Механизмы долговременной памяти

Большинство учёных считают, что в основе Д.П. лежат весьма сложные структурно-химические преобразования как на системном, синаптическом, так и на клеточном уровнях головного мозга.

В результате исследований было установлено, что после обучения оборонительному условному рефлексу в гиппокампе увеличивается количество ацетилхолина. Синтез Ах, зависящий от вырабатываемых навыков и индивидуальных особенностей животных, стали связывать с процессом консолидации.

Дальнейшие исследования показали, что под влиянием обучения увеличивается количество холинорецепторов, что может быть следствием синтеза новых рецепторных белков, либо активации уже существующих рецепторных белков. Активация рецепторов постсинаптической мембраны облегчает обучение, ускоряет фиксацию, способствует извлечению следа из памяти. И, наоборот, антагонисты Ах нарушают обучение и воспроизведение, вызывая амнезию.

Самое непосредственное участие в механизмах Д.П. принимают катехоламинергическая и серотонинергическая системы, которые находятся в реципрокных отношениях. Установлено, что серотонин ускоряет обучение и удлиняет сохранение навыков, выработанных на эмоционально-положительном подкреплении, нарушая выполнение и сохранение защитно-оборонительных реакций. А норадреналин ускоряет обучение в условиях применения отрицательного подкрепления.

Среди вероятных медиаторов, от уровня метаболизма которых зависят процессы Д.П., следует назвать ГАМК, глутаминовую кислоту, а также ионы кальция.

В ключевых процессах обучения и памяти принимают участие нуклеиновые кислоты и белки. Теоретические представления подразделяются на две группы. Согласно первой гипотезе обучение и память связаны с кодированием приобретенных форм поведения в информационных макромолекулах. Х. Хиден считал, что под влиянием приходящих к нейрону импульсов, происходит перегруппировка оснований в молекуле РНК, что приводит к синтезу на такой ядерной РНК молекул белка измененной структуры, обусловливающих избирательную чувствительность нейрона именно к данной конфигурации импульсов. Согласно второй группе гипотез на основе функционального объединения нейронов возникает их структурное объединение, представляющее собой энграмму памяти. Для создания устойчивости образованной энграммы должна существовать система обновления специфических рецепторных белков, которая включает участки генома, ответственные за синтез соответствующих белков. Либо должны возникать стабильные модификации ДНК, в результате которых в нейроне возникает и поддерживается пожизненно синтез любого нейроспецифического белка или, наоборот, выключается необратимо синтез неактивного белка.

Г. Линч и М. Бодри выдвинули гипотезу о том, что повторная импульсация в нейроне сопровождается увеличением концентрации кальция в постсинаптической мембране. Это активирует фермент, расщепляющий один из белков мембраны. Его расщепление освобождает ранее неактивные белковые глутаматрецепторы. Число активных глутаматрецепторов возрастает и возникает состояние повышенной проводимости синапса длительностью 3-6 суток. Эта гипотеза привлекает внимание тем, что позволяет рассматривать структурную организацию энграммы и при этом учитывает такой важный компонент нейронной конструкции, как дендритные шипики. Аксошипиковые контакты – наиболее пластичное соединение между нейронами, которое может быть ответственно за эффективность синаптической передачи. Как показали многие авторы, если количество самих шипиков и синапсов на них увеличивается в онтогенезе и прямо зависит от накопления индивидуального опыта, т.е. от образования энграмм, то их использование по поводу новых поведенческих задач должно подразумевать наличие соответствующих механизмов. С одной стороны, синаптическое соединение с шипиком является достаточно стабильным, с другой – функционально весьма подвижным.

Важную роль в консолидации памяти играют нейропептиды, которые обнаружены в аксонных окончаниях нейронов вместе с медиаторами. Например, вместе с норадреналином часто выделяется соматостатин, опиоидные пептиды и т. д. Пептид-спутник может значительно повысить сродство рецептора постсинаптической мембраны к основному медиатору. Он более стабилен, чем основной медиатор, что обеспечивает пролонгированное облегчение проведения через синапс. При исследовании роли в процессах памяти таких пептидов как АКТГ и кортикостероиды выяснилось, что они существенно влияют на обучение и память, причем, их эффект зависит от интенсивности обучения, он ослабевает по мере увеличения интервала между обучением и введением пептида и является достаточно кратковременным. В формировании памятных следов принимают участие также вазопрессин.

Противоположное действие оказывает другой гормон гипофиза – окситоцин, который рассматривают как естественный амнезирующий нейропептид. Он нарушает сохранение выработанных навыков независимо от типа обучения у животных.

Среди других нейропептидов, оказывающих влияние на обучение и память, выделяют эндогенные опиоиды – эндорфины и энкефалины. Они замедляют угашение условных рефлексов, улучшают их сохранение, хотя и ухудшают их формирование.

Таким образом, прослеживается тесная взаимосвязь всех без исключения нейрохимических механизмов обучения и памяти. По-видимому, изменение белкового метаболизма является тем конечным звеном, через которое реализуются любые воздействия на процессы обучения и памяти. За счет изменения белкового метаболизма осуществляются процессы формирования и закрепления многонейронной энграммы.