i hjernen som kalles hippocampus. Når vi prøver å få denne situasjonen ut av minnet vårt, si ti år senere, vil dette minnet allerede bli trukket ut fra et helt annet område. Ja, hukommelse kan bevege seg i hjernen, og denne oppgaven illustreres best av et eksperiment en gang utført med kyllinger. Avtrykking spiller en viktig rolle i livet til nyklekte kyllinger - øyeblikkelig læring (og minneplassering er læring). For eksempel ser en kylling et stort objekt i bevegelse og "avtrykk" umiddelbart i hjernen: dette er en mor-kylling, du må følge henne. Men hvis etter fem dager den delen av hjernen som er ansvarlig for preging fjernes fra kyllingen, viser det seg at … den memoriserte ferdigheten ikke har gått noe sted. Den har flyttet til et annet område, og dette beviser at det er ett lager for umiddelbare læringsutbytte, og et annet for langtidslagring.
Vi husker med glede
Men det er enda mer overraskende at hjernen ikke har en så klar sekvens av bevegelse av minne fra operasjonell til permanent, som det skjer på en datamaskin. Arbeidshukommelse, som registrerer øyeblikkelige sensasjoner, utløser samtidig andre minnemekanismer - mellomlang og lang sikt. Men hjernen er et energikrevende system og prøver derfor å optimalisere bruken av ressursene, inkludert hukommelse. Derfor har naturen skapt et flertrinnssystem. Arbeidsminne blir raskt dannet og like raskt ødelagt - det er en spesiell mekanisme for dette. Men virkelig viktige hendelser blir spilt inn for langtidslagring, mens viktigheten deres blir understreket av følelser, holdning til informasjon.
Salgsfremmende video:
På fysiologisk nivå er følelser aktivering av de kraftigste biokjemiske moduleringssystemene. Disse systemene frigjør hormonformidlere som endrer biokjemien til minne i riktig retning. Blant dem er for eksempel forskjellige nytelseshormoner, hvis navn ikke minner så mye om nevrofysiologi, men om kriminell kronikk: Dette er morfiner, opioider, cannabinoider - det vil si medisiner produsert av kroppen vår. Spesielt genereres endocannabinoider direkte ved synapser - kontaktene til nerveceller. De påvirker effektiviteten til disse kontaktene og "oppmuntrer" til innspillingen av denne eller den informasjonen i minnet. Andre stoffer fra hormonformidlere kan tvert imot undertrykke prosessen med å overføre data fra arbeidsminne til langtidsminne.
Mekanismene for emosjonell, det vil si biokjemisk forsterkning av minnet, studeres nå aktivt. Det eneste problemet er at laboratorieforskning av denne typen bare kan utføres på dyr, men hvor mye kan en laboratorierotte fortelle oss om følelser?
Hvis vi har lagret noe i minnet vårt, er det noen ganger på tide å huske denne informasjonen, det vil si å hente den ut av minnet. Men er ordet "utdrag" riktig? Tilsynelatende ikke så veldig mye. Det ser ut til at minnemekanismer ikke henter informasjon, men regenererer den. Det er ingen informasjon i disse mekanismene, akkurat som det ikke er tale eller musikk i "maskinvaren" til en radiomottaker. Men alt er klart med mottakeren - den behandler og konverterer det elektromagnetiske signalet som er mottatt til antennen. Hva slags "signal" som behandles når du trekker ut minne, hvor og hvordan disse dataene er lagret, er fremdeles veldig vanskelig å si. Imidlertid er det allerede kjent at minnet blir skrevet om, endret under minnet, eller i det minste skjer dette med noen typer minne.
Ikke strøm, men kjemi
På leting etter et svar på spørsmålet om hvordan man kan endre eller til og med slette minne, har det blitt gjort viktige funn de siste årene, og en rekke arbeider har dukket opp på "minnemolekylet."
De har faktisk forsøkt å isolere et slikt molekyl, eller i det minste noen materiell bærer av tanke og minne, i to hundre år, men uten særlig suksess. Til slutt kom nevrofysiologer til den konklusjon at det ikke er noe som er spesifikt for minne i hjernen: det er 100 milliarder nevroner, det er 10 kvadrillioner forbindelser mellom dem, og et sted der ute, i dette kosmiske skalaenettet, er minne, tanker og oppførsel enhetlig kodet. Det er gjort forsøk på å blokkere visse kjemikalier i hjernen, og dette har ført til en hukommelsesendring, men også til en endring i hele kroppens funksjon. Det var først i 2006 at de første verkene på det biokjemiske systemet dukket opp, noe som ser ut til å være veldig spesifikt for minnet. Blokkeringen hennes forårsaket ingen endring i atferd eller læringsevne - bare tapet av noe av minnet hennes. For eksempel minnet om situasjonen,hvis blokkeringen har blitt injisert i hippocampus. Eller følelsesmessig sjokk hvis en blokker ble injisert i amygdalaen. Det biokjemiske systemet som er funnet er et protein, et enzym kalt proteinkinase M-zeta, som kontrollerer andre proteiner.
Et av hovedproblemene ved nevrofysiologi - manglende evne til å utføre eksperimenter på mennesker. Imidlertid, selv hos primitive dyr, er grunnleggende minnemekanismer lik vår.
Molekylet fungerer på stedet for synaptisk kontakt - kontakt mellom nevroner i hjernen. Her må vi gjøre en viktig digresjon og tydeliggjøre detaljene i disse kontaktene. Hjernen blir ofte sammenlignet med en datamaskin, og derfor tror mange at forbindelsene mellom nevroner, som skaper alt vi kaller tenking og minne, er rent elektriske. Men dette er ikke tilfelle. Språket i synapser er kjemi, her interagerer noen utskilte molekyler, som en nøkkel med en lås, med andre molekyler (reseptorer), og først da begynner elektriske prosesser. Effektiviteten og den høye gjennomstrømningen av synapsen avhenger av hvor mange spesifikke reseptorer som vil bli levert gjennom nervecellen til kontaktstedet.
Protein med spesielle egenskaperProteinkinase M-zeta kontrollerer bare leveringen av reseptorer til synapsen og øker dermed dens effektivitet. Når disse molekylene blir slått på samtidig i titusenvis av synapser, skjer signalomlegging, og de generelle egenskapene til et bestemt nettverk av nevroner endres. Alt dette forteller oss lite om hvordan endringer i hukommelsen blir kodet i denne omdirigering, men en ting er sikkert: hvis proteinkinasen M-zeta er blokkert, vil minnet bli slettet, fordi de kjemiske bindingene som gir det ikke vil fungere. Det nyoppdagede "molekylet" i minnet har en rekke interessante funksjoner.
For det første er den i stand til selvreproduksjon. Hvis det som et resultat av læring (det vil si å skaffe ny informasjon), dannes et visst tilsetningsstoff i form av en viss mengde proteinkinase M-zeta i synapsen, så kan denne mengden forbli der i veldig lang tid, til tross for at dette proteinmolekylet brytes ned på tre til fire dager. På en eller annen måte mobiliserer molekylet ressursene i cellen og sikrer syntese og levering av nye molekyler til stedet for synaptisk kontakt for å erstatte de som har igjen.
For det andre er en av de mest interessante egenskapene til M-zeta-proteinkinasen dens blokkering. Da forskerne trengte å skaffe seg et stoff for eksperimenter med å blokkere hukommelsesmolekylet, "leste de" bare delen av genet hennes, som koder for hennes egen peptidblokkering, og syntetiserte det. Imidlertid produseres denne blokkeringen aldri av selve cellen, og med hvilket formål evolusjonen som etterlot sin kode i genomet er uklart.
Det tredje viktige trekk ved molekylet er at både det og dets blokkering har et nesten identisk utseende for alle levende ting med et nervesystem. Dette indikerer at vi i personen med proteinkinase M-zeta har å gjøre med den eldste adaptive mekanismen, som menneskets minne er bygget på.
Naturligvis er proteinkinase M-zeta ikke et "minnemolekyl" i den forstand forskere fra fortiden håpet å finne det. Det er ikke en vesentlig bærer av memorert informasjon, men fungerer tydeligvis som en nøkkelregulator for effektiviteten av forbindelser i hjernen, og starter fremveksten av nye konfigurasjoner som et resultat av læring.
Ta kontakt
Nå har eksperimenter med blokkering av proteinkinase M-zeta på en eller annen måte karakteren av å "skyte over området." Stoffet injiseres i visse deler av hjernen til forsøksdyr ved hjelp av en veldig tynn nål og slår dermed av minnet umiddelbart i store funksjonelle blokker. Grensene for blokkererens penetrering er ikke alltid klare, så vel som dens konsentrasjon i området på stedet som er valgt som mål. Som et resultat gir ikke alle eksperimenter på dette området entydige resultater.
En ekte forståelse av prosessene som oppstår i minnet kan gis ved arbeid på nivå med individuelle synapser, men dette krever målrettet levering av en blokkering i kontakt mellom nevroner. I dag er det umulig, men siden en slik oppgave står overfor vitenskapen, vil før eller senere verktøyene for dens løsning vises. Spesielle forhåpninger er festet på optogenetikk. Det er fastslått at en celle hvor evnen til å syntetisere et lysfølsomt protein er bygget inn ved genteknologiske metoder, kan kontrolleres ved bruk av en laserstråle. Og hvis slike manipulasjoner på nivå med levende organismer ennå ikke er utført, gjøres allerede noe lignende på grunnlag av dyrkede cellekulturer, og resultatene er veldig imponerende.
Forfatter - Doktor i biologiske vitenskaper, korresponderende medlem av det russiske vitenskapsakademiet, professor, direktør for IVNDiNF RAS
