Μνήμη: νευροχημικοί μηχανισμοί μνήμης

Αν και οι μοριακοί μηχανισμοί της λειτουργίας της ενιαίας νευρικών κυττάρων μελετήθηκε σε πολλές εκφάνσεις της και τυποποιούνται αρχές της ενδονευρωνικά δεσμούς, είναι ακόμα ασαφές πώς οι μοριακές ιδιότητες των νευρώνων παρέχουν αποθήκευση, αναπαραγωγή και ανάλυση των πληροφοριών - μνήμης.

Το γεγονός ότι η αποκτηθείσα γνώση (καθώς και τις ηθικές αρχές) δεν κληρονομούνται, και οι νέες γενιές πρέπει να τα μάθουν και πάλι, δείχνει ότι η μάθηση είναι μια διαδικασία δημιουργίας νέων interneuron επικοινωνιών και την αποθήκευση των πληροφοριών που παρέχονται από την ικανότητα του εγκεφάλου να αναπαράγουν αυτούς τους συνδέσμους ως αναγκαία (για την ενεργοποίηση τους). Ωστόσο, η σύγχρονη νευροχημεία δεν είναι ακόμη σε θέση να παράσχει μια σταθερή θεωρία που περιγράφει πώς λαμβάνει χώρα η ανάλυση των παραγόντων του εξωτερικού κόσμου στον ζωντανό εγκέφαλο. Κάποιος μπορεί μόνο να περιγράψει τα προβλήματα που εργάζονται οι επιστήμονες από διαφορετικούς τομείς της νευροβιολογίας εντατικά.

Σχεδόν όλα τα είδη ζώων είναι σε θέση να αναλύουν τις αλλαγές στο εξωτερικό περιβάλλον σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό και να ανταποκρίνονται επαρκώς σε αυτά. Στην περίπτωση αυτή, η επαναλαμβανόμενη αντίδραση του σώματος σε εξωτερικές επιδράσεις είναι συχνά διαφορετική από την πρώτη σύγκρουση. Αυτή η παρατήρηση δείχνει ότι τα ζωντανά συστήματα έχουν τη δυνατότητα να μάθουν. Έχουν μνήμη που διατηρεί την προσωπική εμπειρία του ζώου, η οποία δημιουργεί συμπεριφορικές αντιδράσεις και μπορεί να διαφέρει από την εμπειρία άλλων ατόμων.

Η βιολογική μνήμη είναι διαφορετική. Είναι εγγενές όχι μόνο στα εγκεφαλικά κύτταρα. Η μνήμη του ανοσοποιητικού συστήματος, για παράδειγμα, για μεγάλο χρονικό διάστημα (συχνά για τη ζωή) διατηρεί πληροφορίες σχετικά με το ξένο αντιγόνο μία φορά στο σώμα. Όταν ξανακερδίζετε, το ανοσοποιητικό σύστημα ενεργοποιεί μια αντίδραση αντισωμάτων που σας επιτρέπει να νικήσετε γρήγορα και αποτελεσματικά τη λοίμωξη. Ωστόσο, το ανοσοποιητικό σύστημα «ξέρει» πώς να ανταποκρίνεται σε έναν γνωστό παράγοντα και όταν συναντά έναν άγνωστο παράγοντα, πρέπει να αναπτύξει εκ νέου μια στρατηγική συμπεριφοράς. Το νευρικό σύστημα, σε αντίθεση με το ανοσοποιητικό σύστημα, μπορεί να εκπαιδευτεί ώστε να δημιουργήσει μια στρατηγική συμπεριφοράς υπό τις νέες συνθήκες, βασισμένη στην «εμπειρία ζωής», η οποία καθιστά δυνατή την ανάπτυξη αποτελεσματικής απάντησης σε ένα άγνωστο ερέθισμα.

Τα βασικά ερωτήματα που πρέπει να απαντηθούν στη μελέτη των μοριακών μηχανισμών της μνήμης είναι: ποιες μεταβολικές μεταβολές συμβαίνουν στους νευρώνες όταν συναντώνται με ένα εξωτερικό ερέθισμα, οι οποίες επιτρέπουν τη διατήρηση της αποθηκευμένης πληροφορίας για ένα ορισμένο (μερικές φορές μεγάλο) χρονικό διάστημα. σε ποια μορφή αποθηκεύονται οι ληφθείσες πληροφορίες. πώς αναλύεται;

Στη διαδικασία της ενεργού μάθησης, που συμβαίνει σε νεαρή ηλικία, υπάρχουν αλλαγές στη δομή των νευρώνων, η πυκνότητα των συναπτικών επαφών αυξάνεται, η αναλογία νευρογλοιακών και νευρικών κυττάρων αυξάνεται. Είναι δύσκολο να γίνει διάκριση μεταξύ της διαδικασίας ωρίμανσης του εγκεφάλου και των δομικών αλλαγών, που είναι μοριακοί φορείς της μνήμης. Ωστόσο, είναι σαφές ότι για την πλήρη ανάπτυξη της νοημοσύνης είναι απαραίτητο να επιλυθούν τα καθήκοντα του εξωτερικού περιβάλλοντος (να θυμηθούμε το φαινόμενο του Mowgli ή τα προβλήματα προσαρμογής στη ζωή των ζώων που καλλιεργούνται σε αιχμαλωσία).

Το τελευταίο τέταρτο του XX αιώνα. έγιναν προσπάθειες να μελετηθούν λεπτομερώς τα μορφολογικά χαρακτηριστικά του εγκεφάλου του Α. Αϊνστάιν. Ωστόσο, το αποτέλεσμα ήταν μάλλον απογοητευτικό - δεν αποκαλύφθηκαν χαρακτηριστικά που να το διακρίνουν από τον μέσο σύγχρονο εγκέφαλο. Η μόνη εξαίρεση ήταν μια ορισμένη (ασήμαντη) περίσσεια της αναλογίας νευρογλοιακών και νευρικών κυττάρων. Αυτό σημαίνει ότι οι μοριακές διαδικασίες της μνήμης δεν αφήνουν ορατά ίχνη στα νευρικά κύτταρα;

Από την άλλη πλευρά, έχει καθιερωθεί εδώ και πολύ καιρό ότι οι αναστολείς σύνθεσης DNA δεν επηρεάζουν τη μνήμη, ενώ οι αναστολείς της μεταγραφής και της μετάφρασης βλάπτουν τις διαδικασίες μνήμης. Μήπως αυτό σημαίνει ότι ορισμένες πρωτεΐνες στους εγκεφαλικούς νευρώνες είναι φορείς μνήμης;

Η οργάνωση του εγκεφάλου είναι τέτοια ώστε οι κύριες λειτουργίες που συνδέονται με την αντίληψη των εξωτερικών σημάτων και των αντιδράσεων τους (για παράδειγμα με κινητική αντίδραση) εντοπίζονται σε ορισμένα μέρη του εγκεφαλικού φλοιού. Στη συνέχεια, η ανάπτυξη των αποκτώμενων αντιδράσεων (conditioned reflexes) θα πρέπει να είναι ένα "κλείσιμο των δεσμών" μεταξύ των αντίστοιχων κέντρων του φλοιού. Η πειραματική βλάβη σε αυτό το κέντρο πρέπει να καταστρέψει τη μνήμη αυτού του αντανακλαστικού.

Ωστόσο, η πειραματική νευροφυσιολογία έχει συσσωρεύσει πολλές αποδείξεις ότι η μνήμη των αποκτώμενων δεξιοτήτων διανέμεται σε διαφορετικά μέρη του εγκεφάλου και δεν συγκεντρώνεται μόνο στην περιοχή που είναι υπεύθυνη για την εν λόγω λειτουργία. Πειράματα με μερική παραβίαση του φλοιού σε αρουραίους εκπαιδευμένους να περιηγηθείτε στο λαβύρινθο, σε έδειξαν ότι ο χρόνος που απαιτείται για να αποκατασταθεί η διαταραγμένη ικανότητα ανάλογη με τον όγκο της καταστροφής και δεν εξαρτάται από τον εντοπισμό του.

Πιθανώς, η παραγωγή στην ανάλυση της συμπεριφοράς λαβύρινθο περιλαμβάνει μια ποικιλία παραγόντων (όσφρησης, γεύσης, οπτικές) και οι περιοχές του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνες για την ανάλυση αυτή μπορεί να βρίσκεται σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου. Έτσι, αν και για κάθε στοιχείο της συμπεριφορικής απόκρισης υπάρχει ένα συγκεκριμένο τμήμα του εγκεφάλου, η γενική αντίδραση πραγματοποιείται όταν αλληλεπιδρά. Παρ 'όλα αυτά, στον εγκέφαλο, βρέθηκαν τμήματα των οποίων η λειτουργία σχετίζεται άμεσα με τις διαδικασίες μνήμης. Είναι ένας ιππόκαμπος και ένα αμυγδαλοειδές σύμπλεγμα, καθώς και πυρήνες της μέσης γραμμής του θαλαμού.

Ένα σύνολο αλλαγών στο ΚΝΣ, που σχετίζονται με τη σταθεροποίηση των πληροφοριών (εικόνα, τύπος συμπεριφοράς, κλπ.), Οι νευροεπιστήμονες ονομάζονται εγκεφάλου. Σύγχρονες ιδέες για τους μοριακούς μηχανισμούς της μνήμης υποδεικνύει ότι η συμμετοχή των επιμέρους δομών του εγκεφάλου κατά τη διαδικασία της ανάμνησης και αποθήκευσης πληροφοριών δεν είναι αποθηκευμένα σε συγκεκριμένες n-gram, και στη ρύθμιση της εγκαθίδρυσης και λειτουργίας των νευρικών δικτύων που εκτελεί αποτύπωση, στερέωση και την αναπαραγωγή των πληροφοριών.

Σε γενικές γραμμές, τα δεδομένα που συλλέγονται στη μελέτη των αντανακλαστικών συμπεριφοράς και ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου, δεικνύουν ότι συμπεριφορικές και συναισθηματικές εκδηλώσεις της ζωής δεν είναι εντοπισμένες σε μια συγκεκριμένη ομάδα νευρώνων στον εγκέφαλο, και εκφράζονται σε αλλαγή των αλληλεπιδράσεων ενός μεγάλου αριθμού των νευρικών κυττάρων που απεικονίζουν τη λειτουργία του ολόκληρου του εγκεφάλου ως ενός ολοκληρωμένου συστήματος.

Για να περιγράψουμε τη ροή της διαδικασίας ανάληψης νέων πληροφοριών με την πάροδο του χρόνου, οι όροι βραχυπρόθεσμη μνήμη και μακροχρόνια μνήμη χρησιμοποιούνται συχνά. Στη βραχυπρόθεσμη μνήμη, οι πληροφορίες μπορούν να αποθηκευτούν από κλάσματα ενός δευτερολέπτου σε δεκάδες λεπτά, ενώ σε μακροπρόθεσμη μνήμη, πληροφορίες περιέχονται ενίοτε σε όλη τη ζωή. Για να μετατρέψετε τον πρώτο τύπο μνήμης σε ένα δεύτερο, απαιτείται μια αποκαλούμενη διαδικασία ενοποίησης. Μερικές φορές κατανέμεται σε ένα ξεχωριστό στάδιο της ενδιάμεσης μνήμης. Ωστόσο, όλοι αυτοί οι όροι, που ενδεχομένως αντικατοπτρίζουν τις προφανείς διαδικασίες, δεν είναι ακόμα γεμάτοι με πραγματικά βιοχημικά δεδομένα.

Τύποι μνήμης και διαμόρφωση τους (από: Ashmarin, 1999)

Τύποι μνήμης	Αναστολείς, αποτελέσματα
Βραχυπρόθεσμη μνήμη	Ηλεκτροσόκ, χολινολυτικά (ατροπίνη, σκοπολαμίνη), γαλανίνη, US1 (εισαγωγή σε συγκεκριμένα μέρη του εγκεφάλου)
Ενδιάμεση μνήμη (ενοποίηση)	αναστολείς του μεταβολισμού της ενέργειας, ουαμπαϊνη, υποξία, αναστολείς της σύνθεσης των RNA και πρωτεϊνών (ανισομυκίνης, κυκλοεξιμίδη, πουρομυκίνη, ακτινομυκίνη D, RNase), αντισώματα προς τις πρωτεΐνες νευροειδική (βασοπρεσίνη, πρωτεΐνη Β-100), 2-αμινο-5-fosfornovalerianovaya οξύ (6- AGC)
Μακροπρόθεσμη (δια βίου) μνήμη	Οι αναστολείς που το παραβιάζουν ανεπανόρθωτα δεν είναι γνωστοί. Μερικώς αναστέλλεται από την ατροπίνη, το φθοροφωσφορικό διϊσοπροπύλιο, τη σκοπολαμίνη

[1], [2], [3], [4]

Βραχυπρόθεσμη μνήμη

Η βραχυπρόθεσμη μνήμη, η οποία αναλύει τις πληροφορίες που προέρχονται από διάφορα αισθητήρια όργανα και την επεξεργασία της, πραγματοποιείται με τη συμμετοχή συναπτικών επαφών. Αυτό φαίνεται προφανές, καθώς ο χρόνος κατά τον οποίο συμβαίνουν αυτές οι διεργασίες είναι ασύμβατος με τον χρόνο σύνθεσης νέων μακρομορίων. Αυτό επιβεβαιώνεται από την ικανότητα αναστολής της βραχυπρόθεσμης μνήμης από τους συναπτικούς αναστολείς και την ανικανότητά της προς τους αναστολείς της πρωτεΐνης και της σύνθεσης του RNA.

Η διαδικασία ενοποίησης διαρκεί περισσότερο χρόνο και δεν ταιριάζει σε αυστηρά καθορισμένο χρονικό διάστημα (διαρκεί από μερικά λεπτά έως αρκετές ημέρες). Πιθανώς, η διάρκεια αυτής της περιόδου επηρεάζεται τόσο από την ποιότητα της πληροφόρησης όσο και από την κατάσταση του εγκεφάλου. Οι πληροφορίες που ο εγκέφαλος θεωρεί ουσιώδεις δεν υποβάλλονται σε ενοποίηση και εξαφανίζονται από τη μνήμη. Παραμένει ένα μυστήριο πώς αποφασίζεται το ζήτημα της αξίας των πληροφοριών και ποιοι είναι οι πραγματικοί νευροχημικοί μηχανισμοί της διαδικασίας ενοποίησης. Η ίδια η διάρκεια της διαδικασίας ενοποίησης μας επιτρέπει να θεωρήσουμε ότι είναι μια σταθερή κατάσταση του εγκεφάλου που συνεχώς εκτελεί τη «διαδικασία σκέψης». Η διαφορετική φύση των πληροφοριών που εισέρχονται στον εγκέφαλο για ανάλυση και το ευρύ φάσμα διαφορετικών ανασταλτικών μηχανισμών της διαδικασίας ενοποίησης υποδηλώνουν ότι σε αυτό το στάδιο εμπλέκονται στην αλληλεπίδραση πολλοί νευροχημικοί μηχανισμοί.

Χρήση των ενώσεων που απαριθμούνται στον πίνακα ως αναστολείς ενοποίηση προκαλεί αμνησία στα ζώα δοκιμής (απώλεια μνήμης) - την αδυναμία να αναπαραχθούν τα δημιουργούνται συμπεριφορικές δεξιότητες ή την παρουσίαση των πληροφοριών για χρήση.

Είναι ενδιαφέρον ότι μερικοί αναστολείς εκδηλώνονται μετά την παρουσίαση των απομνημονευμένων πληροφοριών (ανάδρομη αμνησία) και άλλων - όταν εφαρμόστηκαν στην προηγούμενη περίοδο (πρόωρη αμνησία). Πολύ γνωστά πειράματα σχετικά με τη διδασκαλία των κοτόπουλων για τη διάκριση των κόκκων από τα μη βρώσιμα αλλά παρόμοια αντικείμενα μεγέθους. Εισαγωγή στον εγκέφαλο της πρωτεϊνικής σύνθεσης αναστολέων της κυκλοεξιμίδης των νεοσσών δεν παρεμπόδισε τη διαδικασία μάθησης, αλλά απέτρεψε εντελώς τη σταθεροποίηση της ικανότητας. Αντιθέτως, η χορήγηση αναστολέων της αντλίας Na (Na / K-ATPase) του ouabain ανέστειλε πλήρως τη διαδικασία μάθησης χωρίς να επηρεάσει τις ήδη σχηματισμένες δεξιότητες. Αυτό σημαίνει ότι η N-αντλία συμμετέχει στη διαμόρφωση βραχυπρόθεσμης μνήμης, αλλά δεν συμμετέχει στις διαδικασίες ενοποίησης. Επιπλέον, τα αποτελέσματα πειραμάτων με κυκλοεξιμίδιο δείχνουν ότι η σύνθεση νέων μορίων πρωτεΐνης είναι απαραίτητη για την εφαρμογή των διαδικασιών ενοποίησης, αλλά δεν είναι απαραίτητη για το σχηματισμό βραχυπρόθεσμης μνήμης.

Κατά συνέπεια, η κατάρτιση κατά τη διάρκεια της σύνθεσης βραχυπρόθεσμης μνήμης περιλαμβάνει την ενεργοποίηση ορισμένων νευρώνων και την εδραίωση - τη δημιουργία μακροχρόνιων διαδικτυακών δικτύων, για την εδραίωση της αλληλεπίδρασης στην οποία είναι απαραίτητη η σύνθεση ειδικών πρωτεϊνών. Δεν είναι αναμενόμενο ότι αυτές οι πρωτεΐνες θα είναι φορείς συγκεκριμένων πληροφοριών, ο σχηματισμός τους μπορεί να είναι "απλά" ένα κίνητρο για την ενεργοποίηση των δια-νευρικών συνδέσεων. Ο τρόπος με τον οποίο η ενοποίηση οδηγεί στη διαμόρφωση μίας μακρόχρονης μνήμης που δεν μπορεί να διαταραχθεί αλλά μπορεί να αναπαραχθεί κατόπιν ζήτησης παραμένει ασαφής.

Ταυτόχρονα, είναι σαφές ότι η δημιουργία μιας ισχυρής ικανότητας είναι η ικανότητα του πληθυσμού νευρώνων να σχηματίσει ένα δίκτυο στο οποίο η μετάδοση σήματος γίνεται πιο πιθανή και αυτή η ικανότητα του εγκεφάλου μπορεί να παραμείνει για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η παρουσία ενός τέτοιου διαδικτυακού δικτύου δεν εμποδίζει τους Νευρώνες να εμπλακούν σε παρόμοια δίκτυα. Ως εκ τούτου, είναι σαφές ότι οι αναλυτικές ικανότητες του εγκεφάλου είναι πολύ μεγάλες, αν όχι απεριόριστες. Είναι επίσης σαφές ότι η πραγματοποίηση αυτών των ικανοτήτων εξαρτάται από την ένταση της εκπαίδευσης, ιδιαίτερα κατά την ωρίμανση του εγκεφάλου στην οντογένεση. Με την ηλικία, η ικανότητα μάθησης πέφτει.

Την ικανότητα μάθησης συνδέεται στενά με την ικανότητα να πλαστικότητα - ικανότητα των συναπτικών επαφών με τις λειτουργικές αλλαγές που συμβαίνουν κατά τη λειτουργία με στόχο την συγχρονισμού της νευρωνικής δραστηριότητας και τη δημιουργία δικτύων interneuron. Η εκδήλωση της πλαστικότητας συνοδεύεται από τη σύνθεση συγκεκριμένων πρωτεϊνών που εκτελούν γνωστές (π.χ. υποδοχείς) ή άγνωστες λειτουργίες. Ένα από τα μέλη του προγράμματος αυτού είναι μια πρωτεΐνη S-100 που σχετίζονται με αννεξίνης ανιχνεύσιμη στον εγκέφαλο και ιδιαιτέρως σε μεγάλες ποσότητες (πήρε το όνομά της από την ικανότητα να παραμένουν διαλυτά σε 100 τοις εκατό κορεσμό θειικού αμμωνίου σε ουδέτερο ρΗ). Η περιεκτικότητά του στον εγκέφαλο είναι μερικές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες από ό, τι σε άλλους ιστούς. Συσσωρεύεται κυρίως στα γλοιακά κύτταρα και βρίσκεται κοντά σε συναπτικές επαφές. Η πρωτεϊνική περιεκτικότητα του S-100 στον εγκέφαλο αρχίζει να αυξάνεται 1 ώρα μετά την προπόνηση και φθάνει το μέγιστο σε 3-6 ώρες, παραμένοντας σε υψηλό επίπεδο για αρκετές ημέρες. Η εισαγωγή αντισωμάτων σε αυτή την πρωτεΐνη στις κοιλίες του εγκεφάλου αρουραίου διαταράσσει την ικανότητα εκμάθησης των ζώων. Όλα αυτά μας επιτρέπουν να θεωρήσουμε την πρωτεΐνη S-100 ως συμμετέχοντα στη δημιουργία δικτύων μεταξύ των νευρώνων.

Μοριακοί μηχανισμοί πλαστικότητας του νευρικού συστήματος

Η πλαστικότητα του νευρικού συστήματος ορίζεται ως η ικανότητα των νευρώνων να αντιλαμβάνονται σήματα από το εξωτερικό περιβάλλον που μεταβάλλουν τον σκληρό προσδιορισμό του γονιδιώματος. Η πλαστικότητα συνεπάγεται τη δυνατότητα αλλαγής του λειτουργικού προγράμματος για την αλληλεπίδραση των νευρώνων σε ανταπόκριση των αλλαγών στο εξωτερικό περιβάλλον.

Οι μοριακοί μηχανισμοί πλαστικότητας είναι πολλαπλοί. Ας εξετάσουμε τα βασικά για το παράδειγμα του γλουταμινεργικού συστήματος. Στη γλουταμινεργική σύναψη, βρίσκονται ταυτόχρονα διάφοροι υποδοχείς, τόσο ιοντοτροπικοί όσο και μεταβοτροπικοί. Η απελευθέρωση του γλουταμινικού στη συναπτική σχισμή κατά τη διάρκεια της διέγερσης οδηγεί στην ενεργοποίηση ιοντοτροπικών υποδοχέων ενεργοποιημένων με καϊνικό και ΑΜΡΑ που προκαλούν αποπόλωση της μετασυναπτικής μεμβράνης. Με το μέγεθος της διαμεμβρανικής δυναμικότητας που αντιστοιχεί στο δυναμικό ηρεμίας, οι υποδοχείς NMDA δεν ενεργοποιούνται από το γλουταμινικό επειδή τα κανάλια ιόντων τους είναι αποκλεισμένα. Για το λόγο αυτό, οι υποδοχείς NMDA δεν έχουν την ευκαιρία για άμεση ενεργοποίηση. Ωστόσο, όταν η συναπτική μεμβράνη αρχίζει να αποπολωτικοποιείται, τα ιόντα μαγνησίου απομακρύνονται από τη θέση πρόσδεσης, γεγονός που αυξάνει απότομα τη συγγένεια του υποδοχέα για το γλουταμικό.

Ο ενεργοποιητικός υποδοχέας YNMDA προκαλέσει την είσοδο του ασβεστίου μέσα στη ζώνη μέσω μετασυναπτικών διαύλου ιόντος που ανήκουν στο μόριο του υποδοχέα NMDA. πρόσληψη ασβεστίου παρατηρείται επίσης μέσω ευαίσθητα στη διαφορά δυναμικού κανάλια ασβεστίου ενεργοποιούνται λόγω της λειτουργίας του καϊνικού και ΑΜΡΑ υποδοχέων γλουταμικού. Ως αποτέλεσμα του συνόλου αυτών των διεργασιών στην μετασυναπτική ζώνη, η περιεκτικότητα σε ιόντα ασβεστίου αυξάνεται. Αυτό το σήμα είναι πολύ ασθενές για να αλλάξει τη δραστηριότητα πολλών ενζύμων που είναι ευαίσθητα σε ιόντα ασβεστίου, αλλά αρκεί για την ενεργοποίηση φωσφολιπάσης C-μεμβράνης, όπου το υπόστρωμα είναι ένα φωσφοϊνοσιτόλης, και να προκαλέσει τη συσσώρευση των φωσφορικών αλάτων ινοσιτόλης και ινοσιτόλης-3 ενεργοποίησης-fosfatzavisimogo απελευθέρωση ασβεστίου από το ενδοπλασματικό δίκτυο σημαντική.

Έτσι, η ενεργοποίηση ιοντοτροπικών υποδοχέων όχι μόνο προκαλεί αποπόλωση της μεμβράνης στην μετασυναπτική ζώνη, αλλά δημιουργεί επίσης συνθήκες για σημαντική αύξηση της συγκέντρωσης ιονισμένου ασβεστίου. Εν τω μεταξύ, το γλουταμινικό ενεργοποιείται στην συναπτική περιοχή και τους μεταβοτροπικούς υποδοχείς. Ως αποτέλεσμα, καθίσταται δυνατή η ενεργοποίηση των αντίστοιχων πρωτεϊνών G "προσαρτημένων" σε διαφορετικά συστήματα τελεστή. Μπορούν να ενεργοποιηθούν κινάσες φωσφορυλιώνοντας διάφορους στόχους, συμπεριλαμβανομένων ιοντοτροπικών υποδοχέων, οι οποίοι τροποποιούν τη δραστικότητα των δομών καναλιών αυτών των σχηματισμών.

Επιπλέον, οι υποδοχείς γλουταμινικού είναι επίσης τοποθετημένοι στην προσυναπτική μεμβράνη, οι οποίες έχουν επίσης την ευκαιρία να αλληλεπιδράσουν με το γλουταμινικό. Οι μεταβοτροπικοί υποδοχείς αυτής της περιοχής συνάψεως συνδέονται με την ενεργοποίηση του συστήματος απομάκρυνσης γλουταμινικού από την συναπτική σχισμή που λειτουργεί με την αρχή της επαναπρόσληψης γλουταμικού. Η διαδικασία αυτή εξαρτάται από τη δραστηριότητα της αντλίας Ν, δεδομένου ότι αποτελεί δευτερεύουσα ενεργή μεταφορά.

Η ενεργοποίηση των υποδοχέων NMDA που υπάρχουν στην προσυναπτική μεμβράνη προκαλεί επίσης αύξηση της στάθμης του ιονισμένου ασβεστίου στην προσυναπτική περιοχή του συναπτικού τερματισμού. Η συσσώρευση ιόντων ασβεστίου συγχρονίζει τη σύντηξη των συναπτικών κυστιδίων με τη μεμβράνη, επιταχύνοντας την απελευθέρωση του μεσολαβητή στη συναπτική σχισμή.

Όταν συνάψεων έρχεται σειρά παλμών διέγερσης και η συνολική συγκέντρωση των ελεύθερων ιόντων ασβεστίου είναι επίμονα αυξημένα, ενεργοποίηση του ασβεστίου εξαρτώμενων πρωτεασών καλπαΐνης μπορεί να παρατηρηθεί, η οποία διασπά μία από τις δομικές πρωτεΐνες φοδρίνη συγκάλυψης υποδοχέων γλουταμικού και την πρόληψη της αλληλεπίδρασής τους με γλουταμικό. Ετσι, η απελευθέρωση του νευροδιαβιβαστή μέσα στη συναπτική σχισμή κατά την διέγερση παρέχει μια ποικιλία από δυνατότητες, η εφαρμογή των οποίων μπορεί να οδηγήσει σε ενίσχυση ή αναστολή ενός σήματος, ή σε μια σφαγή: συνάψεων λειτουργεί με βάση την αρχή της πολυμεταβλητής και να εφαρμοστούν σε κάθε στιγμή διαδρομή εξαρτάται από μια ποικιλία διαφορετικών παραγόντων.

Μεταξύ αυτών των δυνατοτήτων είναι η αυτό-ρύθμιση της συνάψεως για την καλύτερη μετάδοση σήματος, η οποία αποδείχθηκε ότι έχει ενισχυθεί. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μακροπρόθεσμη ενίσχυση (LTP). Συνίσταται στο γεγονός ότι, με παρατεταμένη διέγερση υψηλής συχνότητας, οι αποκρίσεις του νευρικού κυττάρου στις εισερχόμενες παρορμήσεις αποδεικνύονται ενισχυμένες. Αυτό το φαινόμενο είναι μία από τις πλευρές της πλαστικότητας που βασίζεται στη μοριακή μνήμη του νευρωνικού κυττάρου. Η περίοδος μακροχρόνιας δυνατοποίησης συνοδεύεται από αυξημένη φωσφορυλίωση ορισμένων νευρωνικών πρωτεϊνών από ειδικές πρωτεϊνικές κινάσες. Ένα από τα αποτελέσματα αύξησης του επιπέδου ιόντων ασβεστίου στο κύτταρο είναι η ενεργοποίηση των εξαρτώμενων από Ca ένζυμα (καλπαΐνη, φωσφολιπάσες, εξαρτώμενες από Ca-καλμοδουλίνη πρωτεϊνικές κινάσες). Μερικά από αυτά τα ένζυμα σχετίζονται με το σχηματισμό ενεργών μορφών οξυγόνου και αζώτου (NADPH οξειδάση, ΝΟ συνθάση, κλπ.). Ως αποτέλεσμα, μια συσσώρευση ελευθέρων ριζών μπορεί να καταχωρηθεί στον ενεργοποιημένο νευρώνα, οι οποίοι θεωρούνται δευτερεύοντες μεσολαβητές της μεταβολικής ρύθμισης.

Ένα σημαντικό, αλλά όχι το μοναδικό αποτέλεσμα της συσσώρευσης ελευθέρων ριζών σε ένα νευρωνικό κύτταρο είναι η ενεργοποίηση των επονομαζόμενων γονιδίων πρώιμης απόκρισης. Αυτή η διαδικασία είναι η πρώιμη και ταχύτερη μεταβατική απόκριση του κυτταρικού πυρήνα στο σήμα των ελεύθερων ριζών, η ενεργοποίηση αυτών των γονιδίων συμβαίνει σε 5-10 λεπτά και διαρκεί αρκετές ώρες. Αυτά τα γονίδια περιλαμβάνουν τις ομάδες c-fos, c-jun, c-junB, zif / 268, κλπ. Κωδικοποιούν αρκετές εκτεταμένες οικογένειες ειδικών μεταγραφικών πρωτεϊνών.

Η ενεργοποίηση των γονιδίων άμεσης απόκρισης συμβαίνει με τη συμμετοχή του πυρηνικού παράγοντα NF-kV, ο οποίος πρέπει να διεισδύσει στον πυρήνα μέσω της πυρηνικής μεμβράνης για την πραγματοποίηση της δράσης του. Εμποδίζει τη διείσδυση του γεγονότος ότι ο παράγοντας αυτός αντιπροσωπεύει ένα διμερές δύο πρωτεϊνών (ρ50 και ρ65) στο κυτταρόπλασμα συμπλέκεται με έναν αναστολέα της πρωτεΐνης και δε μπορεί να εισέρχεται στον πυρήνα. Η ανασταλτική πρωτεΐνη είναι ένα υπόστρωμα φωσφορυλίωσης από μια συγκεκριμένη πρωτεϊνική κινάση και στη συνέχεια αποσυνδέεται από το σύμπλοκο, γεγονός που ανοίγει το δρόμο για τον πυρήνα NF-KB Β. Ενεργοποίηση πρωτεΐνη συμπαράγοντα είναι υπεροξείδιο του υδρογόνου, ως εκ τούτου, το κύμα των ελεύθερων ριζών, συλλαμβάνοντας το κύτταρο, προκαλώντας μια σειρά διαδικασιών που περιγράφηκαν ανωτέρω οδηγούν σε ενεργοποίηση των γονιδίων πρώιμης απόκρισης. Η ενεργοποίηση του c-fos μπορεί επίσης να προκαλέσει τη σύνθεση νευροτροφινών και το σχηματισμό νευριτών και νέων συνάψεων. Η μακροχρόνια ενεργοποίηση που προκαλείται από τη διέγερση υψηλής συχνότητας του ιππόκαμπου οδηγεί στην ενεργοποίηση του zif / 268, που κωδικοποιεί την ευαίσθητη σε Ζη πρωτεΐνη δέσμευσης DNA. Οι ανταγωνιστές του υποδοχέα NMDA αποκλείουν τη μακροχρόνια ενεργοποίηση και τα δραστικά του zif / 268.

Ένας από τους πρώτους που ανέλαβε το 1949 μια προσπάθεια να κατανοήσει τον μηχανισμό της ανάλυσης πληροφοριών στον εγκέφαλο και να αναπτύξει μια στρατηγική συμπεριφοράς ήταν ο SO Hebb. Πρότεινε ότι για να εκτελεστούν αυτά τα καθήκοντα, θα πρέπει να σχηματιστεί στον εγκέφαλο η λειτουργική συσχέτιση των νευρώνων - το τοπικό δίκτυο διαδικτύου -. Ο Ροζενμπλάτ (1961), ο οποίος διατύπωσε την υπόθεση "Μάθηση βασικής συσχέτισης χωρίς εποπτεία", εξευγενίσθηκε και εμβάθυνε αυτές τις παραστάσεις. Σύμφωνα με τις ιδέες που αναπτύσσονται από αυτόν, στην περίπτωση της δημιουργίας μιας σειράς απορρίψεων, οι νευρώνες μπορούν να συγχρονιστούν με τη συσχέτιση ορισμένων (συχνά μορφολογικά απομακρυσμένων από κάθε άλλο) κυττάρων με αυτό-συντονισμό.

Σύγχρονη νευροχημεία επιβεβαιώνει την δυνατότητα μιας τέτοιας bootstrapping νευρώνες σε μια κοινή συχνότητα, εξηγώντας την λειτουργική σημασία της σειράς συναρπαστικό «bits» για .sozdaniya ενδονευρωνικά αλυσίδες. Χρησιμοποιώντας το ανάλογο γλουταμικού με μια φθορίζουσα επισήμανση και οπλισμένος με τη σύγχρονη τεχνολογία, ήταν δυνατόν να δειχθεί ότι ακόμα και αν κάποιος συνάψεων διέγερσης βηματοδότησης μπορεί να επεκταθεί σε αρκετά μακρινά συναπτική δομή λόγω του σχηματισμού των λεγόμενων γλουταμικού κύματος. Η συνθήκη για το σχηματισμό ενός τέτοιου κύματος είναι η συχνότητα των σημάτων σε ένα ορισμένο καθεστώς συχνότητας. Η αναστολή του μεταφορέα γλουταμικού αυξάνει τη συμμετοχή των νευρώνων στη διαδικασία συγχρονισμού.

Εκτός από το γλουταμινεργικό σύστημα, το οποίο σχετίζεται άμεσα με τις διαδικασίες μάθησης (απομνημόνευσης), άλλα συστήματα του εγκεφάλου συμμετέχουν επίσης στη διαμόρφωση της μνήμης. Είναι γνωστό ότι η ικανότητα να μελετήσει αποκαλύπτει μια θετική συσχέτιση με τη δραστικότητα της χολίνης ακετυλοτρανσφεράσης-τρανσφεράση και αρνητικά - με ένα ένζυμο υδρόλυση του νευροδιαβιβαστή - ακετυλοχολινεστεράσης. Οι αναστολείς ακετυλοτρανσφεράσης της χολίνης διαταράσσουν τη διαδικασία μάθησης και οι αναστολείς χολινεστεράσης συμβάλλουν στην ανάπτυξη αμυντικών αντανακλαστικών.

Στον σχηματισμό μνήμης, συμμετέχουν επίσης βιογενείς αμίνες, νορεπινεφρίνη και σεροτονίνη. Κατά την ανάπτυξη εξαρτημένη αντανακλαστικό με αρνητική (elektrobolevym) οπλισμού είναι μια ενεργοποίηση του νοραδρενεργικό σύστημα, και εάν είναι θετικό (τρόφιμα) ενίσχυση της νοραδρεναλίνης μειώνεται ο ρυθμός μεταβολισμού. Η σεροτονίνη, αντίθετα, διευκολύνει την ανάπτυξη ικανοτήτων σε συνθήκες θετικής ενίσχυσης και επηρεάζει δυσμενώς τον σχηματισμό αμυντικής αντίδρασης. Έτσι, κατά τη διαδικασία της σεροτονεργικής παγίωση της μνήμης και της νοραδρεναλίνης συστήματα είναι ένας τύπος ανταγωνιστών, και διαταραχές που προκαλούνται από υπερβολική συσσώρευση σεροτονίνης, προφανώς, μπορεί να αντισταθμιστεί με την ενεργοποίηση του νοραδρενεργικό σύστημα.

Η εμπλοκή της ντοπαμίνης στη ρύθμιση των διαδικασιών μνήμης είναι πολυπαραγοντική. Από τη μία πλευρά, αποκαλύπτεται ότι μπορεί να διεγείρει την ανάπτυξη διαμορφωμένων αντανακλαστικών με αρνητική ενίσχυση. Από την άλλη πλευρά, μειώνει τη φωσφορυλίωση των νευρωνικών πρωτεϊνών (π.χ. πρωτεΐνη Β-50) και προκαλεί ανταλλαγή φωσφοϊνοσιτόλης. Μπορεί να υποτεθεί ότι το ντοπαμινεργικό σύστημα συμμετέχει στην ενοποίηση της μνήμης.

Τα νευροπεπτίδια που απελευθερώνονται στη σύναψη κατά τη διάρκεια της διέγερσης εμπλέκονται επίσης στις διαδικασίες σχηματισμού μνήμης. Το αγγειοδραστικό εντερικό πεπτίδιο αυξάνει τη συγγένεια του νικοτινικού υποδοχέα της ακετυλοχολίνης στον διαμεσολαβητή σε μερικές χιλιάδες φορές, συμβάλλοντας στην χολινεργικό λειτουργία του συστήματος. Vasopressin ορμόνη απελευθερώνεται από την οπίσθια υπόφυση, η οποία συντίθεται στα supraoptic πυρήνες του υποθαλάμου, νευραξόνων ρεύμα μεταφέρεται στο οπίσθιο λοβό της υπόφυσης, όπου αποθηκεύεται σε συναπτικά κυστίδια, και απελευθερώνεται στο αίμα από αυτό. Αυτή η ορμόνη και υπόφυσης αδρενοκορτικοτροφική ορμόνη (ACTH) συνεχώς λειτουργούν στον εγκέφαλο ως ρυθμιστές διεργασίες μνήμης. Θα πρέπει να τονιστεί ότι το αποτέλεσμα αυτό είναι διαφορετικό από ορμονική δραστηριότητα τους - θραύσματα αυτών των ενώσεων στερούνται αυτής της δραστηριότητας, έχουν την ίδια επίδραση στην διαδικασία της μάθησης, όπως επίσης και το ολόκληρο μόριο.

Οι μη πεπτιδικοί διεγέρτες μνήμης είναι σχεδόν άγνωστοι. Η εξαίρεση είναι οροφή και χρησιμοποιείται ευρέως στην κλινική piracetam. Το τελευταίο είναι ένα χημικό ανάλογο γ-αμινοβουτυρικού οξέος και ανήκει στην ομάδα των λεγόμενων νοοτροπικών φαρμάκων, ένα από τα αποτελέσματα των οποίων είναι η ενίσχυση της εγκεφαλικής κυκλοφορίας.

Η μελέτη του ρόλου των οροτικό στους μηχανισμούς της μνήμης ενοποίηση συνδέονται ίντριγκα διεγείρει το μυαλό ΝευροχημικήΥπόθεση κατά το δεύτερο μισό του ΧΧ αιώνα. Η ιστορία ξεκίνησε με τα πειράματα του J. McConnell σχετικά με την εκπόνηση επίπεδων παράλογων αντανακλαστικών για το φως των πρωτόγονων πλατύφυλλων. Αφού δημιούργησε ένα σταθερό αντανακλαστικό, έκοψε τον πλανητήρα σε δύο μέρη και έλεγξε την ικανότητα εκμάθησης του ίδιου αντανακλαστικού στα ζώα που αναγεννούσαν και από τα δύο μισά. Η έκπληξη ήταν ότι όχι μόνο τα άτομα που αποκτήθηκαν από το τμήμα κεφαλής είχαν αυξημένη ικανότητα μάθησης, αλλά εκείνα που αναγεννήθηκαν από την ουρά εκπαιδεύτηκαν πολύ πιο γρήγορα από τα άτομα ελέγχου. Για την κατάρτιση και των δύο, χρειάστηκε τρεις φορές λιγότερος χρόνος από ό, τι για τα άτομα που αναγεννήθηκαν από τα ζώα ελέγχου. Ο McConnell κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η αποκτηθείσα αντίδραση κωδικοποιείται από μια ουσία που συσσωρεύεται τόσο στο κεφάλι όσο και στην ουρά του επίπεδου σώματος.

Η αναπαραγωγή των αποτελεσμάτων της McConnell σε άλλα αντικείμενα αντιμετώπισε αρκετές δυσκολίες, με αποτέλεσμα ο επιστήμονας να κηρυχθεί σαλατάνος και τα άρθρα του να παύουν να γίνονται αποδεκτά για δημοσίευση σε όλα τα επιστημονικά περιοδικά. Ο εξοργισμένος συγγραφέας ίδρυσε το δικό του περιοδικό, όπου δημοσίευσε όχι μόνο τα αποτελέσματα των επακόλουθων πειραμάτων, αλλά και κινούμενα σχέδια για τους αναθεωρητές του και τις μακρές περιγραφές των πειραμάτων που διεξήγαγε ως απάντηση σε επικριτικές παρατηρήσεις. Χάρη στην βεβαιότητα της McConnell για την ορθότητα του, η σύγχρονη επιστήμη μπορεί να επιστρέψει σε μια ανάλυση αυτών των πρωτότυπων επιστημονικών δεδομένων.

Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι ιστός «εκπαιδευτεί» planarians ανιχνεύεται υψηλή περιεκτικότητα σε οροτικό οξύ, το οποίο είναι ένας μεταβολίτης που απαιτούνται για την σύνθεση του RNA αποτελέσματα που λαμβάνονται McConnell, μπορεί να ερμηνευθεί ως ακολούθως: Συνθήκες για την ταχύτερη κατάρτιση δημιουργεί αυξημένη περιεκτικότητα οροτική y "Εκπαιδευμένοι" πλανητικοί. Όταν διερευνούν την εκμάθηση των αναγεννημένων planarians, δεν αντιμετωπίζουν με τη μεταφορά της μνήμης, αλλά με τη μεταφορά της ικανότητας στο σχηματισμό της.

Από την άλλη πλευρά, αποδείχθηκε ότι όταν η αναγέννηση των πλαναρίων πραγματοποιείται παρουσία RNase, μόνο τα άτομα που λαμβάνονται από το θραύσμα της κεφαλής δείχνουν αυξημένη ικανότητα μάθησης. Ανεξάρτητα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στα τέλη του 20ου αιώνα. Ο G. Ungar, αφέθηκε να απομονώσει από τον εγκέφαλο των ζώων με αντανακλαστικό αποφυγής σκοταδιού, πεπτίδιο 15 μελών, που ονομάζεται σκολτομπίνη (επαγωγέας φόβου σκοταδιού). Προφανώς, τόσο το RNA όσο και ορισμένες συγκεκριμένες πρωτεΐνες είναι σε θέση να δημιουργήσουν συνθήκες για την ενεργοποίηση λειτουργικών συνδέσεων (διαδικτυακά δίκτυα), παρόμοιες με αυτές που ενεργοποιήθηκαν στο αρχικό άτομο.

Το 2005, γιορτάστηκαν τα 80ά γενέθλια του McConnel, τα πειράματα των οποίων ξεκίνησαν τη μελέτη των φορέων μοριακής μνήμης. Στα τέλη του 20ου και 21ου αιώνα. έχουν εμφανισθεί νέες μέθοδοι γονιδιωματικής και πρωτεϊνωμικής, η χρήση των οποίων κατέστησε δυνατή την αποκάλυψη της εμπλοκής χαμηλού μοριακού θραύσματος μεταφορικού RNA στις διαδικασίες ενοποίησης.

Τα νέα δεδομένα καθιστούν δυνατή την αναθεώρηση της έννοιας της μη συμμετοχής του DNA στους μηχανισμούς μακροχρόνιας μνήμης. Η ανίχνευση εξαρτώμενης από RNA ϋΝΑ πολυμεράσης στον ιστό του εγκεφάλου και η παρουσία θετικής συσχέτισης της δραστηριότητάς της με την ικανότητα μάθησης υποδηλώνουν τη δυνατότητα συμμετοχής του DNA στις διαδικασίες σχηματισμού μνήμης. Διαπιστώθηκε ότι η ανάπτυξη των αντανακλαστικών που εξαρτώνται από την τροφή ενεργοποιεί δραματικά ορισμένες περιοχές (γονίδια υπεύθυνα για τη σύνθεση συγκεκριμένων πρωτεϊνών) του DNA στο νεοκρόχτισμα. Σημειώνεται ότι η ενεργοποίηση του DNA επηρεάζει κυρίως περιοχές που σπάνια αναπαράγονται στο γονιδίωμα και παρατηρείται όχι μόνο στο πυρηνικό αλλά και στο μιτοχονδριακό DNA, και στο τελευταίο αυτό - σε μεγαλύτερο βαθμό. Οι παράγοντες που καταστέλλουν τη μνήμη, καταστέλλουν ταυτόχρονα αυτές τις συνθετικές διαδικασίες.

Μερικά διεγερτικά της απομνημόνευσης (στο: Ashmarin, Stukalov, 1996)

Ειδικότητα της δράσης	Διεγερτικά
	Κλάσεις συνδέσεων	Παραδείγματα ουσιών
Σχετικά συγκεκριμένοι παράγοντες	Ρυθμιστικά πεπτίδια	Η βαζοπρεσίνη και τα ανάλογά της, το διπεπτίδιο pEAO, η ACTH και τα ανάλογά της
	Μη πεπτιδικές ενώσεις	Πυρακετάμη, γαγγλιοσίδες
	Ρυθμιστές μεταβολισμού RNA	Orotate, χαμηλού μοριακού βάρους RNA
Φορείς ευρέος φάσματος	Νευρο-διεγερτικά	Φαινυλαλκυλαμίνες (φαιναμίνη), φαινυλαλκυλοϊνονιμίνες (synococarb)
	Αντικαταθλιπτικά	Η 2- (4-μεθυλ-1-πιπεραζινυλ) -10-μεθυλ-3,4-διαζαφαινοξαζίνη (αζαφέν)
	Μονωτήρες του χολινεργικού συστήματος	Χολινιομιμητικά, αναστολείς ακετυλοχολινεστεράσης

Ο πίνακας παρουσιάζει παραδείγματα ενώσεων που διεγείρουν την απομνημόνευση.

Είναι πιθανό η μελέτη της συμμετοχής του DNA στις διαδικασίες της διαμόρφωσης μνήμης να δώσει λογική απάντηση στο ερώτημα εάν υπάρχουν συνθήκες υπό τις οποίες μπορούν να κληρονομηθούν οι δημιουργούμενες δεξιότητες ή οι εντυπώσεις που έχουν προκύψει. Είναι πιθανό η γενετική μνήμη των μακρόχρονων γεγονότων που βιώνουν οι πρόγονοι να βρίσκεται στη βάση κάποιων ανεξήγητων φαινομένων της ψυχής.

Σύμφωνα με την πνευματώδης, αν και αναπόδεικτες γνώμη, πετούν σε ένα όνειρο, που συνοδεύει την τελική διαμόρφωση του ώριμου εγκεφάλου, που βιώνουν ο καθένας μας στη νεολαία, αντανακλούν την αίσθηση της πτήσης, που βιώνουν οι πρόγονοί μας σε μια εποχή που κατασκήνωσαν έξω στα δέντρα. Δεν είναι λοιπόν περίεργο το φέρουν το όνειρο δεν τελειώνει ποτέ πτώση - επειδή οι πρόγονοί που το φθινόπωρο δεν έχουν χρόνο για να αρπάξει τον κλάδο, αν βιώσει αυτό το συναίσθημα πριν πεθάνει, αλλά δεν έδωσε απογόνους ...