Stále si pamatuji akční film „Johnny the Mnemonic“. Tam K. Reeves implantoval do mozku flash disk a nahrál tam neměřená množství informací. Jak skvělé je zapamatovat si všechno! Ale Sherlock Holmes nazval paměť - podkroví. Pokud tam všechno hodíte a uložíte jej na mnoho let, nebude možné ho tam rychle najít a možná to nebude fungovat vůbec. Proto si pamatoval jen to, co ve své práci potřeboval.
Dnes může i odpověď na základní otázku - co je paměť v čase a prostoru - spočívat hlavně v hypotézách a předpokladech. Pokud mluvíme o vesmíru, pak stále není příliš jasné, jak je paměť organizována a kde přesně se nachází v mozku. Vědecké údaje naznačují, že její prvky jsou přítomny všude, v každé z oblastí naší „šedé hmoty“.
Navíc lze jednu a tutéž, zdánlivě, informaci zapsat do paměti na různých místech.
Například bylo zjištěno, že prostorová paměť (když si vzpomínáme na určité prostředí poprvé - místnost, ulice, krajina), je spojena s oblastí mozku zvanou hippocampus. Když se pokusíme dostat tuto situaci z naší paměti, řekněme, o deset let později, bude tato paměť již extrahována z úplně jiné oblasti. Ano, paměť se může pohybovat v mozku a tato práce je nejlépe ilustrována experimentem, který se jednou uskutečnil u kuřat. Potisk hraje důležitou roli v životě nově vylíhnutých kuřat - okamžité učení (a ukládání paměti se učí). Například, kuře vidí velký pohybující se objekt a okamžitě "otiskuje" v mozku: toto je kuřecí matka, musíte ji následovat. Ale pokud se po pěti dnech z mozku odstraní část mozku zodpovědná za otisk, ukáže se, že … zapamatovaná dovednost nikam neodešla. Přesunula se do jiné oblasti, což dokazuje, že existuje jedno úložiště pro okamžité výsledky učení a druhé pro dlouhodobé skladování.
Pamatujeme si s potěšením
Je však ještě překvapivější, že mozek nemá tak jasnou posloupnost pohybu paměti od operační k trvalé, jak se to děje v počítači. Pracovní paměť, která zaznamenává okamžité pocity, současně spouští další paměťové mechanismy - střednědobé a dlouhodobé. Mozek je však energeticky náročný systém, a proto se snaží optimalizovat využití svých zdrojů, včetně paměti. Příroda proto vytvořila vícestupňový systém. Pracovní paměť se rychle utváří a stejně rychle se ničí - na to existuje zvláštní mechanismus. Pro dlouhodobé skladování se však zaznamenávají skutečně důležité události, zatímco jejich význam je zdůrazňován emocemi, přístupem k informacím.
Propagační video:
Na fyziologické úrovni je emoce aktivací nejsilnějších biochemických modulačních systémů. Tyto systémy uvolňují mediátory hormonů, které mění biochemii paměti správným směrem. Mezi nimi jsou například různé hormony pro potěšení, jejichž jména připomínají tolik neurofyziologii jako kriminální kronika: jedná se o morfiny, opioidy, kanabinoidy - tj. Drogy produkované naším tělem. Zejména endocannabinoidy jsou generovány přímo při synapsích - kontaktech nervových buněk. Ovlivňují účinnost těchto kontaktů, a tak „povzbuzují“záznam této nebo té informace do paměti. Naopak jiné látky z řady mediátorů hormonů mohou naopak potlačit proces přenosu dat z pracovní paměti do dlouhodobé paměti.
Mechanismy emoční, tj. Posílení biochemické paměti se nyní aktivně studují. Jediným problémem je, že laboratorní výzkum tohoto druhu lze provádět pouze na zvířatech, ale kolik nám může laboratorní krysa říct o svých emocích?
Pokud jsme něco uložili do naší paměti, pak někdy nastal čas si tuto informaci zapamatovat, to znamená extrahovat ji z paměti. Je však slovo „extrakt“správné? Zjevně ne moc. Zdá se, že paměťové mechanismy nenačítají informace, ale regenerují je. V těchto mechanismech nejsou žádné informace, stejně jako v „hardwaru“rozhlasového přijímače není žádný hlas ani hudba. S přijímačem je ale vše jasné - zpracovává a převádí přijímaný elektromagnetický signál na anténu. Jaký druh „signálu“se zpracovává při extrahování paměti, kde a jak jsou tato data uložena, je stále velmi těžké říci. Je však již známo, že během vzpomínky je paměť přepisována, upravována nebo alespoň k tomu dochází u některých typů paměti.
Ne elektřina, ale chemie
Při hledání odpovědi na otázku, jak lze upravit nebo vymazat paměť, došlo v posledních letech k důležitým objevům a na „molekule paměti“se objevila řada děl.
Ve skutečnosti se pokusili izolovat takovou molekulu nebo alespoň nějaký materiální nosič myšlenky a paměti po dvě stě let, ale bez velkého úspěchu. Nakonec neurofyziologové dospěli k závěru, že v mozku není nic specifického: existuje 100 miliard neuronů, existuje mezi nimi 10 kvadrillionů a někde venku v této kosmické síti jsou paměť, myšlenky a chování jednotně kódovány. Byly učiněny pokusy blokovat určité chemické látky v mozku, což vedlo ke změně paměti, ale také ke změně celého fungování těla. Teprve v roce 2006 se objevily první práce na biochemickém systému, který se zdá být velmi specifický pro paměť. Její blokáda nezpůsobila žádnou změnu v chování ani schopnosti učení - pouze ztrátu části její paměti. Například vzpomínka na situaci,pokud byl blokátor injikován do hippocampu. Nebo emoční šok, pokud byl do amygdaly vstříknut blokátor. Nalezený biochemický systém je protein, enzym nazývaný protein kináza M-zeta, který řídí jiné proteiny.
Jeden z hlavních problémů neurofyziologie - neschopnost provádět pokusy na lidech. Avšak iu primitivních zvířat jsou základní paměťové mechanismy podobné těm našim.
Molekula pracuje v místě synaptického kontaktu - kontaktu neuronů v mozku. Zde musíme udělat jednu důležitou odbočku a vyjasnit specifika těchto kontaktů. Mozek je často přirovnáván k počítači, a proto si mnoho lidí myslí, že spojení mezi neurony, které vytvářejí vše, čemu říkáme myšlení a paměť, jsou čistě elektrické povahy. Ale není tomu tak. Jazykem synapsí je chemie, zde některé sekretované molekuly, jako klíč se zámkem, interagují s jinými molekulami (receptory) a teprve poté začínají elektrické procesy. Účinnost a vysoká propustnost synapse závisí na tom, kolik specifických receptorů bude dodáno nervovou buňkou na místo kontaktu.
Protein se zvláštními vlastnostmiProtein kináza M-zeta pouze řídí dodávání receptorů do synapse, a tak zvyšuje jeho účinnost. Když jsou tyto molekuly zapnuty současně v desítkách tisíc synapsí, dojde k přesměrování signálu a změní se obecné vlastnosti určité sítě neuronů. To vše nám říká málo o tom, jak jsou v tomto přesměrování kódovány změny paměti, ale jedna věc je jistá: pokud je proteinová kináza M-zeta blokována, bude paměť vymazána, protože chemické vazby, které ji poskytují, nebudou fungovat. Nově objevená „molekula“paměti má řadu zajímavých funkcí.
Zaprvé, je schopen se reprodukovat samy. Pokud se v důsledku učení (tj. Získávání nových informací) vytvoří v synapse určitý doplněk ve formě určitého množství proteinové kinázy M-zeta, pak toto množství může tam zůstat po velmi dlouhou dobu, navzdory skutečnosti, že se tato proteinová molekula za tři až čtyři dny rozkládá. Molekula nějak mobilizuje zdroje buňky a zajišťuje syntézu a dodávání nových molekul na místo synaptického kontaktu, aby nahradila ty, které zůstaly.
Za druhé, jedním z nejzajímavějších rysů proteinové kinázy M-zeta je její blokování. Když vědci potřebovali získat látku pro experimenty blokující paměťovou „molekulu“, jednoduše „přečetli“část svého genu, která kóduje její vlastní peptidový blokátor, a syntetizovali ji. Tento blokátor však nikdy není produkován samotnou buňkou a za jakým účelem evoluce opustila svůj kód v genomu, není jasné.
Třetím důležitým rysem molekuly je to, že jak ona, tak její blokátor mají téměř identický vzhled pro všechny živé bytosti s nervovým systémem. To ukazuje, že v osobě proteinové kinázy M-zeta se zabýváme nejstarším adaptivním mechanismem, na kterém je postavena lidská paměť.
Proteinová kináza M-zeta samozřejmě není „molekula paměti“v tom smyslu, že ji vědci v minulosti doufali, že ji najdou. Nejedná se o hmotný nosič zapamatovaných informací, ale zjevně funguje jako klíčový regulátor účinnosti spojení v mozku, iniciuje vznik nových konfigurací v důsledku učení.
Vytvořit kontakt
Nyní experimenty s blokátory protein kinázy M-zeta mají v jistém smyslu charakter „střelby napříč oblastí“. Látka se vstřikuje do určitých částí mozku experimentálních zvířat pomocí velmi tenké jehly, a tak okamžitě vypíná paměť ve velkých funkčních blocích. Hranice pronikání blokátorů nejsou vždy jasné, stejně jako jeho koncentrace v oblasti místa zvoleného jako cíl. Výsledkem je, že ne všechny experimenty v této oblasti přinášejí jednoznačné výsledky.
Skutečné pochopení procesů probíhajících v paměti může být zajištěno prací na úrovni jednotlivých synapsí, ale to vyžaduje cílené dodání blokátoru do kontaktu mezi neurony. Dnes to není možné, ale protože takový úkol stojí před vědou, objeví se dříve či později nástroje pro jeho řešení. Zvláštní naděje jsou připoutány k optogenetice. Bylo zjištěno, že buňka, ve které je zabudována schopnost syntetizovat protein citlivý na světlo pomocí metod genetického inženýrství, může být řízena pomocí laserového paprsku. A pokud takové manipulace na úrovni živých organismů dosud nebyly provedeny, něco podobného se již děje na základě kultivovaných buněčných kultur a výsledky jsou velmi působivé.
Autor - doktor biologických věd, korespondent člen Ruské akademie věd, profesor, ředitel IVNDiNF RAS