Még mindig emlékszem a "Johnny the Mnemonic" akciófilmre. Ott K. Reeves egy flash meghajtót ültett az agyba, és ott mérhetetlen mennyiségű információt töltött fel. Milyen jó emlékezni mindent! De Sherlock Holmes memóriát nevezett a tetőtérnek. Ha mindent odadob, és sok éven keresztül tárolja, lehetetlen lesz ott gyorsan megtalálni, és talán egyáltalán nem fog működni. Ezért csak arra emlékezett, amire szüksége volt munkájában.
Manapság még az alapkérdésre adott válasz - mi az emlék az időben és a térben - elsősorban hipotézisekből és feltételezésekből állhat. Ha a térről beszélünk, akkor még mindig nem túl világos, hogy az emlékezet hogyan van megrendezve, és pontosan hol helyezkedik el az agyban. A tudományos adatok arra utalnak, hogy elemei mindenütt jelen vannak, a „szürke anyag” minden területén.
Sőt, ugyanaz, látszólag, az információ különböző helyekre írható a memóriába.
Például megállapítást nyert, hogy a térbeli memória (amikor egy bizonyos környezetet először emlékszünk fel - egy szoba, utca, táj) az agy olyan területével van társítva, amelyet hippokampusznak nevezünk. Amikor megpróbáljuk kitörölni ezt a helyzetet emlékezetünkből, mondjuk, tíz évvel később, akkor ez az emlékezet már teljesen más területről származik. Igen, a memória az agyon belül mozoghat, és ezt a tézist legjobban egy csirkével végzett kísérlet szemlélteti. A lenyomat fontos szerepet játszik az újonnan kikelt csirkék életében - az azonnali tanulás (és az emlékezet elhelyezés a tanulás). Például egy csirke lát egy nagy mozgó tárgyat, és azonnal "lenyomja" az agyban: ez egy anya csirke, követned kell őt. De ha öt nap elteltével eltávolítják a csirkéből az agy lenyomatért felelős részét, kiderül, hogy … az emlékezett képesség sehová nem ment. Egy másik területre költözött, és ez bizonyítja, hogy van egy tárhely az azonnali tanulási eredményekhez, a másik pedig a hosszú távú tároláshoz.
Örömmel emlékezünk rá
De még ennél is meglepőbb, hogy az agynak nincs ilyen egyértelmű mozgása a memória mozgóképességéről az operációs helyről az állandóra, ahogy ez egy számítógépen történik. A közvetlen érzéseket rögzítő működési memória egyidejűleg más memória mechanizmusokat vált ki - középtávú és hosszú távú. Az agy azonban egy energiaigényes rendszer, ezért megpróbálja optimalizálni erőforrásainak - ideértve a memóriát - felhasználását. Ezért a természet többlépcsős rendszert hozott létre. A munkamemória gyorsan kialakul, és ugyanolyan gyorsan megsemmisül - ehhez van egy speciális mechanizmus. De valóban fontos eseményeket rögzítenek a hosszú távú tároláshoz, míg fontosságukat az érzelem, az információkhoz való hozzáállás hangsúlyozza.
Promóciós videó:
Fiziológiai szinten az érzelem a legerősebb biokémiai moduláló rendszerek aktiválása. Ezek a rendszerek olyan hormon-közvetítőket szabadítanak fel, amelyek megváltoztatják a memória biokémiáját a helyes irányba. Közülük vannak például a különféle örömhormonok, amelyek nevei nemcsak a neurofiziológiát, hanem a krónikus krónikát idézik elő: ezek morfinok, opioidok, kannabinoidok - vagyis a testünk által termelt gyógyszerek. Különösen az endokannabinoidokat közvetlenül a szinapszisban - az idegsejtek érintkezésein - generálják. Befolyásolják ezen kapcsolatok hatékonyságát, és így "ösztönzik" ezen vagy az információk memóriába történő rögzítését. A hormon-mediátorok számából származó egyéb anyagok éppen ellenkezőleg, gátolhatják az adatok átvitelét a munkamemóriából a hosszú távú memóriába.
Az érzelmi, azaz a biokémiai memória megerősítésének mechanizmusait jelenleg aktívan vizsgálják. Az egyetlen probléma az, hogy az ilyen laboratóriumi kutatásokat csak állatokon lehet elvégezni, de mennyire tud egy laboratóriumi patkány beszámolni érzelmeiről?
Ha már tároltunk valamit a memóriánkban, akkor néha jön az ideje, hogy emlékezzünk erre az információra, vagyis kivonjuk a memóriából. De helyes-e a "kivonat" szó? Nyilvánvalóan nem nagyon. Úgy tűnik, hogy a memória mechanizmusok nem információt szereznek, hanem újjáépítik. Ezekben a mechanizmusokban nincs információ, csakúgy, mint a hang vagy a zene a rádióvevő "hardverében". A vevővel azonban minden egyértelmű - feldolgozza és átalakítja a kapott elektromágneses jelet az antennára. Még mindig nehéz megmondani, hogy milyen "jelet" dolgozunk fel a memória kinyerésekor, hol és hogyan tároljuk ezeket az adatokat. Máris ismert, hogy az emlékezés során a memóriát újraírják, módosítják, vagy legalábbis ez megtörténik bizonyos típusú memóriákkal.
Nem elektromosság, hanem kémia
Az utóbbi években fontos felfedezéseket tettek arra a kérdésre, hogy hogyan lehet módosítani vagy akár törölni a memóriát, fontos felfedezések történtek az utóbbi években, és számos munka megjelent a „memória-molekulán”.
Valójában kétszáz éven át megpróbálták elkülöníteni egy ilyen molekulát, vagy legalábbis a gondolat és az emlékezet valamilyen anyagi hordozóját, de nagy siker nélkül. Végül a neurofiziológusok arra a következtetésre jutottak, hogy az agyban nincs semmi különleges a memóriára: 100 milliárd neuron van, 10 kvadrillió kapcsolat van közöttük, és valahol odakinn, ezen a kozmikus léptékű hálózaton belül a memória, a gondolatok és a viselkedés egyenletesen kódolva vannak. Megkíséreltek blokkolni bizonyos agyi vegyszereket, és ez a memória megváltozásához, de az egész test működésének változásához vezetett. Csak 2006-ban jelent meg az első biokémiai rendszerrel kapcsolatos munka, amely úgy tűnik, hogy nagyon specifikus az emlékezetre. Az elzáródás nem változtatott a viselkedésben vagy a tanulási képességekben - csak emléke elvesztése. Például a helyzet emlékezete,ha a blokkolót befecskendezték a hippokampuszba. Vagy érzelmi sokk, ha blokkolót injektáltak az amygdalaba. A talált biokémiai rendszer egy fehérje, egy protein-kináz M-zeta nevű enzim, amely más fehérjéket irányít.
A neurofiziológia egyik fő problémája - képtelenség kísérleteket végezni emberekkel. Az primitív állatokban azonban az alapvető memória mechanizmusok hasonlóak a miénkhez.
A molekula a szinaptikus érintkezés helyén működik - az agy idegsejtjei érintkeznek. Itt meg kell tennünk egy fontos eltérést és tisztáznunk kell ezeknek a kapcsolatoknak a sajátosságait. Az agyat gyakran hasonlítják a számítógéphez, és ezért sok ember úgy gondolja, hogy a neuronok közötti kapcsolatok, amelyek mindent létrehoznak, amit gondolkodásnak és memóriának hívunk, pusztán elektromos jellegűek. De nem erről van szó. A szinapszis nyelve a kémia, itt néhány szekretált molekula, mint például egy zárral ellátott kulcs, kölcsönhatásba lép más molekulákkal (receptorokkal), és csak akkor kezdődnek meg az elektromos folyamatok. A szinapszis hatékonysága és nagy áteresztőképessége attól függ, hogy hány specifikus receptor jut az idegsejtön keresztül az érintkezés helyére.
Különleges tulajdonságokkal rendelkező fehérjeAz M-zeta protein-kináz csak ellenőrzi a receptorok szinapszisbe juttatását, és ezáltal növeli hatékonyságát. Amikor ezeket a molekulákat tízezres szinapszisban egyszerre bekapcsolják, akkor a jel tovább irányul, és megváltozik egy bizonyos neuronhálózat általános tulajdonságai. Mindez keveset mond nekünk arról, hogy a memória változásai hogyan kódolódnak ebben az újratervezésben, de egy dolog biztos: ha az protein-kináz M-zeta blokkolva van, a memória törlődik, mert a kémiai kötések, amelyek ezt biztosítják, nem fognak működni. Az újonnan felfedezett memória "molekula" számos érdekes tulajdonsággal rendelkezik.
Először is képes ön reprodukcióra. Ha a tanulás (azaz új információk megszerzése) eredményeként létrejön egy bizonyos kiegészítés bizonyos mennyiségű protein-kináz M-zeta formájában a szinapszisban, akkor ez a mennyiség nagyon sokáig fennmaradhat, annak ellenére, hogy ez a protein-molekula három-négy nap alatt bomlik. Valahogy a molekula mozgósítja a sejt erőforrásait, és biztosítja az új molekulák szintézisét és szállítását a szinaptikus kapcsolat helyére, hogy helyettesítsék azokat, amelyek megmaradtak.
Másodszor, az M-zeta protein kináz egyik legérdekesebb tulajdonsága a blokkolása. Amikor a kutatóknak anyagot kellett beszerezniük a memória "molekulájának" blokkolására irányuló kísérletekbe, egyszerűen "elolvasták" génjének azt a részét, amely a saját peptid-blokkolóját kódolja, és szintetizálják. Ezt a blokkolót azonban a sejt soha nem termeli, és nem világos, hogy az evolúció miként hagyta kódját a genomban.
A molekula harmadik fontos jellemzője, hogy mind annak, mind annak blokkolójának csaknem azonos megjelenése van minden idegrendszeri élőlényben. Ez azt jelzi, hogy a protein-kináz M-zeta személyében a legrégibb adaptív mechanizmussal kell foglalkoznunk, amelyre az emberi memória épül.
Természetesen a protein-kináz M-zeta nem "memória-molekula" abban az értelemben, amelyben a múlt tudósai azt remélték, hogy megtalálják. Ez nem a megjegyzett információk anyagi hordozója, hanem nyilvánvalóan az agyi kapcsolatok hatékonyságának kulcsfontosságú szabályozója, és a tanulás eredményeként új konfigurációk kialakulását kezdeményezi.
Kapcsolatba lép
Most, a protein-kináz M-zeta blokkolójával végzett kísérletek bizonyos értelemben "a terület egész területén történő lövöldözés" jellegűek. Az anyagot egy nagyon vékony tű segítségével a kísérleti állatok agyának bizonyos részeibe fecskendezik be, és így nagy funkcionális blokkokban azonnal kikapcsolja a memóriát. A blokkoló behatolásának határoi nem mindig egyértelmûek, valamint a koncentrációja a célpontként kiválasztott hely területén is. Ennek eredményeként ezen a területen nem minden kísérlet hoz egyértelmű eredményeket.
A memóriában bekövetkező folyamatok valódi megértését az egyes szinapszisok szintjén végzett munkával lehet biztosítani, de ehhez szükség van egy blokkoló célzott bejuttatására az idegsejtek közötti kapcsolatba. Manapság ez lehetetlen, de mivel egy ilyen feladat a tudomány előtt áll, előbb vagy utóbb megjelennek annak megoldására szolgáló eszközök. Különleges reményeket fűz az optogenetika. Megállapítást nyert, hogy egy olyan sejt, amelybe a fényérzékeny fehérje szintézisének képessége be van építve géntechnikai módszerekkel, lézersugárral vezérelhető. És ha az élő szervezetek szintjén még nem hajtottak végre ilyen manipulációkat, akkor valami hasonlót már megtettek a megnövekedett sejttenyészetek alapján, és az eredmények nagyon lenyűgözőek.
Szerző - biológiai tudományok doktora, az Orosz Tudományos Akadémia levelező tagja, professzor, az IVNDiNF RAS igazgatója