Главная страница
qrcode

Нейронаука наука о мозге


НазваниеНейронаука наука о мозге
АнкорNeuroscience Science of Brain 1(1).pdf
Дата24.11.2017
Размер8.19 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаNeuroscience_Science_of_Brain_1_1.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипДокументы
#49087
страница4 из 9
Каталогhateman31

С этим файлом связано 49 файл(ов). Среди них: и ещё 39 файл(а).
Показать все связанные файлы
1   2   3   4   5   6   7   8   9
АМРА рецепторы: наши молекулярные
механизмы сохранения памяти
Если активация рецепторов NMDA приводит к пластическим изменениям межнейрональных связей, то что же определяет изменения в силе? Возможно, это происходит в результате выброса большого количества трансмиттера, однако мы еще не уверены что в этот механизм вовлечены АМРА рецепторы на пост- синапптической мембране. Существуют различные пути осуществления этого. Так, например, можно споспбствовать эффективной активации АМРА рецепторов посредством большего тока, или же увеличить количество самих АМРА рецепторов в синапсе. В обеих случаях это приводит к большему ерsp
– LTP феномену. Противоположные изменения - снижение количества АМРА рецепторов – приводят к
LTD. Красота этого механизма - индукция LTD или LTP – заключается и в относительной простоте: все может произойти на одном дендритном отрезке, и привести к изменению синаптической силы. На этом и может быть основана память – мы вернемся к этому в следующей главе.
Джеффри Уоткинс, фармацевт, который трансформировал учение о возбуждающей передаче в головном мозге посредством препаратов типа АР5 (ниже), которые взаимодействуют со специфическими глутаматовыми рецепторами http://www.cf.ac.uk/plasticity/index.html
29 http://www.bris.ac.uk/synaptic/public/brainbasic.html

Обучение и память
Воспоминания являются определяюшим фактором нашей индивидуальности. Воспоминания каждого из нас об одном и том же пережитом вместе событии существенно отличаются друг от друга.
Все еще по-разному, но все мы помним события, факты, эмоции и навыки, причем одни сохраняют это на долгое время, другие – на короткое. Мозг имее множественные системы памяти с различными характеристиками и вовлечением различных нейрональных сетей. Образование новых элементов памяти, как это было описано в предыдущей главе, зависит от синаптической пластичности, однако мы все еще полностью не понимаем, как происходит нейрональное возвращение запасенной информации. Мы можем жаловаться на нашу память, даже когда ее состояние хорошее, и не поражена в результате инволюции или заболеваний. Конечно же, идея улучшить память является хорошей, но платой за это может стать запоминание вещей, которые мы пытались забыть.
Организация памяти
Как известо, специфической ячейки памяти, где скапливалась бы вся информации, не существует.
Рабочая память сохраняет информацию на короткое время, тогда как намного больший, но пассивный, объем информации сохраняется в долговременной памяти.
“Внутренняя память”
Зрительная память
Центральная исполнительная система
Слуховая память
Так, мы пользуемся этой системой при запоминании сказанного для поддержания беседы, для проведения арифметических вычислений, или же, для воспоминания о том, где мы оставили ключи всего лишь секунду назад. Наиважнейшим фактором этой системы является достоверность, обеспечивающаяся ценой ограниченной вместительности и упорства.
Очень часто указывается, что мы можем сохранить в нашей памяти 7±2 элемента, и может быть, именно поэтому обычные телефонные номера состоят из 7-8 цифр. Но необходимо также точно запомнить эту последовательность! Мы предлагаем провести эксперимент с друзьями для демонстрации возможностей рабочей памяти:
Эксперимент с краткосрочной памятью
Простой тест на краткосрочную память называется ”Letter-span”. Для этого нужны как минимум двое, хотя и можно провести со всем классом. Так, один из вас записывает на бумаге серии букв, причем они не должны составлять целое слово, от двух до десяти, и зачитывает их вслух для класса.
Другие же пытаются запомнить и произнести услышенную бессмысленную комбинацию букв. Оказалось, что и здесь обычно запоминается около 7-8 букв (±2), и крайне редко 10, и эта закономерность носит название “волшебного правила числа 7 ±2”.
Система кратковременной рабочей памяти мозга
Рабочая память
Также, как и в записной книжке, где мы сохраняем телефонные номера на короткое время, головной мозг обладает весьма акуратно сложенной системой сохранения и обработки небольших объемов информации.
Центральная исполнительная система контролирует весь поток информации при помощи двух дополнительных хранилищ памяти: фонологическое хранилище в той части мозга, посредством которой мы можем говорить сами с собой. Даже прочтенные посредством зрения цифры и слова переводятся в фонологический код и сохраняются. Другим хранилищем является сохранение зрительных образов настолько долго, насколько это необходимо для обработки мысли.
Центры рабочей памяти локализованы в лобной и теменной областях мозга. Исследования мозга (стр.
41) при помощи функциональной ЯМР и ПЭТ выявили слуховую часть рабочей памяти, которая локализована в левой лобно-теменной области, и
и взаимодействует с нейрональными сетями, ответственными за речь, планировани и принятие решений. Именно для обеспечения этих действий хорошое состояние рабочей памяти является просто необходимой. Зрительное хранилище находится в правом полушарии головного мозга (см. конец главы). Так как же развивалась рабочая память?
Возможно, что все животные, включая высокоразвитых млекопитающих, не обладают системой памяти, аналогичной нашей, кроме того, кажется невероятным, чтобы первобытные люди запоминали бы телефонные номера! Исследования с маленькими детьми показали, что возможно, эта система эволюционировала с развитием речи. Для четкой, понятной и осмысленной речи требуется использование соответствующих слов и сохранение их правильного порядка в предложении.
Долгосрочная память
Долгосрочная память также подразделена в различных системах, расположенных в различных участках головного мозга, причем каждая из них выполняет соответствующие функции. В общих чертах, информация проходит через ворота сенсорных систем, а затем обрабатывается.
Основным свойством долгосрочной памяти является то, что запасаемая информация подразделяется на категории, и для поиска необходимой информации мы блуждаем по древообразной диаграмме хранилища. Если бы семантическая память была бы организована так, как некоторые люди хаотично складывают вещи на своем чердаке, то у нас бы возникли громадные проблемы в запоминании всего. К счастью, головной мозг сортирует информацию по категориям, так же, как “одаренные” учителя преподают комплексные предметы в школе, легко создавая такие же структуры среди своих учеников.
Îáüåêòû
Íåîäóøåâëåííûå îäóøåâëåííûå
ìëåêîïèòàþùèå ïòèöû
ëåòàþùèå ïòèöû
íåëåòàþùèå ïòèöû
ïîþùèå ïòèöû
äðóãèå ïòèöû
Так, информация от зрительной системы обрабатывается на предмет цвета,
формы, идентичности предмета, знаком или предмет или нет, пока не возникнет окончательное восприятие предмета, где и когда он был увиден.
Пингвины
Канарейки
Мы также приобретаем навыки и эмоциональные чувства относительно предметов. Знать, что пианино является пианино, одно, а уметь играть на пианино – совершенно другое. Уметь кататься на велосипеде является полезным, но осознание опасных ситуаций на дороге – не менее важным. Навыки приобретаются посредством практики, тогда как эмоциональные восприятия происходят очень быстро. Часто на самом деле мы очень быстро обучаемся вещам, представляющим опасность. Оба этих типа обучения называются условными. Специализированные участки головного мозга, ответственные за этот процесс – базальные ядра и мозжечок (навыки) и миндалины
(эмоциональное обучение). Проибретение навыков необходимо многим животным для выживания.
Известные нам факты о животных, расположенные в виде дерева. Мы до сих пор не знаем, как головной мозг создает
Каскад обработки зрительной информации при поступлении в головной мозг и сохранения для памяти.
Можно по-разному воспринимать эти каскады обработки информации. Так, существуют участки коры, которые только воспринимают образ – благодаря этому мы можем сохранять в памяти и узнавать предметы вокруг нас. Отображением этой системы может быть, например, узнавание знакомых лиц (политиков) на страницах газетных комиксов.
Очень близка к этой системе и семантическая память – хранилище фактических знаний обо всем мире. Так, мы знаем, что Париж – столица Франции, а ДНК содржит генетическую информацию в виде ого кода.
Шимпанзе научились выдавливать термитов при помощи палки. Молодые животные учатся этому навыку, наблюдая своих родителей двоичн
31

Провалы памяти и локализация
эпизодической памяти в мозге
Последний тип системы запоминания носит название эпизодической памяти. Это аналогично с тем, как вы сохраняете в памяти все события, связанные с конкретным лицом. Запоминание событий существенно отличается от обучения фактам в важном аспекте – события случаются только единожды. Если забудешь, что ел на завтрак
(что вряд ли), или что случилось на Рождество
(возможно), или же все события, произошедшие в самый первый день в школе (может быть), то их невозможно восстановить, как если бы заново выучить урок. Эта система учится очень быстро, так как обязана так поступать.
Мы многому научились, исследуя неврологических больных с нарушениями эпизодической памяти вследствие перенесенного нсульта, вирусного энцефалита или же опухоли мозга. Благодаря этим изучениям была выявленя анатомическая организация этой структуры памяти.
Крайне удивительно, но больные с амнезией могут научиться некоторым вещам, но не могут их сознательно запомнить! Так, они очень быстро могут научиться двигательным навыкам или же чтению наоборот.
Обучение обратному чтению не требует большого промежутка времени, однако в отличие от здоровых, эти больные не могут запомнить, что были обучены этому. В этом и заключается их удивительная диссоциация сознательной осведомленности.
Амнестики весьма сознательно обучаются и в дальнейшем неосознанно теряют знания о процессе обучения. Они не в состоянии осознанно восстановить события из прошлого. Повреждения, вызывающие подобную тяжелую картину, могут быть локализованы в различных участках головного мозга – мамилярных тельцах в среднем мозге, в таламусе, гиппокампе. Предполагается, что повреждения в этих участках, приводят к поражению формирования эпизодической и семантической памяти.
“Не так важна сама травма, а то, как через повреждения или болезнь, становится понятным нормальная функция”
(Сэр Генри Xэд, невролог, 20 век).
Люди, страдающие амнезией, не могут вспомнить людей, с которыми встретились всего полчаса назад. Они даже не могут вспомнить, ели или должны поесть, что и куда положили. Показан комплексный рисунок – они могут его скопировать, но не в состоянии его воспроизвести через 30 минут. Часто они не могут запомнить события, которые предшествовали их заболеванию - это называется ретроградной амнезией.
Такая жизнь теряет все пространственно- временные связи, и часто таких больных описывают как постоянно
”только что проснувшихся”. Но эти же люди понимают команды и смысл слов,
и даже могут поддержать разговор.
NC
Copy
A
Delayed Recall
Однако это происходит до определенного времени, и как только возвращаются к теме беседы, выявляется полная изоляция
Люди с амнезией (А) могут отлично видеть и аккуратно скопировать рисунок, но не могут сохранять его в памяти по сравнению со здоровым контролем (NC)
Две важные структуры эпизодической памяти
– преринальная кора (PRH), благодаря которой поддерживается память о прошлом, и гиппокамп (HIPPO), связывающий события и места.
32

Другие системы памяти
Повреждение в любой части мозга может влиять на системы памяти. Дегенеративные состояния, как при семантической деменции (тип болезни
Альцгеймера) могут привести к показательным повреждения семантической памяти. В начале болезни эти больные полностью способны правильно описать содержание рисунков при эксперименте, тогда как при прогрессии заболевания больной будет сомневаться при рассмотрении рисунка мыши о том, а не собака ли это. Кстати, этот факт подтверждает то, что фактическая информация накапливается по категориям, и информация об одушевленных предметах сохраняется в одном месте, на отдалении от информации о неодушевленных.
Нейробиология памяти
Тщательное изучение неврологических больных помогает в определении локализации функций памяти в мозге, однако понимание биохимических процессов организации памяти требует проведения тщательных лабораторных исследований с экспериментальными животными.
Сейчас многие исследователи мозга верят, что многие аспекты создания тонких нейрональных связей в процессе развития мозга могут иметь решающее значение в дальнейшем, особенно при наннем обучении. Связи, которые развиваются между ребенком и матерью, были изучены на примере молодых цыплят в процессе, называемом импринтингом. Теперь мы знаем
Гиппокамп
Нейроны окрашены в черный цвет где происходит процесс обучения в головном мозге цыпленка и какие химические трансмиттеры высвобождаются для фиксации ”изображения” матери. Это изображение настолько точное, что цыпленок всегда следует исключительно за своей матерью. Молодые животные также нуждаются в понимании того, какая пища безопасна, и посредством собственного опыта учатся различать плохой вкус от хорошего. Этот факт не может быть ообусловлен только генетической предрасположенностью – происходит также обучение. При импринтинге или поедании пищи активируются соответствующие рецепторы, приводящие к выработке каскада вторичных химических мессенджеров, которые приводят к активации соответствующих генов и вырабатке соответствующих белков в клетках мозга, дословно удерживающих память.
Клетки места (Place cells)
оказались другим важным открытием. К ним относятся нейроны в гиппокампе, которые активируются лишь тогда, когда животное находится в знакомой обстановке. Различные клетки кодируют различные предметы окружающей среды, таким образом в кодировании всей обстановки занята целая популяция клеток. Другие клетки кодируют направление движения животного. Эти две области вместе координируют движения и направления движения животного. Данный факт особенно важен для выживания в дикой припроде, когда животное после поиска пищи должно возвратиться в свою нору, гнездо, итд. Эта навигационная система обучения связана с семантической и эпизодической памятью. У животных возникает устойчивое представление о расположении предметов на их территории – аналогично нашему фактическому обучению об окружающем нас мире. И в этой карте помещаются данные об опасности – где был замечен хищник в последний раз. Клетки места фиксируют больше, чем просто место, они помогают животным запоминать, где произошли события.
Четыре записывающих электрода вокруг клеток гиппокампа выявили нервные импульсы (1, 2 и частично 4) в нейронах, ответственных за поиск места (красное пятно).
Как образуются эти карты у другие следы памяти?
СУществует мнение, что пластичность синапсов основана на рецепторах NMDA. В последней главе было описано, как активация синаптической пластичности меняет силу связей в сетях нейронов и как это может помочь с сохраненивм информации. Понимание этих процессов нарушается, когда препараты, блокирующие NMDA рецепторы
33
взаимодействуют с гиппокампом. Так, например, крысы и мыши могут быть обучены плавать в бассейне и находить спасительную платформу под поверхностью воды. Они используют свои клетки места и клетки направления движения для поиска путей, и используя пластичность NMDA рецепторов, фиксируют в памяти. Были выведены генетически модифицированные мыши без рецепторов NMDA в гиппокампе. У них были зарегистрированы крайне плохая обучаемость и ориентация. В последней главе было разъяснено, что изменения в синаптической щели происходят посредством изменений в возбуждающих АМРА рецепторах. Мы до сих пор не знаем, возможно ли эту концепцию применить касательно памяти – это является предметом интенсивных исследований.
Эта крыса плавала в бассейне и нашла скрытую платформу, на которой и стоит.
Передовые исследования
Лондонские таксисты должны отлично знать город, прежде чем развозить людей за плату. Ученые провели функциональную ЯМР томографию головного мозга таксистов и попросили их мысленно представить путь от Мраморной Арки до Слонового Замка, и была зафиксирована активность в правой парагипокампальной области. Неодинаковые зоны и размеры активации могут приписаны как знанию и запоминанию в памяти карты города, так и другим факторам.
Как мы можем улучшить память?
Предполагается извлекать оригинальные методики из накопленных данных о том, как инфирмация накапливается, шифрируется, фиксируется и потом используется. Создавая ассоциативные связи, разграничивая уроки обучения, имея так называемые напоминатели мы можем сохранить информацию в памяти. Некоторые пожилые пациенты с плохой памятью высоко оценили систему NeuroPage, которая им напоминала о последующих событиях и распорядке дня. Необходимо отличать различные принципы работы эпизодической памяти и обучения навыкам – вы никогда не научитесь навыку, просто слушая о нем, но сохраните это в эпизодической памяти.
Мы все уверены, что было бы очень хорошо, если бы могли увеличить объем или сохранность нашей памяти. Люди постарше часто жалуются на память. Однако, надо всегда помнить что за хорошую память всегда приходится платить. Это происходит потому, что хорошая память – это своеобразный баланс между запоминанием и забыванием. И с выраженным улучшением памяти нам пришлось бы запоминать и тривиальные вещи, совершенно не нуждающиеся в запоминании. “Инь и янь” хорошой памяти заключается в правильной организации и запоминании важных событий, и забывании неважных. Кажется невозможным, что когда либо будет созданан ”волшебная пилюля” улучшения памяти, по крайней мере у зддоровых. Сама эволюция позаботилась о том, чтобы система была оптимально сбалансирована.
Каждый, кто пытается научиться навыку, должен часто практиковаться, также, как старательные ученики учителя музыки.
Учитывая сказанное, можно предположить, что выраженную забывчивость можно смягчить при помощи лекарств, улучшающих работу рецепторов NMDA и АМРА, или же стимулирующих каскад вторичных- мессенджерных сигналов, которые были выявлены в экспериментах с молодыми животными. Кроме того, применение стволовых клеток также могло помочь при нейродегенеративных заболеваниях типа болезни
Альцгеймера, поражающих память. Сегодна именно эти увлекательные направления занимают центральное место исследований в нейронауке. Демографические подсчеты в развитых странах показывают неумолимое старение населения, поэтому схемы лечения, которые могли бы обеспечить независимую старость, будут высоко оценены.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

перейти в каталог файлов


связь с админом