Теории памяти

Психологическое изучение механизмов памяти хронологи­чески старше других. Самое большое распространение получи­ли ассоциативные теории памяти. Предметы и явления» действи­тельности запечатлеваются и воспроизводятся не изолированно друг от друга, а в связи друг с другом, по выражению Сеченова «группами или рядами». Воспроизведение одних из них влечет за собой воспроизводство других, что обусловливается реаль­ными объективными связями предметов и явлений. Под их воз­действием возникают временные связи в коре мозга, служащие физиологической основой запоминания и воспроизведения, В психологии эти связи рассматривались как ассоциации. Одни из ассоциаций являются отражением пространственно-времен­ных отношений предметов и явлений (ассоциации до смежности), другие отражают их сходство (ассоциации по сходству), третьи - противоположность (ассоциации по контрасту), чет­вертые - причинно-следственные отношения (ассоциации по каузальности).

Важнейшая роль ассоциаций в процессах памяти была отме­чена еще Аристотелем. В XVIII—XJX вв. учение об ассоциации лежало в основе так называемой ассоциативной психологии, распространившей принцип ассоциации на все психические яв­ления (Юм, Д.Джеймс, Спенсер). Подлинно научное обоснова­ние принципа ассоциаций и раскрытие их закономерностей было дано И.М.Сеченовым и И.П.Павловым. По Павлову ассоциа­ции - не что иное как временная связь, возникающая в результате одновременного или последовательного действия 2 или нескольких ­раздражителей.

Нейронные и биохимические теории памяти. Человеческий мозг во многом продолжает оставаться тайной. Его строение чрезвычайно сложно. Как же происходит приобретение новых знаний? Вероятно, оно должно сопровождаться какими-то структурными или химическим и изменениями в мозгу; Су­ществует немало популярных теорий, но все они носят умо­зрительный характер. Наука еще очень далека от того, чтобы дать действительно точное и исчерпывающее описание способа, каким нервная система накапливает информацию. Но эти теории являются полезными вехами на пути к понима­нию системы памяти.

Существует почти полное единодушие относительно того, что постоянное хранение информации связано с химическими или структурными изменениями в мозгу. Практически все соггласны и с тем, что запоминание осуществляется посредством элек­трической активности, т.е. химические или структурные изме­нений в мозге должны каким-то образом влиять на электриче­скую активность. Если системы памяти являются результатом электрической активности, то, следовательно, мы имеем дело с нервными цепями, способными реализовать следы памяти. Из физиологии нам известно, что электрический импульс, пере­данный нейроном, проходит от тела клетки через аксон к телу следующей. Место, где аксон соприкасается со следующей клет­кой, называется синапсом. На отдельном клеточном теле могут находиться тысячи синапсов. Существует 2 основных вида си­напсов: возбудительные и тормозные.

На уровне возбудительного синапса происходит передача воз­буждения к следующему нейрону, и на уровне тормозного т она блокируется. Для того, чтобы произошел разряд нейрона, может потребоваться довольно большое число импульсов, одного импульса, как правило, недостаточно. Но для простоты анализа представим, что единственный нервный импульс, по­ступающий на возбудительный синапс, может вызвать ответ но­вой клетки. Простейшая цепь, обеспечивающая память, пред­ставляет собой замкнутую петлю. Возбуждение последователь­но обходит весь круг и начинает новый. Такой процесс называ­ется реверберацией.

Поступающий сенсорный сигнал вызывает последователь­ность электрических импульсов, которая сохраняется неоп­ределенно долгое время после того, как сигнал прекратится. Реверберирующая активность, вызванная сигналом, на са­мом деле не должна продолжаться бесконечно. Для кратковременной памяти должен существовать какой-то другой механизм. Что же приводит к прекращению реверберации? Су­ществует несколько гипотез. Во-первых, подлинная реверберирующая цепь должна быть гораздо сложнее. Группы кле­ток в действительности расположены значительно более сложным образом. Фоновая активность этих нейронов, а также воздействия со стороны многочисленных, внешних по отно­шению к данной петле входов, в конечном итоге, нарушают характер циркуляции импульсов. Во-вторых, еще один возможный механизм прекращения реверберации - появление новых сигналов, которые могут активно затормозить пред­шествующую реверберирующую активность. В-третьих, не исключается возможность некоторой ненадежности самих нейронных цепей, импульс, поступающий в одно звено це­пи, не всегда может оказаться способным вызвать активность в следующем звене и, в конце концов, поток импульсов уга­сает. В-четвертых, реверберация может прекратиться вслед­ствие какого-либо «химического» утомления в нейронах и синапсах.

Избирательная электрическая активация определенной нер­вной петли обеспечивает кратковременное запоминание. Как же представить в подобной схеме долговременную память? Со­гласно одной из популярных теорий, многократная электриче­ская активность в нейронных цепях вызывает химические или структурные изменения в самих нейронах, что приводит к воз­никновению новых нейронных цепей. Это изменение цепи на­зывается консолидацией. Консолидация следа происходит в про­должение длительного времени. В основе долговременной па­мяти лежит постоянство структуры нейронных цепей.

Таким образом, кратковременная и долговременная па­мять могут быть связаны с одними и теми же нервными эле­ментами/ стой разницей, что кратковременная память ^_ это временная электрическая активность определенных нейрон' нов, а долговременная память - постоянная структура тех же самых нейронов.

Какие же механизмы участвуют в консолидации цепей па­мяти?

Существуют 2 гипотезы. Первая предполагает, что долговре­менная память заключена в структуре белковых молекул в каж­дом синапсе. И нервная информация переходит через синаптическую щель химическим путем. Согласно другой точке зрения долговременная память может быть результатом возникнове­ния новых синапсов. Это означает, что всякий раз при заучива­нии нового материала в мозгу возникают физические измене­ния. Но микроскопической техникой эти изменения обнару­жить не удается, в частности вследствие исключительной трудности наблюдения живых нервных клеток под микроскопом. Как бы ни происходило дело, ясно одно, что именно синапс является тем местом, где происходят перестройки.

После того, как были открыты химические процессы, лежа­щие в основе наследственности, возникла мысль, что те же самые механизмы могли бы участвовать в процессах запомина­ния. Генетическая информация, особая для каждого организма, заключена в гигантских молекулах ДНК. Передача ее происхо­дит при помощи молекулы другой нуклеиновой кислоты РНК. И поскольку ДНК содержит генетическую память для каждого индивидуального организма, логично предположить, что она или РНК может также передавать и приобретенный опыт.

Инструкции для синтеза белка, переносимые молекулой РНК, заключены в специфической последовательности ор­ганических оснований, присоединенных к остову молекулы, именно они служат матрицами для синтеза белков. Различ­ная последовательность приводит к синтезу разных белков. Можно предположить, что эта последовательность изменяется в результате опыта, приобретенного животными при обу­чении. Сейчас доказано, что обучение действительно оказы­вает влияние на РНК.

Возникает вопрос: содержит ли Измененная в результате обу­чения РНК информацию о характере возникшего навыка. Один из способов проверки: обучить животных выполнению опреде­ленной задачи, извлечь РНК изсоответствующих частей нерв­ной системы и попытаться использовать эту РНК для передачи полученных знаний другим животным. Это очень трудный путь. Учеными были получены очень противоречивые результаты. Опыты проводились на планариях (плоский червь). Если пере­резать его пополам, то каждая половина регенерирует в целого червя. Сначала червя обучали выполнять какую-то задачу. За­тем разрезали пополам, получая 2 идентичных животных. Ког­да половинки полностью регенерировали, приступали к про­верке.

Гипотеза заключалась в следующем: если память кодиру­ется химически, то обе половины сохраняют задачу в памя­ти, если запоминание хранится в нервных связях — головных ганглиях, то животное, регенерировавшее из хвостовой час­ти, не будет обладать соответствующими навыками. Под дей­ствием электрического тока планария рефлекторно сокра­щается. Если сочетать удар электрического тока с яркой вспышкой света, то животное начинает сокращаться, Даже если вспышка не сопровождается электрическим раздражителем. Результат проверки показал, что после перерезания и регенерирования обе половины «помнят» задачу. Этот результат поразителен. Ведь даже, если информация хранится в молекулах РНК, то каким образом она доходит до хвоста? То есть РНК, содержащая накопленную информацию, рас­пространена у планарии по всему телу.

Проводилось также множество химических исследований. Вводились различные фармакологические вещества в ситуации обучения, либо стимулирующие, либо подавляющие синтез белка. Эти исследования выявили некоторые интересные аспекты фун­кционирования памяти. Например, память легче всего наруша­ется под воздействием некоторых веществ, вводимых в коре после обучения. Чем больше интервал между обучением i вве­дением вещества, тем большая доза требуется для стирания сле­дов. Нормальное функционирование нервной системы зависит от тщательно регулируемой химической среды, но какие либо надежные выводы делать пока еще рано.

Наиболее волнующими экспериментами в последнее вре­мя были попытки перенести память одного животного к дру­гому. Планарии охотно поедают Друг друга. Если одну планарию обучить сокращаться на свет, размельчить и скормить другой, то опыт первого частично передается другому червю (опыт Д.Мак-Коннела). Это вызвало необычный интерес пуб­лики и скепсис науки. Ведь планария - относительно примитивный организм. Однако в 1966 г. Дж.Унгар провел опыты по переносу памяти у крыс и мышей. У крыс громкий звук вызывает вздрагивание. В течение 9 дней их приучали не вздрагивать. Затем необученным мышам вводили диализованный гомогенат мозга, взятый у обученных доноров, по­сле чего проверяли их реакцию на звук. Мышам» получив­шим такую инъекцию, потребовалось 1-2 дня для подавле­ния реакции испуга - поразительный результат, если учесть, что на подавление реакции испуга у мышей, не получивших инъекций, затрачивается больше времени, чем у крыс.

В другом эксперименте одну группу животных приучали к громкому звуку, а другую - к обдуванию воздухом (тоже реак­ция вздрагивания). После инъекций у необученных животных появлялся перенос памяти в отношении лишь того воздейст­вия, к которому был приучен донор. Однако окончательного ответа пока дать нельзя. Многие ученые довольно скептически относятся к подобным экспериментам. Если возможен перенос информации, хранящийся в памяти мозга, то возникает много новых загадок относительно природы памяти. Это означало бы, что специфические следы памяти кодируются в химических ве­ществах, которые могут свободно перемещаться в организме и передаваться от одного животного к другому, даже от крыс к мышам.