Muistan edelleen toimintaelokuvan "Johnny the Mnemonic". Siellä K. Reeves istutti muistitikun aivoihin ja latasi sinne mittaamattomia määriä tietoa. Kuinka hienoa on muistaa kaikki! Mutta Sherlock Holmes kutsui muistia - ullakkoa. Jos heität kaiken sinne ja varastoit sen monien vuosien ajan, niin on mahdotonta löytää sitä sieltä nopeasti, ja ehkä se ei toimi ollenkaan. Siksi hän muisti vain sen, mitä hän tarvitsi työssään.
Nykyään jopa vastaus peruskysymykseen - mikä on muisti ajassa ja tilassa - voi koostua pääasiassa hypoteeseista ja oletuksista. Jos puhumme avaruudesta, ei vieläkään ole kovin selvää, kuinka muisti on järjestetty ja missä se aivoissa sijaitsee. Tieteellisten tietojen mukaan sen elementtejä on läsnä kaikkialla, kaikilla "harmaan aineemme" alueilla.
Lisäksi yksi ja sama, näennäisesti, tieto voidaan kirjoittaa muistiin eri paikoissa.
Esimerkiksi on todettu, että tilamuisti (kun muistamme tietyn ympäristön ensimmäistä kertaa - huone, katu, maisema) liittyy aivojen alueeseen, jota kutsutaan hippokampukseksi. Kun yritämme poistaa tämän tilanteen muististamme, esimerkiksi kymmenen vuotta myöhemmin, silloin tämä muisti poistetaan jo aivan toiselta alueelta. Kyllä, muisti voi liikkua aivojen sisällä, ja tätä väitöskirjaa kuvaa parhaiten kokeilu, joka on tehty kanojen kanssa. Jäljennöksellä on tärkeä merkitys vastahautuneiden kanojen elämässä - välitön oppiminen (ja muistin sijoittaminen on oppimista). Esimerkiksi kana näkee suuren liikkuvan esineen ja "painaa" heti aivoihin: tämä on äiti-kana, sinun on seurattava häntä. Mutta jos viiden päivän kuluttua aivojen osa, joka on vastuussa jäljennöksestä, poistetaan kanasta, käy ilmi, että … muisteltu taito ei ole mennyt minnekään. Se on muuttanut toiselle alueelle, ja tämä osoittaa, että välittömässä oppimistuloksessa on yksi säilytystila ja toinen pitkäaikaista säilytystä varten.
Muistamme mielellämme
Mutta vielä yllättävää on, että aivoilla ei ole niin selkeää muistin liikkumisen järjestystä toiminnallisesta pysyvään, kuten tapahtuu tietokoneessa. Välittömiä tuntemuksia tallentava työmuisti laukaisee samanaikaisesti myös muita muistimekanismeja - keskipitkällä ja pitkällä aikavälillä. Mutta aivot ovat energiaintensiivisiä ja siksi yrittävät optimoida resurssiensa, mukaan lukien muisti, käytön. Siksi luonto on luonut monivaiheisen järjestelmän. Työmuisti muodostuu nopeasti ja tuhoutuu yhtä nopeasti - tähän on erityinen mekanismi. Mutta todella tärkeitä tapahtumia kirjataan pitkäaikaista varastointia varten, kun taas niiden tärkeyttä korostaa tunne, asenne tietoon.
Mainosvideo:
Fysiologisella tasolla tunne on tehokkaimpien biokemiallisten modulaatiojärjestelmien aktivointi. Nämä järjestelmät vapauttavat hormonit-välittäjät, jotka muuttavat muistin biokemiaa oikeaan suuntaan. Niiden joukossa on esimerkiksi erilaisia nautintohormoneja, joiden nimet eivät muistuta niinkään neurofysiologiasta kuin rikollisesta kroonikasta: nämä ovat morfiinit, opioidit, kannabinoidit - eli kehomme tuottamat lääkkeet. Erityisesti endokannabinoideja syntyy suoraan synapsissa - hermosolujen kosketuksissa. Ne vaikuttavat näiden kontaktien tehokkuuteen ja siten "kannustavat" tallentamaan tämä tai tuo tieto muistiin. Muut hormonivälittäjien joukosta peräisin olevat aineet voivat päinvastoin estää tiedonsiirtoprosessin työmuistista pitkäaikaiseen muistiin.
Emotionaalisen eli biokemiallisen muistin vahvistamisen mekanismeja tutkitaan nyt aktiivisesti. Ainoa ongelma on, että tällaista laboratoriotutkimusta voidaan suorittaa vain eläimille, mutta kuinka paljon laboratoriorotta voi kertoa meille tunteistaan?
Jos olemme tallentaneet jotain muistiin, niin joskus on aika muistaa nämä tiedot eli purkaa se muistista. Mutta onko sana "ote" oikea? Ilmeisesti ei kovin paljon. Näyttää siltä, että muistimekanismit eivät nouta tietoa, vaan uudistavat sen. Näissä mekanismeissa ei ole tietoa, aivan kuten radiovastaanottimen "laitteistossa" ei ole ääntä tai musiikkia. Mutta kaikki on selvää vastaanottimen kanssa - se käsittelee ja muuntaa vastaanotetun sähkömagneettisen signaalin antenniksi. Millaista "signaalia" prosessoidaan muistin purkamisen yhteydessä, missä ja miten nämä tiedot tallennetaan, on edelleen erittäin vaikea sanoa. On kuitenkin jo tiedossa, että muistamisen aikana muisti kirjoitetaan, muokataan tai ainakin näin tapahtuu tietyntyyppisillä muistilla.
Ei sähkö, vaan kemia
Viime vuosina on tehty tärkeitä löytöjä etsittäessä vastausta kysymykseen siitä, miten muistia voidaan muuttaa tai jopa poistaa, ja "muistimolekyyliin" on ilmestynyt useita teoksia.
Itse asiassa he ovat yrittäneet eristää tällaisen molekyylin tai ainakin jonkin ajatuksen ja muistin materiaalikantajan kahdensadan vuoden ajan, mutta ilman suurta menestystä. Lopulta neurofysiologit tulivat siihen johtopäätökseen, että aivoissa ei ole mitään erityistä muistille: siellä on 100 miljardia neuronia, niiden välillä on 10 neliömetriä yhteyksiä, ja jossain siellä, tässä kosmisessa mittakaavassa olevassa verkossa, muisti, ajatukset ja käyttäytyminen koodataan tasaisesti. Tiettyjä aivojen kemikaaleja on yritetty estää, ja tämä on johtanut muutokseen muistissa, mutta myös muutokseen koko kehon toiminnassa. Vasta vuonna 2006 ilmestyivät ensimmäiset biokemiallista järjestelmää käsittelevät työt, jotka näyttävät olevan erityisen muistia varten. Hänen tukkeutumisensa ei aiheuttanut muutoksia käyttäytymisessä tai oppimiskyvyssä - vain osan muistin menettämisestä. Esimerkiksi tilanteen muisti,jos esto on injektoitu hippokampukseen. Tai emotionaalinen sokki, jos estäjä injektoitiin amygdalaan. Löydetty biokemiallinen järjestelmä on proteiini, entsyymi, nimeltään proteiinikinaasi M-Zeta, joka säätelee muita proteiineja.
Yksi neurofysiologian pääongelmista - kyvyttömyys tehdä kokeita ihmisillä. Kuitenkin jopa primitiivisissä eläimissä perusmuistomekanismit ovat samanlaisia kuin meidän.
Molekyyli toimii synaptisen kosketuksen - aivojen hermosolujen välisen kosketuksen - paikassa. Tässä meidän on tehtävä yksi tärkeä poikkeama ja selvennettävä näiden juuri kontaktien erityispiirteitä. Aivot verrataan usein tietokoneeseen, ja siksi monet ihmiset ajattelevat, että hermosolujen väliset yhteydet, jotka luovat kaiken, mitä kutsumme ajatteluksi ja muistoksi, ovat luonteeltaan puhtaasti sähköisiä. Mutta näin ei ole. Synapsien kieli on kemia, tässä jotkut eritetyt molekyylit, kuten lukkoavain, ovat vuorovaikutuksessa muiden molekyylien (reseptoreiden) kanssa ja vasta sitten alkavat sähköiset prosessit. Synapsin tehokkuus ja korkea läpäisykyky riippuvat siitä, kuinka monta spesifistä reseptoria kuljetetaan hermosolun kautta kosketuskohtaan.
Proteiini, jolla on erityisiä ominaisuuksiaProteiinikinaasi M-beeta vain ohjaa reseptoreiden kuljettamista synapsiin ja lisää siten sen tehokkuutta. Kun nämä molekyylit otetaan käyttöön samanaikaisesti kymmenissä tuhansissa synapsissa, tapahtuu signaalin uudelleenreititys ja tietyn neuroniverkon yleiset ominaisuudet muuttuvat. Kaikki tämä kertoo meille vähän siitä, kuinka muistimuutokset koodataan tässä uudelleenreitityksessä, mutta yksi asia on varma: jos proteiinikinaasi M-beeta estetään, muisti tyhjennetään, koska sitä tarjoavat kemialliset sidokset eivät toimi. Äskettäin löydetyllä muistin "molekyylillä" on useita mielenkiintoisia piirteitä.
Ensinnäkin se kykenee itsensä lisääntymään. Jos oppimisen (ts. Uuden tiedon hankkimisen) seurauksena synapsissa muodostuu tietty lisäaine tietyn määrän proteiinikinaasi M-Zetaa muodossa, niin tämä määrä voi pysyä siellä hyvin kauan, huolimatta siitä, että tämä proteiinimolekyyli hajoaa kolmesta neljään vuorokautta. Jotenkin molekyyli liikuttaa solun resursseja ja varmistaa uusien molekyylien synteesin ja toimittamisen synaptisen kosketuksen paikkaan jäljellä olevien korvaamiseksi.
Toiseksi, yksi mielenkiintoisimmista M-zeeta-proteiinikinaasin ominaisuuksista on sen estäminen. Kun tutkijoiden piti hankkia ainetta kokeisiin muistin "molekyylin" estämiseksi, he yksinkertaisesti "lukevat" hänen geenin osan, joka koodaa omaa peptidisalpaajaa, ja syntetisoivat sen. Solu itse ei kuitenkaan koskaan tuota tätä estäjää, ja mihin tarkoitukseen evoluutio jätti koodinsa genomiin, on epäselvää.
Kolmas tärkeä ominaisuus molekyylistä on, että sekä sillä että sen estäjällä on melkein identtinen ulkonäkö kaikille hermojärjestelmän eläville asioille. Tämä osoittaa, että proteiinikinaasi M-beeta-henkilössä on kyse vanhimmasta adaptiivisesta mekanismista, johon ihmisen muisti rakentuu.
Tietenkin, proteiinikinaasi M-beeta ei ole "muistimolekyyli" siinä mielessä, josta aiemmat tutkijat toivoivat löytävänsä sen. Se ei ole tallennetun tiedon olennainen kantaja, mutta toimii tietysti aivojen yhteyksien tehokkuuden tärkeänä säätelijänä, aloittaa uusien kokoonpanojen syntymisen oppimisen tuloksena.
Ota yhteyttä
Nyt kokeilla proteiinikinaasi-M-beeta-salpaajan kanssa on jossain mielessä "ampuminen koko alueen" luonne. Aine injektoidaan koe-eläinten tiettyihin aivojen osiin erittäin ohuen neulan avulla ja siten sammuttaa muistin välittömästi suurissa toiminnallisissa lohkoissa. Estäjän tunkeutumisen rajat eivät aina ole selkeät, samoin kuin sen pitoisuus kohteelle valitun alueen alueella. Tämän seurauksena kaikki tämän alan kokeet eivät tuota yksiselitteisiä tuloksia.
Todellisen ymmärryksen muistissa tapahtuvista prosesseista voidaan saada tekemällä työtä yksittäisten synapsien tasolla, mutta tämä vaatii estoaineen kohdennettua toimittamista kosketukseen neuronien välillä. Nykyään se on mahdotonta, mutta koska tällainen tehtävä on edessään tiedettä, ennemmin tai myöhemmin sen ratkaisun välineet ilmestyvät. Optogenetiikkaan kiinnitetään erityisiä toiveita. On todettu, että solua, johon kyky syntetisoida valoherkkä proteiini on rakennettu geeniteknisillä menetelmillä, voidaan ohjata lasersäteellä. Ja jos tällaisia manipulointeja elävien organismien tasolla ei ole vielä suoritettu, jotain vastaavaa tehdään jo kasvaneiden soluviljelmien perusteella, ja tulokset ovat erittäin vaikuttavia.
Kirjoittaja - biotieteiden tohtori, Venäjän tiedeakatemian vastaava jäsen, professori, IVNDiNF RAS: n johtaja