Фізіологічні основи пам’яті

Процес навчання заснований на пам’яті, що складається на запечатления інформації в нервовій системі, її збереження і відтворення. За аналізаторам, в які надходить інформація, розрізняються дотикальна, рухова, зорова, слухова і інші типи пам’яті, що лежать в основі конкретного мислення і конкретної пам’яті. Чим більше органів чуття бере участь у сприйнятті, тим міцніше запам’ятовування. Наприклад, у сліпих добре розвинена дотикальна пам’ять, у що виконують фізичну працю і спортсменів – рухова. Як правило, у 15% людей, у яких немає альфа- ритму, відмінна зорова пам’ять, а у інших 15 %, у яких альфа- ритм мається не тільки при закритих, але і при відкритих очах, переважає абстрактна пам’ять. У більшості людей альфа- ритм реєструється тільки при закритих очах, а пам’ять змішана. В емоційній пам’яті (пожвавленні минулих переживань) провідна роль належить лобовим часткам великих півкуль і лімбічної системі, особливо гиппокампу і мигдалеподібні ядрам.

Пам’ять буває короткочасна (оперативна) і тривала. Ймовірно, короткочасна пам’ять обумовлена циркуляцією нервових імпульсів по замкнутих ланцюгах нейронів, яка позначається як реверберація. Вона зберігається до тих пір, поки існує реверберація. Реверберація триває значно довше часу дії подразника.

При досить тривалої реверберації у щурів протягом 30-50 хв в результаті дії биопотенциалов змінюються білки й РНК нейронів і синапсів, короткочасна пам’ять переходить в тривалу. Цей перехід – консолідація – завершується в певний проміжок часу. Тривалість консолідації залежить: від особливостей утвореного умовного рефлексу, тривалості і інтенсивності підкріплювального безумовного подразника, функціонального стану вищого відділу нервової системи, спадкових особливостей, виду тварин. Консолідація пов’язана з активністю неокортексу, архіпалбокортекса, підкіркових утворень. Істотна роль у консолідації належить емоціям. Короткочасна пам’ять поступово переходить в довготривалу, яка формується ще до закінчення короткочасною. Довготривала пам’ять – закріплене в нервовій системі єдність тимчасових і відносно постійних нервових зв’язків.
Якщо головний мозок недавно навчених щурів дратувати через кілька хвилин сильним електричним струмом до закінчення консолідації, то нові умовні рефлекси зникають, а таке ж роздратування після її закінчення не відбивається на збереженні цих, вже зміцнилися умовних рефлексів. Таким же чином діють різка гіпотермія, гіпоксія та інші надзвичайно сильні впливи.
Після шоку, викликаного надзвичайними подразниками, відсутня пам’ять не тільки на безпосередньо передували події (ретроградна амнезія), а й на безпосередньо наступні за шоком (антеградная амнезія).

Пам’ять порушується при гіповітамінозі В1 і РР, а введення цих вітамінів покращує її. Порушення пам’яті відзначаються і при зниженні функцій залоз внутрішньої секреції, особливо щитовидної. У людей після 35-40 років пам’ять знижується, ймовірно, внаслідок втрати головним мозком в середньому 100 000 нейронів щодня.
У риб є тільки короткочасна пам’ять, у рептилій вона більш тривала, а у птахів виявляється тривала пам’ять. З ссавців найбільшого розвитку досягають обидва види пам’яті у мавп. Навчання збільшує синтез певних груп білків і глюкопротеидов в головному мозку.

Циркуляція імпульсів в ланцюгах нейронів викликає в них посилений синтез білків у ДНК, що повертається до вихідного рівня після зміцнення умовних рефлексів. Нервові імпульси змінюють будову знову синтезируемой ДНК, безпосередньо діючи на її синтез, або спочатку викликають зміни структури ДНК, а потім молекул РНК, синтезованих на ній, як на матриці.
Розташування нуклеотидів змінюється в інформаційній РНК, на якій синтезується білок. Цей код нервових імпульсів передається знову синтезованого білку плазми нейрона і синапсу, які реагують повторенням певного коду при подразненні.

Зміна будови молекул ДНК, РНК і білків – матеріальна основа спадкової, видовий і тривалої індивідуальної пам’яті (Хіден, 1963, 1964).

Зміст РНК у рухових нейронах людей значно збільшується з 30 до 40 років, приблизно до 60 років залишається більш-менш постійним, а потім швидко знижується. Активність ферменту рибонуклеази, що руйнує РНК, з віком підвищується, в 60 років вона приблизно на 45 % більше, ніж у 20 років. Введення РНК, а не ДНК людям похилого віку покращувало їх пам’ять, а після припинення введення РНК пам’ять знову погіршувалася. Передбачається, що РНК, що міститься в нейроглії, – основа короткочасної пам’яті, а в нейронах – довготривалої пам’яті. За змістом РНК нейрони займають одне з перших місць в організмі. Роздратування моторних і сенсорних нейронів збільшує вміст в них РНК, білків і фосфоліпідів.

Швидкість оновлення РНК і фосфоліпідів найбільша в головному мозку, особливо в корі. Підвищення синтезу ацетилхоліну покращує запам’ятовування, а зниження його порушує пам’ять. Передбачається, що ацетилхолін, адреналін і серотонін беруть участь в короткочасній пам’яті.
Після годування черв’яків, у яких не були утворені умовні рефлекси, білками інших хробаків, у яких умовні рефлекси були вироблені, у них без навчання виявлялися відповідні умовні рефлекси. Якщо до цього годування ненавченим черв’якам вводили фермент рибонуклеазу, то передачі умовних рефлексів не відбувалося. Тривале введення речовин, що гальмують синтез нуклеїнових кислот і білків, затримує утворення нових умовних рефлексів і руйнує вже вироблені.
Введення РНК, взятої з мозку навчених тварин, ненавченим призводить до появи у них придбаних навченими тваринами навичок або до полегшення вироблення тих же навичок. Введення нуклеїнових кислот і білків упрочивает умовні рефлекси і стимулює їх освіту. Тривале підвищення фізіологічної функції збільшує синтез нуклеопротеидов і ріст клітин і в інших органах (печінці, нирках, скелетних м’язах та ін.)

Характерна особливість нервової системи – не тільки збільшення розмірів нейронів мозку, а й зростання кінцевих розгалужень аксонів, утворення нових міжнейронних зв’язків і упрочіваніе існували, формування многонейронним систем, складових нервову основу довгострокової пам’яті.
У рухових нейронах кори великих півкуль і підкіркових центрів імпульси порушення виникають на шипики дендритів. Це дозволяє припустити особливу роль шипиків у навчанні.
Постсинаптичні гальмування в нейронах кори значно сильніше й триваліше, ніж у спинномозкових, що забезпечує вибірковість реакцій при навчанні внаслідок придушення гальмуванням сторонніх реакцій.

При тренуванні посилене функціонування нейронів кори викликає збільшення на синапсах шипиків ділянок, на які діє медіатор, підвищення їх ефективності і більш швидку мобілізацію медіатора.
Інтенсивне функціонування синапсу збільшує кількість бульбашок ацетилхоліну над пресинаптичної мембраною.

У збереженні слідів пам’яті беруть участь не тільки нейрони, але й клітини нейроглії, які реагують на приплив інформації у багато разів повільніше. У нейроглії вміст РНК збільшується, коли воно зменшується в нейронах, і навпаки.

У головному мозку відбувається інтерференція – витіснення старих знань новими, що, ймовірно, залежить від участі тих же нейронів і міжнейронних зв’язків у придбанні нових знань.
Наприклад, через 30 хв після уроку школярі, які в протягом цього часу не навчалися, можуть відтворити 50-55 % матеріалу уроку. Якщо ж вони протягом цих 30 хв вивчали інші предмети, то відтворюють тільки 25 % матеріалу колишнього уроку. Ступінь інтерференції залежить від відмінності нових і старих знань. Чим більше схожість знань, тим, як правило, більше інтерференція, так як в цьому випадку в запам’ятовуванні нового беруть участь ті ж самі нейрони і їхнього зв’язку.

Посилання на основну публікацію