Acasă→Diverse→ Cum funcționează memoria unei persoane este aproape complicat. Cum funcționează memoria umană?

Cum funcționează memoria unei persoane este aproape complicat. Cum funcționează memoria umană?

Oamenii de știință încearcă să îmbunătățească memoria umană cu impulsuri electrice

Toate informațiile care sunt stocate „în cap” sunt luate de la sine înțelese de către noi. Cu toate acestea, de fapt, mecanismul memoriei este atât de complex încât oamenii de știință nu reușesc să-l înțeleagă pe deplin. Cu toate acestea, noi descoperiri se fac aproape în fiecare an.

Foto fb.ru

Există un stimulent

Un total de 200 de electrozi au fost implantați în creierul a peste douăzeci de pacienți cu epilepsie (sunt cele mai frecvente tulburări de memorie observate), oamenii de știință de la Universitatea din Pennsylvania au implantat un total de 200 de electrozi. Apoi au început să stimuleze centrii responsabili de memorie cu impulsuri electrice. În același timp, fiecare electrod a funcționat și în modul de înregistrare, înregistrând până la o mie de indicatori pe secundă. Acest lucru a ajutat nu numai la urmărirea procesului, ci și la dezvoltarea unui algoritm de „tratament” individual pentru fiecare pacient. Rezultatul - memorarea s-a îmbunătățit cu 15%. În timp ce oamenii de știință sunt chiar la începutul drumului. Scopul final este de a dezvolta un dispozitiv care poate fi numit condiționat „stimulator cardiac al creierului”. De ce nu?

Toată lumea este diferită

Memoria este capacitatea de a stoca informații și, de asemenea, de a le reproduce. Este inerent tuturor creaturilor care au un sistem nervos, dar fiecare specie are propriile sale nuanțe. De exemplu, celenteratele - meduze și ctenofore - au doar reflexe simple de însumare (pe termen scurt). La artropode, memoria este un program gata făcut de reacții la condițiile de mediu. Cefalopodele, păsările și mamiferele au deja abilități de memorie destul de decente. Dar oamenii sunt înzestrați cu cel mai perfect mecanism de memorie. Mai mult, este „legat” de caracteristicile individuale. De exemplu, deja în copilărie se poate spune dacă predomină memorarea imaginilor de către copil, memoria asociativă sau abstractă. În acest caz, adesea deficiențele unui tip de memorie pot fi compensate de alții.

Atat de emotionat...

Creierul conține 86 de miliarde de celule nervoase care trimit impulsuri prin contacte speciale – sinapsele. Oamenii de știință japonezi au introdus cele mai mici particule de lumină în creierul uman și au filmat procesul pe video. Cu cât munca gândirii este mai intensă (de exemplu, la rezolvarea problemelor matematice), cu atât neuronii au devenit mai activi. S-au mișcat din ce în ce mai repede într-un flux continuu, care amintește oarecum de amibe (un gen de protozoare unicelulare microscopice). Se pare că binecunoscuta expresie „mișcă-ți creierul” are un sens direct.

Memoria în sine poate fi împărțită în mai multe tipuri. Prima este imediată, care durează câteva secunde. De obicei mergi pe stradă, te uiți în jur și uiți imediat ce ai văzut, nu? Memoria pe termen scurt ne permite să ne amintim ceva timp de câteva ore. Dar dacă informațiile sunt extrem de utile, acestea intră într-o formă de memorie pe termen lung, unde sunt stocate de la câteva zile la o viață.

Gândul Giant

Memoria pe termen lung se formează la aproximativ 5-8 ore de la primirea informațiilor importante. În acest caz, se formează proteine cu o structură moleculară specială și apare o rețea neuronală separată. Când este necesar să ne amintim ceva, materialul „înregistrat” în diferite puncte ale lanțului este apelat și apoi este format într-un complot semnificativ.

Numărul de conexiuni neuronale crește în procesul de creștere. Deci, un copil mic are neuroni, dar practic nu există conexiuni între ei. Ele încep să apară doar în procesul de cunoaștere a lumii din jurul nostru. Dacă comparăm creierul uman cu un computer, acesta ar putea stoca până la 7 milioane de megaocteți. Sunt multe, dar nu se cunoaște o singură persoană din istorie care să atingă de fapt astfel de culmi de inteligență (este vorba despre cum să memorezi toate cărțile disponibile în Biblioteca Națională).

Odată cu vârsta, în creier apar schimbări naturale - numărul de celule nervoase scade, conexiunile se slăbesc. Puteți amâna de data aceasta. Totul începe cu un somn și o alimentație adecvate. De exemplu, alimentele sărace în proteine și vitamine reduc capacitatea de memorie. Iar includerea în alimentație a alimentelor bogate în magneziu, calciu și acid glutamic, dimpotrivă, o îmbunătățește. Efect slab asupra memoriei și stilului de viață inactiv. Și, dimpotrivă, îi „place” schimbarea impresiilor, comunicarea cu oamenii, activitățile în aer liber și sportul. Așadar, se dovedește că alergarea poate fugi nu numai de un atac de cord, ci și de scleroză.

CURIOS

Americanul Kim Peak, prototipul protagonistului filmului „Rain Man”, avea o memorie fenomenală. A memorat 98% din toate informațiile pe care le-a citit și a putut citi simultan pagina dreaptă cu ochiul drept, iar cu ochiul stâng pe cel stâng în răspândirea cărții. Dar Kim s-a născut cu o hernie cranio-cerebrală, leziuni ale cerebelului și absența corpului calos (secția care conectează emisferele creierului). Este clar că astfel de lucruri nu duc la supradotare. Totuși, așa cum au descoperit oamenii de știință, cazul lui Kim Peak este unic - datorită absenței corpului calos, neuronii au creat noi conexiuni, ceea ce a dus la o creștere multiplă a memoriei tocmai datorită structurilor patologice.

COMPETENT

Vladimir Kulchitsky, academician, director adjunct pentru cercetare la Institutul de Fiziologie al Academiei Naționale de Științe:

Studiile științifice confirmă că un somn adecvat este necesar pentru funcționarea normală a creierului și în special a mecanismelor de memorie umană. La urma urmei, contrar credinței populare despre somn ca o pace senină, aceasta este doar una dintre cele mai active stări ale creierului nostru. Există multe exemple (în special, Dmitri Mendeleev cu tabelul său periodic) când oamenii de știință au venit în vis cu ideile descoperirilor științifice. Salvador Dali a adormit stând, ținând o cheie grea în mână. De îndată ce i s-a slăbit strânsoarea în timp ce adormea, cheia a alunecat și l-a trezit cu un hohot. Artistul credea că acest lucru îl ajută să atragă noi gânduri și idei pentru picturi din starea de limită dintre somn și veghe. Și câte legende despre vise profetice există!

Te-ai întrebat vreodată de ce dorm atât de mult copiii sub trei ani? Cert este că, în primii ani de viață, un astfel de flux de informații și impresii diverse cade asupra copilului, încât creierul are nevoie de timp pentru a-l procesa. Pentru ca memoria de scurtă durată să se transforme în memorie pe termen lung, trebuie să se formeze noi contacte interneuronale, iar formarea lor se face cel mai bine în timpul „activității adormite” a celulelor nervoase. Dacă enunțăm procesul în termeni simpli, atunci există o sistematizare (parcă „sortând pe rafturi”) a tot ceea ce ni s-a întâmplat în perioada de veghe. „Conduce” această parte a creierului numită hipocamp. El este responsabil pentru a se asigura că informațiile nu sunt trimise doar la o anumită adresă, ci și „arhivate” în departamentele relevante. Deci, în cazul nerespectării regimului zilnic optim (și în mod normal, o persoană obișnuită ar trebui să doarmă cel puțin șapte ore), aceste procese sunt încălcate, apar eșecuri. Și deoarece erorile tind să se acumuleze, acest lucru afectează negativ mecanismele memoriei în general și adesea asupra sănătății umane.

Cu toate acestea, există exemple de personalități proeminente care se presupune că aveau nevoie de foarte puțin timp pentru a dormi. De exemplu, se crede că Napoleon Bonaparte nu a dormit mai mult de patru ore. Cu toate acestea, mi se pare că aceste afirmații sunt doar parțial adevărate. Într-adevăr, de ceva timp o persoană poate (din cauza circumstanțelor vieții) să existe într-un ritm extrem. Dar este imposibil să trăiești așa tot timpul - creierul pur și simplu nu poate rezista supraîncărcării. Observațiile arată că astfel de oameni (cu tot geniul lor) trăiesc mult mai puțin decât alții. Și, de regulă, se disting printr-un psihic instabil. Apropo, au apărut articole științifice despre relația dintre lipsa somnului și incidența bolii Alzheimer.

Și invers, observațiile centenarilor arată că toți mănâncă corect, respectă rutina zilnică și duc un stil de viață activ.

memoria umană extrem de economic. Daca ar retine toti factorii iritanti si toate informatiile, toate maruntisurile zilnice, atunci cel mai probabil creierul ar exploda sau, din cauza expunerii excesive la stimuli, am deveni incapacitati.

Creierul diferențiază și selectează informații noi pentru a putea funcționa mai eficient. Și această alegere creierul fiecărei persoane o face individual. Memoria reține doar acele lucruri cărora le acordăm o importanță deosebită și pe care le procesăm în mod conștient și emoțional. Astfel, sentimentele joacă un rol semnificativ în procesul de stocare a informațiilor în memorie.. Responsabil pentru acest lucru este așa-numitul sistem limbic, care, conform structurii creierului, este situat direct sub cortexul cerebral. Sistemul limbic, centrul simțurilor și al creierului, include și hipocampul „noul detector”, care evaluează informațiile primite din punct de vedere emoțional. Nicio informație nouă legată de fapte sau amintiri biografice nu intră în memoria de lungă durată fără a trece prin sistemul limbic, care servește drept filtru, căutând doar informațiile necesare, le asociază cu sentimente și apoi le distribuie cortexului cerebral. . Cu cât acest proces are loc mai des, cu atât este mai puternic colorat emoțional, cu atât aceste informații vor fi învățate mai repede și cu atât vor fi stocate mai mult timp în memorie.

Noutatea, sensul și intensitatea colorării emoționale sunt factori decisivi în ceea ce păstrăm în memorie. Evenimentele emoționale puternice sunt procesate diferit decât cele minore, faptele străine sunt percepute mai rău decât experienta personala. Informațiile neutre, precum materialul școlar obișnuit, trebuie procesate în mod conștient, repetate, transformate, completate și pur și simplu memorate. Principiul se aplică Primul în ultimul ieşit„, adică: ceea ce a învățat o persoană mai întâi este amintit cel mai bine. Informațiile proaspete numai după o explicație conștientă pot fi stocate mult timp în memorie.

Astfel, expresia „a transfera cunoștințe” este eronată. Cunoașterea nu poate fi transferată pe deplin, ci trebuie să fie construită în memoria fiecărei persoane prin propriul său sistem de conexiuni nervoase. Goethe a spus o frază minunată: „Trebuie să-ți obții cunoștințele pentru a le poseda!”.

Doar pentru că creierul nostru este foarte economic și are multe filtre, totuși, nu înseamnă că stocarea noastră mare, memoria noastră pe termen lung, poate fi vreodată plină. Cortexul cerebral are o memorie neînțeles de mare. Și cu cât îl saturăm mai mult, cu atât mai repede și mai bine creierul nostru poate gândi și aminti informații noi.

Fiica mea a mers în clasa întâi și s-a confruntat cu faptul că regulile trebuiau memorate. La început i-a fost foarte greu. Chiar dacă a putut repeta întregul text în prima oră după memorare, o parte din informații s-a pierdut mai târziu. Și mi-am amintit aceste reguli pe de rost de la școală.

Apoi micul meu geniu a pus o întrebare complet logică și înțeleaptă: „De ce nu îmi pot aminti regula pe care am învățat-o astăzi și încă o știi?”. Nu m-am grăbit să răspund - am decis să studiez teoria și să o compar cu experiența de viață.

Mi-am început cercetarea de la elementele de bază. Ce este memoria? Unde este stocată memoria umană? Care este structura memoriei?

Prin definiție, este un proces de gândire format din următoarele componente: memorare, stocare, reproducere și uitare.

Cum funcționează memoria? Se formează de-a lungul vieții și stochează experiența noastră de viață. Din punct de vedere fizic, procesul poate fi descris prin apariția de noi conexiuni între un număr mare de neuroni ai creierului.

Procesele din creier nu sunt pe deplin înțelese, iar oamenii de știință continuă cercetările în această zonă a corpului uman.

Locația memoriei umane este încă dezbătută. Până în prezent, s-a dovedit că următoarele zone ale creierului sunt responsabile pentru această parte a conștiinței: hipocampul subcortical, hipotalamusul, talamusul și cortexul cerebral.

Principalele locuri de stocare sunt hipocampul și cortexul. Hipocampul este situat în lobul temporal de ambele părți ale creierului. La întrebarea care emisferă este responsabilă pentru memorie, putem răspunde cu siguranță că atât, doar lobul drept „controlează” datele faptice și lingvistice, cât și lobul stâng controlează cronologia evenimentelor vieții.

Apariția conexiunilor neuronale se datorează activității receptorilor organelor de simț: vedere, gust, miros, atingere și auz. Creierul captează toate impulsurile electrice de la ele, iar cele mai strălucitoare momente care provoacă emoții puternice (de exemplu, prima dragoste) sunt amintite mai bine.

Astfel, emoțiile umane afectează memoria.

La fiecare persoană este posibilă predominarea unei proprietăți de memorie prin orice organ de simț.

De exemplu, unii învață bine textul din manual când citesc, altora le este mai bine să audă textul de la o altă persoană, alții au o memorie excelentă pentru mirosuri și așa mai departe.

Diverși factori externi și interni afectează „calitatea” memoriei noastre. Există multe motive care provoacă încălcări ale acestui proces.

Cauzele interne includ manipularea incorectă a informațiilor în următoarele domenii:

memorare - pentru ca informațiile să nu fie uitate, trebuie să lucrați cu ea;
interferență - un numar mare de informația nouă duce la uitarea de informații importante dobândite anterior;
represiune - amintirile negative sunt uitate mai repede;
distorsiuni - memorarea și reproducerea informațiilor are loc pe fundalul sentimentelor și emoțiilor noastre, prin urmare o astfel de prelucrare face ca datele să fie subiective;
erori de stocare și reproducere - dacă datele sunt reținute cu erori sau inexactități, sau nu complet, atunci reproducerea lor va fi incorectă.

Sunt suficiente și motive externe:

Tulburări genetice (de exemplu, autism).
Tulburări hormonale (inclusiv diabet zaharat, patologie tiroidiană).
Condiții și boli depresive sau stresante (nevroze, schizofrenie).
Epuizarea organismului cauzată de suprasolicitare, insomnie, boală, alimentație necorespunzătoare, alcoolism, fumat, consumul de anumite medicamente (de exemplu, benzodiazepine).
Modificări legate de vârstă (boala Alzheimer).

Mai ales dăunătoare, pe lângă boli și răni, dependența de alcool afectează memoria. Se știe că chiar și o singură utilizare a alcoolului duce la tulburări, iar în alcoolism există o distrugere a conexiunilor neuronale în hipocamp, o încălcare a circulației cerebrale și apariția beriberiului.

Toate acestea conduc la o pierdere a capacității de a asimila informații noi.

Afecțiunile acute precum accidentul vascular cerebral și atacul de cord pot provoca, de asemenea, distrugerea conexiunilor neuronale, iar consecințele pot fi enorme, iar recuperarea necesită mult timp, efort și răbdare. Uneori, toate încercările sunt nereușite.

Hipocampul conține o substanță - acetilcolina - responsabilă de transmiterea impulsurilor de la un neuron la altul. Deficiența acestuia provoacă tulburări de memorie. Acest fenomen se observă mai ales la bătrânețe și provoacă boala Alzheimer.

Structura

Un studiu îndelungat al modului în care funcționează memoria umană a condus la crearea unei clasificări detaliate. Unul dintre criterii este durata stocării informațiilor. Potrivit acestuia, se pot distinge următoarele tipuri de memorie:

instant (atingere);
Pe termen scurt;
operațional;
termen lung.

Instantanee se caracterizează prin faptul că informația este fixată de receptorii organelor de simț, dar nu poate fi procesată. Acesta, la rândul său, este împărțit în iconic (percepție vizuală) și ecoic (percepție auditivă).

Un exemplu de vedere iconică - vezi un banner cu o reclamă și un număr de telefon pe stradă, într-o secundă nu-ți vei mai aminti acest număr. Vederea echoică poate fi văzută și în reclamă, dar nu ați văzut numărul de telefon, ci l-ați auzit la radio. Memoria instantanee vă permite să stocați informații până la 5 secunde.

Pe termen scurt este consecința unei singure percepții și a reproducerii imediate. Daca luam un exemplu cu regula pentru clasa I, cand fiica o citeste silaba cu silaba o data fara repetare. Ea va putea păstra regula în memorie pentru o perioadă de timp de la 5 secunde la un minut.

Hipocampul este responsabil pentru memoria pe termen scurt. Dovada este faptul că atunci când hipocampul este deteriorat (în timpul unei intervenții chirurgicale, de exemplu), o persoană uită imediat evenimentul care tocmai i s-a întâmplat, dar își amintește informațiile acumulate înainte de deteriorare.

Memoria de lucru este aceeași cu memoria pe termen scurt, dar informațiile sunt stocate doar în perioada de utilizare. De exemplu, fiica a citit regula și a folosit-o pentru a finaliza exercițiul din teme, apoi a uitat.

Acest tip permite unei persoane să rezolve rapid o problemă aici și acum și să uite mai târziu informațiile inutile.

Pe termen lung stocate în cortexul cerebral. Se dezvoltă concomitent cu pe termen scurt și este consecința acesteia. După memorarea și aplicarea repetată a informațiilor care se află în memoria de scurtă durată, aceasta se fixează în creier, și anume în cortexul cerebral, pentru o lungă perioadă de timp sau chiar pe viață.

Acesta este un exemplu în care o regulă învățată în clasa întâi și aplicată pe parcursul a 11 ani de școlarizare este amintită pentru totdeauna. Memoria pe termen lung necesită participarea tuturor resurselor conștiinței: mentale, senzuale și intelectuale.

Doar informațiile conștiente și pe deplin semnificative pot ocupa un loc în memoria pe termen lung a unei persoane.

Structura memoriei se simplifică astfel: memorare - stocare - reproducere. La memorare, se construiesc noi conexiuni neuronale.

Datorită acestor conexiuni, ne amintim (reproducem) informațiile. Amintirile pot fi extrase din memoria de lungă durată pe cont propriu sau sub influența stimulilor asupra anumitor părți ale creierului (de exemplu, hipnoza).

Durata stocării informațiilor este afectată de atenția unei persoane față de acestea din urmă. Cu cât atenția este concentrată mai mult, cu atât informațiile vor fi stocate mai mult timp.

Uitarea este, de asemenea, o parte integrantă a memoriei. Acest proces este necesar pentru a descărca sistemul nervos central din amintirile inutile.

Concluzie

Acum pot să răspund la întrebarea fiicei mele:

Memoria este un proces al mai multor componente separate. Pentru a memora informații, trebuie să le înțelegeți, să o repetați de mai multe ori și să le aplicați periodic în practică. Acest lucru se datorează anumitor proprietăți ale creierului și, în consecință, existenței mai multor tipuri de memorie.
Este important să știi unde este stocată memoria pentru a înțelege de ce depinde memorarea regulii. Se găsește în creier cu un număr mare de neuroni. Pentru a fixa informații în cortexul cerebral, este necesar să se creeze conexiuni neuronale puternice.
Cunoașterea modului în care funcționează memoria vă va ajuta să o dezvoltați și să vă bucurați de acest proces.

Această parte a conștiinței este conectată cu simțurile, astfel încât puteți observa cum textul este mai bine amintit: când citiți sau după ureche.

Procesul de memorare este legat și de intelect: cu cât învățăm mai mult și mai bine, cu atât memorarea va fi mai ușoară mai târziu.

Memorarea cu succes este asociată cu starea mentală a unei persoane: o dispoziție depresivă poate interfera cu procesul; cu cât o persoană manifestă mai multe emoții pozitive, interes pentru informații, cu atât le studiază mai atent și își amintește mai bine.

Adică este important să ai atitudine pozitiva. Pentru copii, puteți crea condiții pentru ca jocul să atragă atenția.

Nevoia de dezvoltare

Dispozitivul memoriei umane sugerează o relație cu inteligența. Dezvoltându-l, dezvoltăm intelectul.

O persoană care dedică mult timp memorării și înțelegerii devine mai atentă și organizată, dezvoltă tot felul de gândire, imaginație și Abilități creative. În plus, un astfel de antrenament al creierului previne bolile legate de vârstă asociate cu afectarea memoriei.

În funcție de obiectivele antrenamentului de memorare, există trei domenii de utilizare:

Direcția gospodărească - necesară pentru a elimina uitarea la nivel de gospodărie (de exemplu, uitarea periodică a telefonului acasă).
Natural - atunci când antrenamentul memoriei este combinat cu într-un mod sănătos viata, iar rezultatele pot fi folosite in orice domeniu al activitatii umane.
Artificială este utilizarea mnemotecilor, a căror dezvoltare vă permite să vă amintiți cantități colosale de informații diverse.

Nu contează ce metodă alegi, dar dacă cel puțin una dintre ele este studiată, atunci acesta va fi deja un pas către auto-îmbunătățire și oportunitatea de a merge mai departe. Aceste abilități neprețuite vor fi, fără îndoială, utile în orice domeniu al vieții, făcându-vă succes și fericiți.

Misterul memoriei umane este una dintre principalele probleme științifice ale secolului al XXI-lea și va trebui rezolvată prin eforturile comune ale chimiștilor, fizicienilor, biologilor, fiziologilor, matematicienilor și reprezentanților altor discipline științifice. Și deși suntem încă departe de a înțelege pe deplin ce se întâmplă cu noi când „ne amintim”, „uităm” și „ne amintim din nou”, descoperiri importante din ultimii ani indică calea cea bună.

Una dintre principalele probleme ale neurofiziologiei este incapacitatea de a efectua experimente pe oameni. Cu toate acestea, chiar și la animalele primitive, mecanismele de bază ale memoriei sunt similare cu ale noastre.

Pavel Balaban

Astăzi, chiar și răspunsul la întrebarea de bază - ce este memoria în timp și spațiu - poate consta în principal din ipoteze și presupuneri. Dacă vorbim despre spațiu, nu este încă foarte clar cum este organizată memoria și unde se află exact în creier. Aceste științe sugerează că elementele sale sunt prezente peste tot, în fiecare dintre zonele „materiei noastre cenușii”. Mai mult, se pare că aceleași informații pot fi înregistrate în memorie în locuri diferite.

De exemplu, s-a stabilit că memoria spațială (când ne amintim pentru prima dată un anumit mediu - o cameră, o stradă, un peisaj) este asociată cu o regiune a creierului numită hipocamp. Când încercăm să scoatem această situație din memorie, să zicem, zece ani mai târziu, această amintire va fi deja extrasă dintr-o zonă complet diferită. Da, memoria se poate mișca în creier, iar această teză este cel mai bine ilustrată printr-un experiment efectuat cândva cu pui. În viața puilor nou ecloși, amprentarea joacă un rol important - învățarea instantanee (și plasarea în memorie este învățare). De exemplu, un pui vede un obiect mare în mișcare și se „amprentă” imediat în creier: aceasta este o mamă de pui, trebuie să o urmărești. Dar dacă, după cinci zile, partea creierului responsabilă de amprentare este îndepărtată din pui, se dovedește că... priceperea memorată nu a dispărut. S-a mutat într-o altă zonă, iar acest lucru demonstrează că există un depozit pentru rezultatele imediate ale învățării și altul pentru stocarea pe termen lung.

Ne amintim cu plăcere

Dar este și mai surprinzător că nu există o astfel de secvență clară de mutare a memoriei de la operațional la permanent, așa cum se întâmplă într-un computer, în creier. Memoria de lucru, fixarea senzațiilor imediate, declanșează simultan și alte mecanisme de memorie – pe termen mediu și lung. Dar creierul este un sistem consumator de energie și, prin urmare, încearcă să optimizeze cheltuirea resurselor sale, inclusiv a memoriei. Prin urmare, natura a creat un sistem în mai multe etape. Memoria de lucru se formează rapid și la fel de rapid este distrusă - există un mecanism special pentru aceasta. Dar evenimentele cu adevărat importante sunt înregistrate pentru stocare pe termen lung, în timp ce importanța lor este subliniată de emoție, atitudine față de informație. La nivel de fiziologie, emoția este activarea celor mai puternice sisteme de modulare biochimice. Aceste sisteme eliberează hormoni-mediatori care schimbă biochimia memoriei în direcția corectă. Printre aceștia, de exemplu, se numără diverși hormoni ai plăcerii, ale căror nume amintesc nu atât de neurofiziologie, cât de cronica criminală: este vorba de morfine, opioide, canabinoizi – adică substanțe narcotice produse de corpul nostru. În special, endocannabinoizii sunt generați direct la sinapse, joncțiunile celulelor nervoase. Ele afectează eficacitatea acestor contacte și astfel „încurajează” înregistrarea cutare sau cutare informație în memorie. Alte substanțe din numărul de hormoni mediatori pot, dimpotrivă, suprima procesul de mutare a datelor din memoria de lucru în memoria pe termen lung.

Mecanismele emoționale, adică întărirea biochimică a memoriei, sunt acum studiate activ. Singura problemă este că cercetările de laborator de acest fel pot fi efectuate doar pe animale, dar cât de multe ne poate spune un șobolan de laborator despre emoțiile sale?

Dacă am stocat ceva în memorie, atunci uneori vine momentul să ne amintim această informație, adică să o extragem din memorie. Dar este corect cuvântul „extras”? Aparent, nu mult. Se pare că mecanismele de memorie nu extrag informația, ci o regenerează. Nu există informații în aceste mecanisme, la fel cum nu există voce sau muzică în hardware-ul unui receptor radio. Dar totul este clar cu receptorul - acesta procesează și convertește semnalul electromagnetic primit de antenă. Ce fel de „semnal” este procesat atunci când memoria este preluată, unde și cum sunt stocate aceste date, este încă foarte greu de spus. Cu toate acestea, se știe deja că la amintire, memoria este rescrisă, modificată, sau cel puțin acest lucru se întâmplă cu unele tipuri de memorie.

Nu electricitate, ci chimie

În căutarea unui răspuns la întrebarea cum poate fi modificată sau chiar ștearsă memoria, au fost făcute descoperiri importante în ultimii ani și au apărut o serie de lucrări dedicate „moleculei memoriei”.

De fapt, ei au încercat să izoleze o astfel de moleculă, sau cel puțin un purtător material de gândire și memorie, de două sute de ani, dar fără prea mult succes. În cele din urmă, neurofiziologii au ajuns la concluzia că nu există nimic specific memoriei în creier: există 100 de miliarde de neuroni, există 10 cvadrilioane de conexiuni între ei și undeva, în această scară cosmică, memoria, gândurile și comportamentul sunt codificată uniform. S-au încercat blocarea anumitor substanțe chimice din creier, iar acest lucru a dus la o modificare a memoriei, dar și la o modificare a întregii funcționări a organismului. Abia în 2006 au apărut primele lucrări asupra sistemului biochimic, care pare a fi foarte specific memoriei. Blocada ei nu a provocat nicio modificare a comportamentului sau a capacității de învățare - doar pierderea unei părți a memoriei. De exemplu, amintirea situației în care blocantul a fost introdus în hipocamp. Sau despre șocul emoțional dacă blocantul a fost injectat în amigdală. Sistemul biochimic descoperit este o proteină, o enzimă numită protein kinaza M-zeta, care controlează alte proteine.

Molecula lucrează la locul contactului sinaptic - contactul dintre neuronii creierului. Aici este necesar să facem o digresiune importantă și să explicăm specificul acestor contacte. Creierul este adesea asemănat cu un computer și, prin urmare, mulți oameni cred că conexiunile dintre neuroni, care creează tot ceea ce numim gândire și memorie, sunt de natură pur electrică. Dar nu este. Limbajul sinapselor este chimia, aici unele molecule eliberate, ca o cheie cu lacăt, interacționează cu alte molecule (receptori) și abia atunci încep procesele electrice. Câți receptori specifici vor fi eliberați prin celula nervoasă la locul de contact depinde de eficiență, cu cât debitul mai mare al sinapsei.

Proteine cu proprietăți deosebite

Protein kinaza M-zeta doar controlează livrarea receptorilor prin sinapsă și astfel crește eficacitatea acesteia. Când aceste molecule sunt activate simultan în zeci de mii de sinapse, semnalele sunt redirecționate, iar proprietățile generale ale unei anumite rețele de neuroni se modifică. Toate acestea ne spun puțin despre modul în care modificările memoriei sunt codificate în această redirecționare, dar un lucru este sigur: dacă protein kinaza M-zeta este blocată, memoria va fi ștearsă, deoarece legăturile chimice care o asigură nu vor funcționa. „Molecula” de memorie recent descoperită are o serie de caracteristici interesante.

În primul rând, este capabil de auto-reproducere. Dacă, ca urmare a învățării (adică a primirii de noi informații), s-a format o anumită cantitate de protein kinază M-zeta în sinapsă, atunci această cantitate poate rămâne acolo pentru o perioadă foarte lungă de timp, în ciuda faptului că această moleculă de proteină se descompune în trei-patru zile. Într-un fel, molecula mobilizează resursele celulei și asigură sinteza și livrarea de noi molecule la locul contactului sinaptic pentru a le înlocui pe cele rămase.

În al doilea rând, să cele mai interesante caracteristici protein kinaza M-zeta include blocarea acesteia. Când cercetătorii au avut nevoie să obțină o substanță pentru experimente privind blocarea „moleculei” memoriei, pur și simplu „citesc” secțiunea genei ei, în care este codificat propriul ei blocant peptidic, și l-au sintetizat. Cu toate acestea, acest blocant nu este niciodată produs de celulă însăși și în ce scop evoluția și-a lăsat codul în genom nu este clar.

A treia caracteristică importantă a moleculei este că atât ea, cât și blocantul ei au un aspect aproape identic pentru toate ființele vii cu sistem nervos. Acest lucru indică faptul că, sub formă de protein kinaza M-zeta, avem de-a face cu cel mai vechi mecanism adaptativ, pe care se construiește și memoria umană.

Desigur, protein kinaza M-zeta nu este o „moleculă de memorie” în sensul în care oamenii de știință din trecut sperau să o găsească. Nu este un purtător material de informații memorate, dar, evident, acționează ca un regulator cheie al eficacității conexiunilor din interiorul creierului, inițiază apariția unor noi configurații ca urmare a învățării.

Intră în contact

Acum, experimentele cu blocantul protein kinazei M-zeta sunt, într-un fel, „împușcă pe pătrate”. Substanța este injectată în anumite zone ale creierului animalelor de experiment cu un ac foarte subțire și astfel oprește imediat memoria în blocuri funcționale mari. Limitele de penetrare a blocantului nu sunt întotdeauna clare, precum și concentrarea acestuia în zona site-ului ales ca țintă. Drept urmare, nu toate experimentele din acest domeniu aduc rezultate fără ambiguitate.

O înțelegere adevărată a proceselor care au loc în memorie poate fi obținută lucrând la nivelul sinapselor individuale, dar aceasta necesită livrarea direcționată a blocantului la contactul dintre neuroni. Astăzi este imposibil, dar întrucât o astfel de sarcină se confruntă cu știința, mai devreme sau mai târziu vor apărea instrumentele pentru a o rezolva. Pe optogenetică se pun speranțe speciale. S-a stabilit că o celulă în care posibilitatea de a sintetiza o proteină sensibilă la lumină este construită prin metode de inginerie genetică poate fi controlată folosind un fascicul laser. Și dacă nu sunt încă efectuate astfel de manipulări la nivelul organismelor vii, ceva asemănător se face deja pe baza culturilor celulare crescute, iar rezultatele sunt foarte impresionante.

Oamenii de știință din Canada și Statele Unite au descoperit că nu toate celulele nervoase care primesc informațiile necesare pentru aceasta sunt implicate în memorarea unor abilități simple, ci doar aproximativ un sfert dintre ele. Cei neuroni iau parte la formarea memoriei pe termen lung depinde de concentrația proteinei reglatoare CREB în nucleul celular. Dacă creșteți artificial concentrația de CREB în unii neuroni, ei sunt cei care își vor aminti. Dacă blocați CREB în unii neuroni, alte celule nervoase vor prelua rolul celulelor de memorie.

Una dintre cele mai strălucite realizări ale neuroștiinței în secolul al XX-lea a fost descifrarea mecanismelor moleculare ale memoriei. Laureatul Nobel Eric Kandel și colegii săi au reușit să demonstreze că pentru formarea memoriei reale - atât pe termen scurt, cât și pe termen lung - sunt suficienți doar trei neuroni, conectați într-un anumit fel.

Memoria a fost studiată pe exemplul formării unui reflex condiționat la o moluște uriașă, iepurele de mare Aplysia. Molusca a fost atinsă cu grijă de sifon, iar imediat după aceasta, coada a fost puternic bătută. După o astfel de procedură, molusca reacționează de ceva timp la o atingere ușoară a sifonului cu o reacție defensivă violentă, dar în curând uită totul (memoria pe termen scurt). Dacă „antrenamentul” se repetă de mai multe ori, se formează un reflex condiționat stabil (memoria pe termen lung).

S-a dovedit că procesul de învățare și memorare nu are nimic de-a face cu unele chestiuni superioare, ideale sau spirituale, ci se explică complet prin evenimente destul de simple și complet automate la nivelul neuronilor individuali. Întregul proces poate fi reprodus pe deplin pe cel mai simplu sistem de trei celule nervoase izolate. Un neuron (senzorial) primește un semnal de la sifon (în acest caz, se simte o atingere ușoară). Neuronul senzorial trimite un impuls neuronului motor, care, la rândul său, face ca mușchii implicați în reacția de apărare să se contracte (Aplysia retrage branhiile și aruncă o porțiune de cerneală roșie în apă). Informațiile despre lovitura la coadă provin de la al treilea neuron, care în acest caz joacă rolul unui modulator. Un impuls nervos de la un neuron la altul este transmis prin eliberarea de substanțe semnal (neurotransmițători). Punctele de contact interneuronale în care este eliberat neurotransmițătorul se numesc sinapse.

Eric Kandel a câștigat Premiul Nobel pentru această imagine. Aceasta arată cum se formează memoria pe termen scurt și pe termen lung în cel mai simplu sistem de trei neuroni.

Figura prezintă două sinapse. Primul servește la transmiterea unui impuls de la un neuron senzorial la unul motor. A doua sinapsa transmite un impuls de la neuronul modulator la sfarsitul celui senzorial. Dacă în momentul atingerii sifonului neuronul modulator este „tăcut” (coada nu este bătută), un mic neurotransmițător este eliberat în sinapsa 1, iar neuronul motor nu este excitat.

Cu toate acestea, lovirea cozii duce la eliberarea unui neurotransmițător la sinapsa 2, care provoacă schimbări importante în comportamentul sinapsei 1. Substanța de semnalizare cAMP (adenozin monofosfat ciclic) este produsă la capătul neuronului senzorial. Această substanță activează proteina de reglare - protein kinaza A. Protein kinaza A, la rândul său, activează alte proteine, ceea ce duce în cele din urmă la faptul că sinapsa 1, atunci când neuronul senzorial este excitat (adică, ca răspuns la atingerea sifonului), începe să elibereze mai mulți neurotransmițători și neuronul motor se declanșează. Asta e Memorie de scurtă durată: atâta timp cât există multă protein kinază A activă la capătul neuronului senzorial, transmiterea semnalului de la sifon către mușchii branhiei și ai sacului de cerneală este mai eficientă.

Dacă atingerea sifonului a fost însoțită de o lovitură în coadă de mai multe ori la rând, protein kinaza A devine atât de abundentă încât pătrunde în nucleul neuronului senzorial. Aceasta duce la activarea unei alte proteine reglatoare, factorul de transcripție CREB. Proteina CREB „activează” un număr de gene care în cele din urmă determină creșterea sinapsei 1 (după cum se arată) sau provoacă creșterea unor procese suplimentare la sfârșitul neuronului senzorial care formează noi contacte sinaptice cu neuronul motor. În ambele cazuri, efectul este același: acum chiar și o ușoară excitare a neuronului senzorial este suficientă pentru a excita neuronul motor. Asta e memorie pe termen lung. Rămâne de adăugat că, după cum au arătat studii ulterioare, la animalele superioare și la tine și la mine, memoria se bazează pe aceleași principii ca și în Aplysia.

După această introducere necesară, puteți trece la povestea a ceea ce au descoperit de fapt neurologii canadieni și americani. Ei au studiat formarea reflexelor condiționate asociate cu frica la șoarecii de laborator. Cele mai simple reflexe de acest fel se formează în amigdala laterală (LA) - o parte foarte mică a creierului responsabilă de reacțiile organismului la tot felul de stimuli înspăimântători. Șoarecii au fost învățați că, după ce se aude un anumit sunet, sunt șocați. Ca răspuns la un șoc electric, șoarecele îngheață: aceasta este o reacție standard la frică. Șoarecii sunt animale deștepte, pot fi învățați mult, iar reflexele lor condiționate se formează rapid. Șoarecii dresați îngheață de îndată ce aud un sunet care prevestește pericol.

Oamenii de știință au descoperit că semnalul de la neuronii care percep sunetul ajunge la aproximativ 70% dintre neuronii din amigdala laterală. Cu toate acestea, modificările asociate cu formarea memoriei pe termen lung (creșterea de noi terminații nervoase etc.) la șoarecii dresați apar doar la un sfert dintre acești neuroni (aproximativ 18% dintre neuronii LA).

Oamenii de știință au sugerat că există un fel de competiție între neuronii LA, potențial capabili să ia parte la formarea memoriei pe termen lung, pentru dreptul de a crește noi sinapse, iar probabilitatea de „succes” a unuia sau altuia neuron depinde de concentrația proteinei CREB în nucleul său. Pentru a testa această ipoteză, șoarecii au fost microinjectați cu viruși artificiali care nu sunt capabili de reproducere, dar capabili să producă o proteină CREB completă sau analogul său nefuncțional CREB S133A. Genele pentru ambele aceste proteine, introduse în genomul virusului, au fost „cusute” la gena pentru proteina verde fluorescentă a meduzei. Ca urmare, nucleele acelor neuroni LA în care virusul a intrat au început să strălucească în verde.

S-a dovedit că, ca urmare a microinjecției, virusul pătrunde în aproximativ același număr de neuroni LA ca și implicat în formarea reflexului condiționat. Această coincidență s-a dovedit a fi destul de convenabilă.

În plus față de șoarecii normali, în experimente au fost folosiți șoareci mutanți, în care gena CREB nu funcționează. Astfel de șoareci sunt complet lipsiți de capacitatea de a învăța, nu își pot aminti nimic. S-a dovedit că introducerea unui virus care produce CREB în LA a unor astfel de șoareci restabilește complet capacitatea de a forma un reflex condiționat. Dar poate că creșterea concentrației de CREB în unii neuroni LA mărește pur și simplu răspunsul „înghețat”?

Pentru a testa acest lucru, au fost puse la punct experimente cu învățare mai complexă, în care mouse-ul trebuia să „realizeze” legătura dintre sunet și șocul electric nu direct, ci indirect, iar pentru aceasta a fost necesar să ne amintim contextul specific în care învăţarea a avut loc. Pentru aceasta, munca LA în sine nu este suficientă, dar este necesară și participarea hipocampului. În această situație, șoarecii mutanți nu au putut învăța nimic, deoarece nu li s-a injectat niciun virus în hipocamp. Prin urmare, concentrația de CREB afectează memoria și nu tendința de a îngheța.

Cu ajutorul unei serii de experimente suplimentare, a fost posibil să se demonstreze că tocmai acei neuroni LA care au fost infectați cu virusul sunt implicați în memorare la șoarecii mutanți. Introducerea virusului în LA a șoarecilor sănătoși nu le-a afectat capacitatea de învățare. Cu toate acestea, ca și în cazul șoarecilor mutanți, tocmai acei neuroni LA în care virusul a intrat au participat la memorare.

Un alt virus care produce CREB S133A privează neuronii infectați de capacitatea de a-și aminti, adică de a crește noi terminații. Oamenii de știință au sugerat că introducerea acestui virus în LA a șoarecilor sănătoși nu ar trebui, totuși, să le reducă capacitatea de învățare, deoarece virusul infectează doar aproximativ 20% dintre neuronii LA, iar alți neuroni, neinfectați, vor prelua rolul de „amintire”. ". Și așa s-a dovedit. Șoarecii s-au antrenat în mod normal, dar printre neuronii care au luat parte la memorare, practic nu erau infectați (adică lumină verde strălucitoare).

Oamenii de știință au efectuat o serie de experimente mai complexe, care au făcut posibilă excluderea tuturor celorlalte explicații, cu excepția uneia - cea care corespundea ipotezei lor inițiale.

Astfel, nu toți neuronii care primesc informațiile necesare pentru aceasta (în acest caz, informații „senzoriale” despre sunet și informații „modulatoare” despre șoc electric) participă la memorare. Doar o anumită parte a acestor neuroni, și anume cei cu mai multă proteină CREB în nuclee, își asumă rolul onorabil al celor de memorie. Acest lucru, în general, este logic, deoarece concentrația mare de CREB în nucleu face ca astfel de neuroni să fie cei mai „predispuși” la creșterea rapidă a noilor terminații.

Ceea ce rămâne neclar este mecanismul prin care alți neuroni știu că treaba a fost deja făcută, câștigătorii au fost numiți și ei înșiși nu mai au nevoie să crească nimic pentru ei înșiși.

Acest mecanism poate fi destul de simplu. Un sistem de reglare complet similar este cunoscut în cianobacteriile filamentoase, ale căror filamente constau din două tipuri de celule: obișnuite, implicate în fotosinteză și „heterochisturi” specializate, angajate în fixarea azotului atmosferic. Sistemul funcționează foarte simplu: atunci când comunitatea nu are azot, celulele fotosintetice încep să se transforme în heterochiști. Procesul este reversibil până la un anumit punct. Celulele care au mers suficient de departe pe această cale încep să secrete o substanță de semnalizare care împiedică celulele învecinate să se transforme în heterochisturi. Rezultatul este un fir cu un anumit raport bine definit de celule obișnuite și heterochisturi (de exemplu, 1:20), iar heterochisturile sunt situate aproximativ la o distanță egală unul de celălalt.

În opinia mea, a numi astfel de mecanisme de reglementare „concurență”, așa cum fac autorii articolului, nu este în întregime corect, accentul aici ar trebui să fie diferit. Neuronul nu primește niciun beneficiu personal din faptul că el este cel care va lua parte la memorare. În opinia mea, este mai potrivit să vorbim aici nu despre competiție, ci despre cooperarea reală în sine.

Dupa materiale: Jin-Hee Han, Steven A. Kushner, Adelaide P. Yiu, Christy J. Cole, Anna Matynia, Robert A. Brown, Rachael L. Neve, John F. Guzowski, Alcino J. Silva, Sheena A. Josselyn. Competiția neuronală și selecția în timpul formării memoriei 2007. V. 316. P. 457–460.