Îmi amintesc în continuare filmul de acțiune „Johnny the Mnemonic”. Ke Reeves a implantat o unitate flash în creier și a încărcat acolo cantități nesemnate de informații. Ce mișto este să-ți amintești totul! Dar Sherlock Holmes a numit memorie - mansarda. Dacă arunci totul acolo și îl depozitezi mulți ani, atunci va fi imposibil să-l găsești rapid acolo și poate nu va funcționa deloc. Prin urmare, și-a amintit doar ce avea nevoie în activitatea sa.
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, atunci încă nu este foarte clar modul în care este organizată memoria și unde se află exact în creier. Datele științifice sugerează că elementele sale sunt prezente peste tot, în fiecare dintre domeniile „materiei noastre cenușii”.
Mai mult, se pare că una și aceeași informație poate fi scrisă în memorie în diferite locuri.
De exemplu, s-a stabilit că memoria spațială (atunci când ne amintim pentru un anumit mediu pentru prima dată - o cameră, stradă, peisaj) este asociată cu o regiune a creierului numită hipocamp. Când încercăm să scoatem această situație din memoria noastră, să zicem, zece ani mai târziu, atunci această memorie va fi deja extrasă dintr-o zonă complet diferită. Da, memoria se poate mișca în creier, iar această teză este ilustrată cel mai bine printr-un experiment efectuat odată cu puii. Amprenta joacă un rol important în viața puilor nou ecloși - învățarea instantanee (iar plasarea memoriei este învățarea). De exemplu, un pui vede un obiect mare în mișcare și imediat „imprime” în creier: acesta este un pui mamă, trebuie să o urmărești. Dar dacă după cinci zile, partea din creier responsabilă de imprimare este îndepărtată de pui, se dovedește că … abilitatea memorată nu a plecat nicăieri. S-a mutat într-o altă zonă și acest lucru dovedește că există un depozit pentru rezultatele învățării imediate și un altul pentru stocarea pe termen lung.
Ne amintim cu plăcere
Dar este și mai surprinzător faptul că creierul nu are o secvență atât de clară de mișcare a memoriei de la operațional la permanent, așa cum se întâmplă într-un computer. Memoria de lucru, care înregistrează senzații imediate, declanșează simultan alte mecanisme de memorie - pe termen mediu și pe termen lung. Creierul este însă un sistem consumator de energie și, prin urmare, încearcă să optimizeze utilizarea resurselor sale, inclusiv memoria. Prin urmare, natura a creat un sistem cu mai multe etape. Memoria de lucru este rapid formată și la fel de repede distrusă - există un mecanism special pentru aceasta. Dar evenimentele cu adevărat importante sunt înregistrate pentru stocarea pe termen lung, în timp ce importanța lor este accentuată de emoție, atitudine față de informație.
Video promotional:
La nivel fiziologic, emoția este activarea celor mai puternice sisteme de modulare biochimice. Aceste sisteme eliberează mediatori hormonali care schimbă biochimia memoriei într-o direcție bună. Printre aceștia, de exemplu, sunt diverși hormoni ai plăcerii, ale căror nume nu amintesc atât de neurofiziologia, ci de cronica criminală: acestea sunt morfinele, opioidele, canabinoizii - adică medicamentele produse de corpul nostru. În special, endocannabinoizii sunt generați direct la sinapsele - contactele celulelor nervoase. Acestea influențează eficiența acestor contacte și, astfel, „încurajează” înregistrarea acestor informații sau a celor din memorie. Alte substanțe din numărul de mediatori hormonali pot, dimpotrivă, să suprime procesul de transfer al datelor din memoria de lucru în memoria pe termen lung.
Mecanismele emoționale emoționale, adică consolidarea memoriei biochimice sunt acum studiate activ. Singura problemă este că cercetările de laborator de acest gen pot fi efectuate doar la animale, dar cât de mult ne poate spune un șobolan de laborator despre emoțiile sale?
Dacă am păstrat ceva în memoria noastră, atunci uneori vine timpul să ne amintim aceste informații, adică să le extragem din memorie. Dar este corect cuvântul „extract”? Aparent, nu foarte mult. Se pare că mecanismele de memorie nu preiau informațiile, ci le regenerează. Nu există informații în aceste mecanisme, la fel cum nu există nicio voce sau muzică în „hardware-ul” unui receptor radio. Dar totul este clar cu receptorul - prelucrează și transformă semnalul electromagnetic primit în antenă. Ce fel de „semnal” este procesat la extragerea memoriei, unde și cum sunt stocate aceste date, este încă foarte greu de spus. Cu toate acestea, se știe deja că în timpul amintirii, 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 puteți modifica sau chiar șterge memoria, au fost făcute descoperiri importante în ultimii ani și au apărut o serie de lucrări pe „molecula de memorie”.
De fapt, au încercat să izoleze o astfel de moleculă, sau cel puțin un purtător material de gândire și memorie, timp 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 conexiuni de patru sferturi între ele și undeva acolo, în această rețea la scară cosmică, memoria, gândurile și comportamentul sunt uniform codificate. S-au încercat blocarea anumitor substanțe chimice din creier, iar acest lucru a dus la o schimbare a memoriei, dar și la o schimbare a întregii funcționări a corpului. Abia în 2006 au apărut primele lucrări la sistemul biochimic, ceea ce pare a fi foarte specific memoriei. Blocarea ei nu a provocat nicio schimbare în comportament sau în capacitatea de învățare - doar pierderea unei părți din memoria ei. De exemplu, memoria situației,dacă blocantul a fost injectat în hipocamp. Sau șoc emoțional dacă un blocant a fost injectat în amigdala. Sistemul biochimic găsit este o proteină, o enzimă numită proteina kinaza M-zeta, care controlează alte proteine.
Una dintre principalele probleme ale neurofiziologiei - incapacitatea de a efectua experimente pe oameni. Cu toate acestea, chiar și la animalele primitive, mecanismele de memorie de bază sunt similare cu ale noastre.
Molecula funcționează la locul contactului sinaptic - contactul dintre neuronii din creier. Aici trebuie să facem o digresiune importantă și să clarificăm 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 pur electrice. Dar nu este cazul. Limbajul sinapselor este chimia, aici unele molecule secretate, precum o cheie cu un blocaj, interacționează cu alte molecule (receptori) și abia atunci încep procesele electrice. Eficiența și randamentul ridicat al sinapsei depind de câți receptori specifici vor fi livrați prin intermediul celulei nervoase la locul de contact.
Proteine cu proprietăți specialeProteina kinaza M-zeta controlează doar administrarea receptorilor în sinapsă și crește astfel eficiența acestuia. Când aceste molecule sunt activate în același timp în zeci de mii de sinapse, are loc redirecționarea semnalului și se schimbă proprietățile generale ale unei anumite rețele de neuroni. Toate acestea ne povestesc puțin despre modul în care sunt codificate modificările memoriei în această redirecționare, dar un lucru este sigur: dacă proteina kinazei M-zeta este blocată, memoria va fi ștearsă, deoarece legăturile chimice care o furnizează 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 primirea de noi informații), în sinapsă se formează un anumit aditiv sub forma unei anumite cantități de proteine kinaza M-zeta, atunci această cantitate poate rămâne acolo foarte mult timp, în ciuda faptului că această moleculă proteică se descompune în trei până la patru zile. Cumva, molecula mobilizează resursele celulei și asigură sinteza și livrarea de noi molecule la locul contactului sinaptic pentru a le înlocui pe cele care au rămas.
În al doilea rând, una dintre cele mai interesante caracteristici ale proteinei kinazei M-zeta este blocarea acesteia. Când cercetătorii au avut nevoie să obțină o substanță pentru experimente privind blocarea „moleculei” de memorie, pur și simplu „au citit” secțiunea genei sale, care codifică propriul ei blocant peptidic și a sintetizat-o. Cu toate acestea, acest blocant nu este niciodată produs de celula însăși și în ce scop evoluția a lăsat codul său în genom nu este clar.
A treia caracteristică importantă a moleculei este aceea că atât ea, cât și blocantul ei au un aspect aproape identic pentru toate lucrurile vii cu un sistem nervos. Acest lucru indică faptul că la persoana proteinei kinazei M-zeta avem de-a face cu cel mai vechi mecanism de adaptare, pe care este construită memoria umană.
Desigur, proteina kinazei 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, în mod evident, acționează ca un regulator cheie al eficacității conexiunilor din creier, inițiază apariția de noi configurații ca urmare a învățării.
Faceți contact
Acum experimentele cu blocantul proteinei kinazei M-zeta au într-un anumit sens caracterul de „împușcare în toată zona”. Substanța este injectată în anumite părți ale creierului animalelor experimentale cu ajutorul unui ac foarte subțire și, astfel, stinge memoria imediat în blocuri funcționale mari. Limitele pătrunderii 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 adevărată înțelegere a proceselor care apar în memorie poate fi oferită prin muncă la nivelul sinapselor individuale, dar acest lucru necesită o livrare țintită a unui blocant în contact între neuroni. Astăzi este imposibil, dar din moment ce o astfel de sarcină se confruntă cu știința, mai devreme sau mai târziu instrumentele pentru soluția ei vor apărea. Speranțele speciale sunt fixate pe optogenetică. S-a stabilit că o celulă în care capacitatea de a sintetiza o proteină sensibilă la lumină este încorporată prin metode de inginerie genetică poate fi controlată folosind un fascicul laser. Și dacă astfel de manipulări la nivelul organismelor vii nu au fost încă efectuate, ceva similar se face deja pe baza culturilor de celule crescute, iar rezultatele sunt foarte impresionante.
Autor - Doctor în științe biologice, membru corespondent al Academiei Ruse de Științe, profesor, director al RAS IVNDiNF
