Jeg kan stadig huske actionfilmen "Johnny the Mnemonic". Der implanterede K. Reeves et flashdrev ind i hjernen og uploadede upåvirkede mængder information der. Hvor cool det er at huske alt! Men Sherlock Holmes kaldte hukommelse - loftet. Hvis du kaster alt der og opbevarer det i mange år, er det umuligt at finde det der hurtigt, og måske fungerer det slet ikke. Derfor huskede han kun det, han havde brug for i sit arbejde.
I dag kan selv svaret på det grundlæggende spørgsmål - hvad er hukommelse i tid og rum - hovedsageligt bestå af hypoteser og antagelser. Hvis vi taler om rum, er det stadig ikke særlig tydeligt, hvordan hukommelsen er organiseret, og hvor den er nøjagtigt placeret i hjernen. Videnskabelige data antyder, at dens elementer er til stede overalt i hvert af områderne i vores "grå stof".
Desuden kan en og samme tilsyneladende information skrives ind i hukommelsen forskellige steder.
For eksempel er det konstateret, at den rumlige hukommelse (når vi husker et bestemt miljø for første gang - et rum, en gade, et landskab) er forbundet med et område i hjernen kaldet hippocampus. Når vi forsøger at få denne situation ud af vores hukommelse, siger vi ti år senere, så vil denne hukommelse allerede blive uddraget fra et helt andet område. Ja, hukommelsen kan bevæge sig inden i hjernen, og denne afhandling illustreres bedst ved et eksperiment, der engang blev udført med kyllinger. Imprinting spiller en vigtig rolle i livet for nyudklækkede kyllinger - øjeblikkelig læring (og hukommelsesplacering er læring). For eksempel ser en kylling et stort objekt i bevægelse og "præges øjeblikkeligt" i hjernen: dette er en mor kylling, du skal følge hende. Men hvis den del af hjernen, der er ansvarlig for prægning efter fem dage, fjernes fra kyllingen, viser det sig, at … den memoriserede færdighed ikke er gået nogen steder. Det er flyttet til et andet område, og dette beviser, at der er et lager for øjeblikkelige læringsresultater, og et andet til langtidsopbevaring.
Vi husker med glæde
Men det er endnu mere overraskende, at hjernen ikke har en så klar sekvens af hukommelsesbevægelse fra operationel til permanent, som det sker på en computer. Arbejdshukommelse, der registrerer øjeblikkelige fornemmelser, udløser samtidig andre hukommelsesmekanismer - mellemlang og lang sigt. Men hjernen er et energiintensivt system og prøver derfor at optimere brugen af dets ressourcer, inklusive hukommelse. Derfor har naturen skabt et flertrinssystem. Arbejdshukommelsen dannes hurtigt og lige så hurtigt ødelægges - der er en speciel mekanisme til dette. Men virkelig vigtige begivenheder registreres til langtidsopbevaring, mens deres betydning understreges af følelser, holdning til information.
Salgsfremmende video:
På fysiologisk niveau er følelser aktivering af de mest kraftfulde biokemiske moduleringssystemer. Disse systemer frigiver hormonformidlere, der ændrer hukommelsens biokemi i den rigtige retning. Blandt dem er for eksempel forskellige fornøjelseshormoner, hvis navne ikke minder så meget om neurofysiologi, men om kriminel kronik: dette er morfiner, opioider, cannabinoider - det vil sige medicin produceret af vores krop. Specielt genereres endocannabinoider direkte ved synapser - nervecellens kontakter. De påvirker effektiviteten af disse kontakter og "opmuntrer" til optagelse af denne eller den information i hukommelsen. Andre stoffer fra antallet af hormonformidlere kan tværtimod undertrykke processen med at overføre data fra arbejdshukommelse til langtidshukommelse.
Mekanismerne til følelsesmæssig, det vil sige biokemisk hukommelsesforstærkning, studeres nu aktivt. Det eneste problem er, at laboratorieforskning af denne art kun kan udføres på dyr, men hvor meget kan en laboratorierotte fortælle os om dens følelser?
Hvis vi har gemt noget i vores hukommelse, er det undertiden tid til at huske disse oplysninger, det vil sige at udtrække dem fra hukommelsen. Men er ordet "uddrag" korrekt? Tilsyneladende ikke meget. Det ser ud til, at hukommelsesmekanismer ikke henter information, men regenererer den. Der er ingen information i disse mekanismer, ligesom der ikke er nogen stemme eller musik i "hardware" på en radiomodtager. Men alt er klart med modtageren - det behandler og konverterer det elektromagnetiske signal, der er modtaget til antennen. Hvilken slags "signal" der behandles, når der trækkes ud hukommelse, hvor og hvordan disse data er gemt, er stadig meget vanskeligt at sige. Det er imidlertid allerede kendt, at hukommelsen under genindskrivning omskrives, ændres, eller i det mindste sker dette med nogle typer hukommelse.
Ikke elektricitet, men kemi
På jagt efter et svar på spørgsmålet om, hvordan man kan ændre eller endda slette hukommelse, er der gjort vigtige opdagelser i de senere år, og der er vist et antal værker på "hukommelsesmolekylet."
Faktisk har de forsøgt at isolere et sådant molekyle, eller i det mindste en materiel bærer af tanke og hukommelse, i to hundrede år, men uden særlig succes. I sidste ende kom neurofysiologer til den konklusion, at der ikke er noget specifikt til hukommelse i hjernen: der er 100 milliarder neuroner, der er 10 kvadrillionsforbindelser mellem dem, og et sted derude, i dette kosmiske skala netværk, er hukommelse, tanker og opførsel ensartet kodet. Der er gjort forsøg på at blokere visse kemikalier i hjernen, og dette har ført til en ændring i hukommelsen, men også til en ændring i hele kroppens funktion. Det var først i 2006, at de første værker på det biokemiske system dukkede op, hvilket synes at være meget specifikt for hukommelse. Hendes blokering medførte ikke nogen ændring i adfærd eller indlæringsevne - kun tabet af noget af hendes hukommelse. F.eks. Erindringen om situationen,hvis blokken er blevet injiceret i hippocampus. Eller følelsesmæssigt chok, hvis der blev injiceret en blokkering i amygdalaen. Det fundne biokemiske system er et protein, et enzym kaldet proteinkinase M-zeta, der kontrollerer andre proteiner.
Et af de største problemer ved neurofysiologi - manglende evne til at udføre eksperimenter på mennesker. Selv i primitive dyr ligner grundlæggende hukommelsesmekanismer vores.
Molekylet fungerer på stedet for synaptisk kontakt - kontakt mellem neuroner i hjernen. Her skal vi foretage en vigtig digression og afklare specificiteten af netop disse kontakter. Hjernen sammenlignes ofte med en computer, og derfor tror mange mennesker, at forbindelserne mellem neuroner, der skaber alt det, vi kalder tænkning og hukommelse, er rent elektriske. Men dette er ikke tilfældet. Synapses sprog er kemi, her interagerer nogle secernerede molekyler, som en nøgle med en lås, med andre molekyler (receptorer), og først derefter begynder elektriske processer. Effektiviteten og den høje gennemstrømning af synapsen afhænger af, hvor mange specifikke receptorer, der vil blive leveret gennem nervecellen til kontaktstedet.
Protein med specielle egenskaberProteinkinase M-zeta styrer bare leveringen af receptorer til synapsen og øger dermed dens effektivitet. Når disse molekyler tændes på samme tid i titusinder af synapser, sker signalomlægning, og de generelle egenskaber ved et bestemt netværk af neuroner ændres. Alt dette fortæller os lidt om, hvordan ændringer i hukommelsen kodes for i denne omdirigering, men en ting er sikkert: Hvis proteinkinasen M-zeta blokeres, vil hukommelsen blive slettet, fordi de kemiske bindinger, der giver det, ikke fungerer. Det nyopdagede "molekyle" i hukommelsen har en række interessante træk.
For det første er det i stand til selv reproduktion. Hvis der som et resultat af indlæring (dvs. modtagelse af ny information) dannes et bestemt supplement i form af en bestemt mængde proteinkinase M-zeta i synapsen, kan denne mængde forblive der i meget lang tid på trods af det faktum, at dette proteinmolekyle nedbrydes på tre til fire dage. På en eller anden måde mobiliserer molekylet cellens ressourcer og sikrer syntese og levering af nye molekyler til stedet for synaptisk kontakt for at erstatte dem, der er tilbage.
For det andet er en af de mest interessante træk ved M-zeta-proteinkinasen dens blokering. Da forskerne havde brug for at få et stof til eksperimenter på blokering af "molekylet" i hukommelsen, "læste de" blot sektionen af hendes gen, der koder for hendes egen peptidblokker, og syntetiserede det. Imidlertid produceres denne blokkering aldrig af selve cellen, og til hvilket formål evolutionen efterlod sin kode i genomet er uklar.
Det tredje vigtige træk ved molekylet er, at både det og dets blokerer har et næsten identisk udseende for alle levende ting med et nervesystem. Dette indikerer, at vi hos personen med proteinkinase M-zeta har at gøre med den mest ældgamle adaptive mekanisme, hvorpå menneskelig hukommelse er bygget.
Naturligvis er proteinkinase M-zeta ikke et "hukommelsesmolekyle" i den forstand, hvor fortidens videnskabsmænd håbede at finde det. Det er ikke en materiel bærer af memoriseret information, men fungerer selvfølgelig som en nøgleregulator for effektiviteten af forbindelser i hjernen og indleder fremkomsten af nye konfigurationer som et resultat af læring.
Lav kontakt
Nu har eksperimenter med blokeringen af proteinkinase M-zeta på en eller anden måde karakteren af at "skyde over området." Stoffet indsprøjtes i visse dele af hjernen hos forsøgsdyr ved hjælp af en meget tynd nål og slukker således hukommelsen straks i store funktionelle blokke. Grænserne for blokererens penetrering er ikke altid klare, såvel som dens koncentration i det område af det sted, der er valgt som mål. Som et resultat giver ikke alle eksperimenter på dette område entydige resultater.
En sand forståelse af processerne, der forekommer i hukommelsen, kan tilvejebringes ved arbejde på niveau med individuelle synapser, men dette kræver målrettet levering af en blokkering i kontakt mellem neuroner. I dag er det umuligt, men da en sådan opgave står over for videnskaben, vil før eller senere værktøjerne til dens løsning vises. Særlige forhåbninger er knyttet til optogenetik. Det er blevet konstateret, at en celle, hvor evnen til at syntetisere et lysfølsomt protein er indbygget ved genteknologiske metoder, kan styres ved hjælp af en laserstråle. Og hvis sådanne manipulationer på niveau med levende organismer endnu ikke er blevet udført, gøres der allerede noget lignende på basis af dyrkede cellekulturer, og resultaterne er meget imponerende.
Forfatter - Læge i biologiske videnskaber, tilsvarende medlem af det russiske videnskabsakademi, professor, direktør for IVNDiNF RAS