proekt1.com

Тайны мозга: как функционирует наша память и что влияет на её работу.

Загадка человеческой памяти является одной из ключевых научных задач XXI века, и ее решение потребует совместных усилий химиков, физиков, биологов, физиологов, математиков и специалистов из других областей науки. Хотя мы еще не достигли полного понимания механизмов работы памяти — того, что происходит с нами, когда мы "запоминаем", "забываем" и "вспоминаем", недавние важные открытия указывают на верное направление для дальнейших исследований.
Тайны мозга: как функционирует наша память и что влияет на её работу.

На сегодняшний день даже ответы на основные вопросы — как функционирует память и что она представляет собой во времени и пространстве — часто основаны только на гипотезах и предположениях. В отношении пространства до сих пор не совсем ясно, как память организована и где именно в мозге она расположена. Научные данные предполагают, что ее элементы присутствуют повсюду, в каждой области нашего «серого вещества». Более того, одна и та же информация может записываться в память в различных местах.

Например, установлено, что пространственная память (когда мы запоминаем новую обстановку — комнату, улицу, пейзаж) связана с областью мозга, известной как гиппокамп. Когда мы пытаемся извлечь из памяти эту обстановку, скажем, через десять лет, она уже будет извлечена из совершенно другой зоны. Да, память может перемещаться внутри мозга, и этот тезис лучше всего иллюстрируется экспериментом, проведенным когда-то с цыплятами. В жизни только что вылупившихся цыплят важную роль играет импринтинг — мгновенное обучение (а запись в память — это и есть обучение). Например, цыпленок видит большой движущийся объект и тут же «отпечатывает» в мозге: это мама-курица, нужно следовать за ней. Но если через пять дней удалить часть мозга, отвечающую за импринтинг, выясняется, что... запомненный навык никуда не делся. Он переместился в другую область, и это подтверждает, что для непосредственных результатов обучения существует одно хранилище, а для долговременного хранения — другое.

Психологи делят долговременную память человека на процедурную и декларативную. Первая включает базовые условные реакции, действия. Вторая – фактическую информацию, например имена, лица, даты, идеи Психологи разделяют долговременную память человека на процедурную и декларативную. Первая включает базовые условные реакции и действия. Вторая – фактическую информацию, например имена, лица, даты, идеи

Запоминаем с удовольствием

Но еще более удивительно, что такой четкой последовательности перемещения памяти из оперативной в постоянную, как это происходит в компьютере, в мозге не существует. Рабочая память, фиксирующая непосредственные ощущения, одновременно активирует и другие механизмы памяти — среднесрочную и долговременную. Однако мозг — это энергоемкая система, которая старается оптимизировать расходование своих ресурсов, включая память. Поэтому природа создала многоуровневую систему. Рабочая память быстро формируется и столь же быстро исчезает — для этого существует специальный механизм. А вот по-настоящему важные события записываются для долговременного хранения, и их важность подчеркивается эмоцией и отношением к информации.

На физиологическом уровне эмоция — это активация мощнейших биохимических модулирующих систем. Эти системы выделяют гормоны-медиаторы, изменяющие биохимию памяти в нужном направлении. Среди них можно отметить разнообразные гормоны удовольствия, названия которых напоминают не столько нейрофизиологию, сколько криминальную хронику: это морфины, опиоиды, каннабиноиды — наркотические вещества, вырабатываемые нашим организмом. В частности, эндоканнабиноиды генерируются прямо в синапсах — контактах нервных клеток. Они влияют на эффективность этих контактов и, таким образом, «поощряют» запись той или иной информации в человеческую память. Другие вещества из числа гормонов-медиаторов могут, наоборот, подавлять процесс перемещения данных из рабочей памяти в долговременную.

По мнению психологов, емкость долговременной памяти человека безгранична и сопоставима с количеством синапсов в мозге По мнению психологов, емкость долговременной памяти человека безгранична и сопоставима с количеством синапсов в мозге

Механизмы эмоционального, то есть биохимического подкрепления памяти в настоящее время активно изучаются. Проблема лишь в том, что лабораторные исследования подобного рода можно проводить только на животных, но сколько может рассказать нам о своих эмоциях лабораторная крыса?

Если мы что-то сохранили в памяти, то иногда приходит время эту информацию вспомнить, то есть извлечь из памяти. Но правильно ли это слово «извлечь»? Судя по всему, не совсем. Похоже, что механизмы памяти не извлекают информацию, а заново генерируют ее. Информации нет в этих механизмах, как нет в «железе» радиоприемника голоса или музыки. Однако с приемником все ясно — он обрабатывает и преобразует принимаемый на антенну электромагнитный сигнал. Что за «сигнал» обрабатывается при извлечении памяти, где и как хранятся эти данные, пока сказать сложно. Однако уже известно, что при воспоминании память переписывается заново, модифицируется, или, по крайней мере, это происходит с некоторыми видами памяти.

Франко Маньяни, итальянский художник, стал известен благодаря работе своей фотографической памяти. Художник рисовал картины родного города Понтито, который покинул в детстве. Спустя десятилетия он по памяти воспроизводил мельчайшие детали домов и улиц Франко Маньяни, итальянский художник, стал известен благодаря работе своей фотографической памяти. Художник рисовал картины родного города Понтито, который покинул в детстве. Спустя десятилетия он по памяти воспроизводил мельчайшие детали домов и улиц

Не электричество, но химия

В поисках ответа на вопрос, как можно модифицировать или даже стереть память, в последние годы были сделаны важные открытия, и появился целый ряд работ, посвященных «молекуле памяти».

На самом деле такую молекулу или хотя бы некий материальный носитель мысли и памяти пытались выделить уже около двухсот лет, но без особого успеха. В конечном итоге нейрофизиологи пришли к выводу, что ничего специфического для памяти в мозге нет: есть 100 миллиардов нейронов, есть 10 квадрильонов связей между ними, и где-то там, в этой космической сети единообразно закодированы и память, и мысли, и поведение. Проводились попытки заблокировать отдельные химические вещества в мозге, что приводило к изменениям в памяти, но также и к изменениям всей работы организма. И только в 2006 году появились первые работы о биохимической системе, которая, похоже, очень специфична именно для памяти. Ее блокада не вызывала никаких изменений ни в поведении, ни в способности к обучению — только потерю части памяти. Например, памяти об обстановке, если блокатор был введен в гиппокамп. Или об эмоциональном шоке, если блокатор вводился в амигдалу. Обнаруженная биохимическая система представляет собой белок, фермент под названием протеинкиназа М-зета, который контролирует другие белки.

Молекула работает в месте синаптического контакта — контакта между нейронами мозга. Здесь необходимо сделать важное отступление и пояснить специфику этих самых контактов. Мозг часто сравнивают с компьютером, и поэтому многие считают, что связи между нейронами, которые создают все то, что мы называем мышлением и памятью, имеют чисто электрическую природу. Однако это не так. Язык синапсов — химия, здесь одни выделяемые молекулы, как ключ с замком, взаимодействуют с другими молекулами (рецепторами), и только потом начинаются электрические процессы. Эффективность и пропускная способность синапса зависят от того, сколько конкретных рецепторов будет доставлено по нервной клетке к месту контакта.

Белок с особыми свойствами

Протеинкиназа М-зета как раз контролирует доставку рецепторов по синапсу и таким образом увеличивает его эффективность. Когда эти молекулы одновременно активируются в десятках тысячах синапсов, происходит перенаправление сигналов, и общие свойства некоторой сети нейронов изменяются. Все это мало говорит нам о том, каким образом в этой перенаправлении закодированы изменения в памяти, но достоверно известно одно: если протеинкиназу М-зета заблокировать, память исчезнет, поскольку те химические связи, которые ее поддерживают, работать не будут. У вновь открытой «молекулы» памяти есть ряд интереснейших особенностей.