РефератыМедицина, здоровьеФиФизиология (ФИЗИОЛОГИЯ ПАМЯТИ)

Физиология (ФИЗИОЛОГИЯ ПАМЯТИ)

ФИЗИОЛОГИЯ ПАМЯТИ


На прошлой лекции мы рассмотрели проблему приобретения


индивидуального опыта,т.е. проблему обучения.Процесс обучения


неразрывно связан с памятью.Под памятью понимают свойство жи-


вых систем,в частности,ЦНС,воспринимать,фиксировать ,хранить


и воспроизводить следы ранее действующих раздражителей.Память


характерна не только для ЦНС;существует генетическая память


,иммунная память.Нервная память,осуществляемая ЦНС,характери-


зуется тем,что хранение информации о прошедших событиях внеш-


него мира и об ответных реакциях организма на эти события


используется организмом для построения модели текущего или


будущего поведения."Запись" информации,которая хранится в ЦНС


,получила название энграммы.Слово "запись"употребляется здесь


весьма условно.Поступление и записывание информации в мозге


существенно отличается от аналогичных процессов в ЭВМ.Для то-


го , чтобы понять наиболее важные различия этих двух про-


цессов,рассмотрим простые примеры.Во-первых ,хорошо извест-


но,что короткий список не связанных друг с другом слов запом-


нить легче,чем длинный.Это банальное утверждение свидетельст-


вует о том,что у человека образование памяти не аналогично


сбору информации на магнитной ленте или в электронном блоке


машины,когда процесс накопления информации продолжается до


тех пор,пока не прекращается внешний "ввод" или не исчерпыва-


ется информационная емкость.Второй важный пример заключается


в том,что мы запоминаем не столько подробности,сколько


суть,наиболее общие положения,а затем из центров речи извле-


каются необходимые слова.В этом отношении память человека


также значительно отличается от электронной.Мозг человека от-


бирает,сортирует и хранит лишь наиболее важную,общую информа-


цию,т.е. память человека селективна,тогда как ЭВМ хранит без


разбора всю введенную информацию.Таким образом,важнейшей ха-


рактеристикой памяти является ее избирательность.Свойство из-


бирательности,равно как и свойство забывания,позволяют мозгу


не быть "затопленным" потоком непрерывно поступающих сигна-


лов,позволяет избежать своего рода "информационной катастро-


фы".Проиллюстрируем сказанное.


Специальными методами рассчитано,что информационная ем-


кость человеческого мозга равна приблизительно 3х10 в 8 сте-


пени бит.Поток сознательно воспринимаемой информации от всех


сенсорных систем в среднем составляет 20 бит/с (варьирует от


40 бит/с при чтении до 3 бит/с при счете).Таким образом ,при


бодрствовании около 16 часов в сутки и продолжительности жиз-


ни 70 лет общее поступление информации в мозг составит около


3х10 в 10 степени бит,что в 100 раз превышает информационную


емкость мозга.Отсюда следует,что храниться в мозге может не


более 1% от общего потока информации,т.е. в долговременную


память отбирается,прежде всего,наиболее важная информа-


ция,например,та,которая имеет значение для выживания индиви-


дуума и т.д.


Каким же образом осуществляется отбор той информации в


значительной степени выполняет такая важная физиологическая и


психологическая реакция как внимание.В отличие от ориентиро-


вочного рефлекса "Что такое?",цель которого - неспецифическое


повышение возбудимости ЦНС для лучшего восприятия любой


сенсорной информации,реакция внимания - это один из механиз-


мов устранения избыточности сенсорного потока,избирательного


подавления многих сенсорных входов .


Разберем сравнительную характеристику ориентировочного


рефлекса и реакции внимания.


Ориентировочный рефлекс. Внимание.


1. Обеспечивает наилучшее 1. Обеспечивает отбор и наи-


восприятие любых сенсорных лучшее восприятие опреде-


стимулов. ленных стимулов и подавле-


ние восприятия других.


2. Увеличивает общий поток 2. Увеличивает поступление в


сенсорной информации,пос- мозг лишь важной в данный


тупающей в мозг. момент информации, ограни-


чивая поступление "шумов".


3. Механизмы торможения при 3. Механизмы торможения иг-


первичном действии стиму- рают важную роль "фильтра"


ла не характерны. при первичном действии


стимула.


4. Замыкается преимущест- 4. Реализуется с участием РФ


венно в РФ ствола мозга. ядер таламуса , структур


лимбической системы и КБП.


5. Активирует диффузно всю 5. Обеспечивает более изби-


кору. рательную активацию опре-


деленных зон коры.


При многократном повторении действия одного и того же


стимула ориентировочный рефлекс и реакция внимания тормо-


зятся,развивается привыкание ,в результате которого ЦНС прак-


тически не реагирует на данный раздражитель.Угасание реакции


на повторяющийся раздражитель является важным механизмом от-


бора информации для запоминания.Установлено,что не но-


вая,несколько раз повторяющаяся информация,очень плохо запо-


минается.В качестве примера можно привести степень запоминае-


мости такой темы как "Органы чувств" после прохождения ее на


анатомии,гистологии и физиологии.Результат такого изучения


известен .Итак,какую же информацию мозг хорошо запоминает?По


крайней мере,она должна удовлетворять двум требованиям:быть


новой и быть для человека значимой (интересной).Проанализиру-


ем,какие структуры мозга оценивают эти характеристики инфор-


мации.Прежде всего,необходимо учитывать то обстоятельство,что


оценка текущей информации дается на основе уже имеющейся,при-


обретенной в результате предшествующего обучения или опы-


та,при этом происходит извлечение хранящейся в памяти инфор-


мации и сопоставление прошлого опыта с настоящим.Можно счи-


тать,что в оценке новизны и значимости поступающей информации


участвуют практически все интегративные структуры мозга:преж-


де всего,ассоциативные зоны коры,сенсорные зоны,лимбическая


система,гипоталамус,таламус,РФ ствола мозга.Наиболее значимая


информация отбирается для длительного хранения,т.е. перево-


дится в долговременную память.Данная функция осуществля-


ется,прежде всего,с участием нейронных структур гиппокампа.


Разберем классификацию различных видов памяти.Выделяют


следующие виды памяти:


1. эмоциональную память (одну из самых длительных)


2. двигательную или моторную память ( автоматизированные


двигательные навыки)


3. словесно-логическую память


По временному признаку различают :


Кратковременная Долговременная


сенсорная первичная вторичная третичная


память память память память


стимул (до 1с.) (неск.секунд) ( мин.-годы) (вся жизнь)


стирание вытеснение забывание забывания


новой инфор- от неисполь- не проис-


мацией зования ходит


Образование любого вида памяти характеризуется следующей


последовательностью событий :


1. - сортировка и выделение новой информации,


2. - формирование энграммы,


3. - долговременное хранение значимой для организма ин-


формации,


4. - извлечение и воспроизведение хранимой информации.


Отбор информации осуществляется благодаря реакции внима-


ния,рассмотренной ранее.Остановимся теперь более подробно на


механизмах формирования энграммы.


Важный вклад в создание современной теории памяти внес


канадский физиолог Хебб.Он предположил,что внешний стимул


сразу приводит к образованию лабильного следа памяти в моз-


ге,который вскоре исчезает.Переход информации в долговремен-


ную память связан со стабильными структурно-функциональными


изменениями в нейронах.Доказательствами такой двойственности


механизмов памяти служат результаты опытов с применением


электрошока.Действие на мозг электрического импульса в 120 В


и 120 mА в течение 1 с.приводит к развитию судорог,потере


сознания и последующей потере памяти на события,не-


посредственно предшествовавшие электрошоку.Развивается т.н.


ретроградная амнезия ,при которой утрачивается память только


на события в течение лишь нескольких секунд перед воздейству-


ет,память же на более давние события,напротив,не страдает и


хорошо сохраняется.Это говорит о том,что кратковременная и


долговременная память используют различные механизмы фиксации


информации.


Итак ,механизмы кратковременной памяти.Основой для гипо-


тезы о функциональном механизме кратковременной памяти послу-


жили морфологические данные Форбса и Лоренте де Но ,которые


детально описали замкнутые нейронные цепи на всех уровнях


ЦНС.Ряд физиологов,в частности ,Рашевски,на основании этих


морфологических данных создал модель памяти.Согласно этой мо-


дели,импульсы от сенсорных путей попадают в замкнутые нейрон-


ные сети ,где длительное время они циркулируют ( ревербериру-


ют) без какого-либо дополнительного подкрепления.Эти самости-


мулируемые замкнутые цепи,в которых реверберирует поток им-


пульсов,являются основой кратковременной памяти,Изобразим


схематически одну из таких нейронных цепей-ловушек.


Механизмы долговременной памяти связаны со структурными


изменениями в нейронах.Можно выделить несколько нейрохими-


ческих механизмов,связанных с образованием,консолидацией и


хранением энграмм.


Важная роль в образовании устойчивых временных связей (


обучении ) принадлежит повышению эффективности синаптической


передачи.Некоторые пути повышения проводимости синапсов мы


обсудили ранее.Остановимся более подробно на функции т.н. ин-


формационных молекул.


В 50-ых годах шведский исследователь Хиден установил


тесную связь между степенью выработки двигательных навыков и


содержанием РНК в нейронах соответствующих моторных центров.В


ходе обучения содержание РНК в нейронах заметно повыша-


лось.Хиден обнаружил,что нейроны - самые активные продуценты


РНК в организме.В одном нейроне содержание РНК может коле-


баться от 20 до 20 000 пикограмм,причем ,нейроны,содержащие


наибольшее количество РНК ,оказывались ответственными за хра-


нение большого объема информации.На основании этих данных Хи-


ден высказал предположение,что именно молекула РНК является


главным нейрохимическим субстратом памяти.


Гипотезу Хидена развил Мак-Коннелл.Им были выполнены


знаменитые опыты на белых червях - планариях по "переносу па-


мяти".У планарий вырабатывали условный рефлекс избегания све-


та.Для этого их подвергали действию электрического тока,если


они попадали в освещенный участок специально сконструирован-


ной камеры.После выработки устойчивого навыка избегания света


планарий умерщвляли,размельчали и затем скармливали порошок


"обученных" планарий необученным.После этого у необученных


планарий появлялся навык избегания света.Однако,если порошок


" обученных" червей предварительно обрабатывали раствором


РНК-азы,а затем скармливали его другим необученным планари-


ям,то у них навык избегания света не появлялся.


Из результатов этих опытов Мак-Коннелл делал вывод о том


,что молекула РНК,являясь носителем информации в ЦНС,способна


передавать память на конкретные события.


Опыты Мак-Коннелла неоднократно пытались воспроизвести


многие исследователи.Результаты чаще не повторялись,одна-


ко,несомненно,что существует некая связь между накоплением


информации в нейронах и повышением в них содержания РНК.


Американский физиолог Унгар связывал хранение информации


в ЦНС с функцией целого ряда пептидов и белков.Он открыл,вы-


делил из мозга крыс и расшифровал структуру одного такого


нейропептида - скотофобина,состоящего из 15 аминокислот.Для


того ,чтобы отличить вновь синтезируемый при обучении пептид


от множества других,имеющихся в мозге ,Унгар вырабатывал у


крыс неестественный для них условный рефлекс - избегания тем-


ноты,Крыса ,как ночное животное,в норме избегает света и


стремится в экспериментальном открытом поле скрыться в ка-


кую-либо затемненную норку.Но как только она забиралась в


темную норку,она получала удар тока.В конце концов такая


крыса приучалась избегать темноты ,чем существенно отличалась


от своих сородичей,лишенных данного навыка.Из мозга обученных


крыс Унгар выделил особый пептид ( скотофобин : скотос - тем-


нота,фобия - страх),который никогда не встречался в мозге


нормальных животных.Одна

ко вскоре выяснилось.что и скотофобин


не явился той молекулой памяти ,которая была бы способна за-


писывать ту или иную конкретную информацию.По своей структуре


скотофобин оказался похож на молекулу АКТГ,которая также об-


ладала способностью улучшать формирование памяти,но не явля-


лась специфичной ни для одного навыка.


В последние годы был открыт еще ряд веществ,влияющих на


образование и консолидацию энграммы.В частности,белки -100 и


14-3-2. Белок -100 взаимодействует с системой сократительных


белков и системой транспорта кальция в нейронах и глиальных


клетках ,а белок 14-3-2 участвует в процессах гликолиза в


нервных клетках.Установлено,что при различных видах обучения


количество этих белков в нейронах коры и гиппокампа значи-


тельно возрастает.


Некоторые гормоны также способны влиять на процессы фор-


мирования памяти.Так,вазопрессин улучшает обучение и консоли-


дацию следов памяти,а окситоцин,напротив,вызывает забывание


той или иной информации,амнезию.Эндорфины и энкефалины ухуд-


шают формирование условных рефлексов и запоминание,но улучша-


ют хранение уже имеющейся информации.


Имеется обширный экспериментальный и клинический матери-


ал об участии классических нейромедиаторных систем в механиз-


мах обучения и памяти,он изложен в специальной литературе.В


последние годы большое значение придается ГАМК-ергическим ме-


ханизмам в процессах памяти.ГАМК и ее аналоги существенно


улучшают обучение ,образование энграммы,улучшают воспроизве-


дение хранящейся информации.Это используется ,в частности,в


клинике.Для улучшения ряда интеллектуальных процессов исполь-


зуется аналог ГАМК - ноотропил.


В настоящее время лучше всего изучены проблемы хранения


информации в нейронах .Вопрос о том,каким образом происходит


"считывание" записанной информации,т.е.т как осуществляется


извлечение из памяти и воспроизведение той или иной информа-


ции,остается открытым.Можно лишь констатировать,что воспроиз-


ведение информации - активный процесс,затрагивающий те же


структуры мозга,что и реакция внимания,и его осуществление


сопряжено иногда со значительными умственными усилиями.


ФИЗИОЛОГИЯ СНА.


Сон - это особое состояние организма,характеризующееся


угнетением или даже "отключением" сознания,снижением всех ви-


дов чувствительности и общей двигательной активности.


Цикл сна-бодрствования является наиболее характерным


проявлением циркадианных биологических ритмов,свойственным


всем живым организмам.Циркадианные (околосуточные) биоритмы


связаны с периодом вращения Земли вокруг своей оси,период


этих ритмов ,таким образом,приблизительно равен 24 часам.Дол-


гое время полагали,что суточные ритмы являются лишь пассивным


отражением в деятельности живых организмов смены дня и но-


чи.Однако эксперименты,проведенные французом Мишелем Сифф-


ром,доказали существование эндогенных суточных ритмов в усло-


виях отсутствия внешних задатчиков времени,т.е. отсутствия


смены дня и ночи,в пещере.Сиффр провел в пещере,куда не про-


никал естественный свет,около 6 месяцев .Он регистрировал


каждый цикл - сон-бодрствование как 1 сутки.Результаты пока-


зали,что "сутки" Сиффра были несколько длиннее,чем 24 часа,но


они оставались в среднем в пределах 26-28 часов.Эти данные


свидетельствуют о том,что в ЦНС существует эндогенные задат-


чики (осцилляторы,водители ритмов) суточных ритмов.Роль эндо-


генных биологических часов у некоторых животных выполняет


эпифиз,у млекопитающих - супрахиазменные ядра гипотала-


муса,контролирующие смену цикла сон-бодрствование,температуру


кожи и уровень соматотропного гормона в крови.Возможно ,су-


ществуют и другие водители ритмов,однако их локализация в


мозге ока не установлена.В нормальных условиях эндогенные ос-


цилляторы суточных биоритмов взаимодействуют с внешними сре-


довыми сигналами,такими как внешнее естественное освещение )


наиболее важный),температура окружающей среды,время кормле-


ния.У человека существует еще один,очень важный внешний за-


датчик суточного ритма - будильник.


Итак , в цикле сон-бодрствование особое внимание иссле-


дователей всегда привлекал сон.Лишение (депривация) сна при-


водит на 10-15 сутки к гибели животных,т.е. сон является жиз-


ненно важной потребностью животных и человека.


Различают несколько стадий сна в зависимости от характе-


ра ЭЭГ .


1 фаза - бодрствование при расслабленном состоянии,на


ЭЭГ преобладает альфа-ритм ( 8-13 Гц.,50 мкв)


2 фаза - засыпание .Альфа-ритм подавляются тета-волны


(4-8 Гц.,150 мкв).Характерны т.н. веретена частотой 12-14 Гц.


3 фаза - неглубокий сон,на ЭЭГ наблюдается дальнейшее


снижение частоты ритма,вплоть до появления дельта-ритма (


0,5-3,5 Гц.,250-300 мкв)


4 фаза - умеренно глубокий сон.Дельта-волны и К-комп-


лексы.


5 фаза - глубокий сон,характерен дельта-ритм


6 фаза - парадоксальный сон,на ЭЭГ - бета-ритм , как в


состоянии бодрствования ( частота свыше 13 Гц.,25 мкV).


Длительность цикла П фаза - парадоксальный сон в среднем


составляет около 90 минут, за ночь происходит 3-5 кратное че-


редование этих циклов,причем длительность фазы парадоксально-


го сна в общей структуре сна составляет у взрослого человека


около 20-25 %.у младенца она равна 60 %.


Наиболее важным является разделение сна на ортодоксаль-


ный или медленный (дельта-сон) и парадоксальный или быстрый


сон,при котором на ЭЭг регистрируется бета-ритм,как в состоя-


нии бодрствования.Основные отличия этих двух фаз сна состоят


в следующем.Во время медленного сна у человека замедляется


пульс,снижается АД,урежается дыхание ,розовеет кожа,скелетные


мышцы находятся в определенном тонусе,который ниже по сравне-


нию с уровнем бодрствования,но тем не менее выражен.На ЭЭГ


регистрируется бета-ритм.Сон в эту фазу наиболее глубок.Как


правило,человеку в фазу медленного сна не снятся сны.Во время


парадоксального (быстрого) сна,когда на ЭЭГ регистрируется


бета-ритм,вегетативные функции организма значительно изменя-


ются:учащается дыхание,пульс,повышается АД.Скелетные мыш-


цы,напротив,находятся в состоянии максимального расслабле-


ния,атонии,на этом фона отмечаются их подергивания.Наиболее


характерной чертой быстрого сна являются быстрые движения


глазных яблок,поэтому в литературе эту стадию сна называют


БДГ -сон (быстрые движения глаз - сон).Если разбудить челове-


ка в фазу быстрого сна,он скажет,что ему снился сон.За состо-


яние медленного и быстрого сна отвечают разные структуры моз-


га.Так ,серотонинергические нейроны ядер шва продолговатого


мозга отвечают за возникновение дельта-сна.Норадренергические


нейроны голубого пятна продолговатого мозга и нейроны РФ


среднего мозга выступают как антагонистическая система,от-


ветственная за возникновение быстрого сна и состояние


бодрствования.Кроме нервных механизмов,регулирующих стадию


дельта-сна,существует ряд нейрохимических факторов,обладающих


гипногенным действием.К ним относятся фактор,накапливающийся


в мозге при бодрствовании и расходующийся при дельта-сне .Од-


ним из наиболее важных гуморальных факторов является пептид


дельта-сна. ПДС состоит из 9 аминокислот,введение его живот-


ным вызывает сон,преимущественно дельта-сон. ПДС оказывал в


экспериментах выраженное антистрессорное действие,увеличивал


резистентность к опухолям,нормализовал функции иммунной


системы.У человека введение ПДС существенно улучшало сон при


его нарушениях.Существует также ряд веществ,препятствующих


развитию сна.К ним относят ангиотензин-11 и тиреотропный гор-


мон.


Физиологическая роль сна и его отдельных стадий до конца


не определена. Значение сна можно свести к трем основным его


функциям:


1) компенсаторно-восстановительной


2) информационной


3) психодинамической и антистрессорной.


Во сне происходит восстановление энергетических и пласти-


ческих субстратов,израсходованных в течение активного


бодрствования.В определенной степени это связано с преоблада-


нием тонуса блуждающего нерва,увеличением секреции СТГ и т.д.


В течение сна происходит восстановление запасов катехоламинов


в нейронах ЦНС,снижается интенсивность функционирования неко-


торых органов ( сердце и др.),происходит расслабление скелет-


ной мускулатуры.Все это позволяет оговорить о компенсатор-


но-восстановительной роли сна.Информационная функция сна свя-


зана,прежде всего ,с фазой быстрого сна.Именно в эту фазу ЦНС


осуществляет сортировку и оценку информации,поступившей в пе-


риод бодрствования:значительная часть информации отбрасыва-


ется,происходит ее забывание или т.н. "негативное обуче-


ние":часть информации (наиболее важная),наоборот,переходит в


долговременную память.Во время быстрого сна человек видит


различные сновидения,которые могут выполнять,в определенной


мере,функцию психологической защиты.Во сне происходит "осу-


ществление"нереализованных желаний и,таким образом,частичная


нейтрализация отрицательных эмоций.Во время сна может прихо-


дить неожиданное решение какого-либо вопроса,никак не решав-


шегося в состоянии бодрствования (например,сны Кекуле или


Менделеева ).Все это можно отнести к т.н. психодинамической


функции сна.Адаптационная,антистрессорная функция сна связана


с фазой дельта-сна.Установлено ,что любое увеличение физи-


ческой,умственной или эмоциональной активности отражается в


первую очередь на продолжительности дельта-сна.Избирательное


лишение дельта-сна, как правило, переносится испытуемыми зна-


чительно тяжелее,чем быстрого сна,при этом у них развиваются


типичные признаки стресса.Таким образом,дельта-сон представ-


ляет собой механизм неспецифической адаптации,нейтрализующий


негативные последствия различных стрессорных воздействий.


_Теории сна.


В начале 20-го века французские исследователи Лежандр и


Пьерон сформулировали гуморальную теорию сна или теорию гип-


нотоксина.Согласно этой теории,при бодрствовании в крови и


ликворе накапливаются какие-то токсические вещества,которые


вызывают сон,их назвали гипнотоксины.Эти исследователи полу-


чали экстракт из мозга собак,лишенных сна в течение 11 су-


ток,и затем вводили его в/в выспавшимся собакам,которые сразу


же впадали в глубокий сон.Однако ряд наблюдений над сросши-


мися близнецами с общей системой кровообращения опроверг эту


теорию.Так ,было отмечено,что когда один близнец спал,второй


может бодрствовать.Таким образом,в первоначальном виде теория


гипнотоксина не подтвердилась.


Согласно теории Павлова И.П.,сон представляет собой про-


цесс разлитого торможения коры.По Павлову ,различают два вида


сна: пассивный сон и активный сон.Пассивный сон наступает при


прекращении поступления афферентной импульсации практически


от всех сенсорных систем,т.е. при сенсорной депривации.Актив-


ный сон,напротив,представляет собой процесс внутреннего тор-


можения,развивающийся в коре в результате длительной выработ-


ки условных рефлексов,их дифференцировки и т.д.


Швейцарский физиолог Гесс выдвинул подкорковую теорию


сна.Он установил,что раздражение вентромедиального гипотала-


муса электрическим током приводит к наступлению сна даже у


выспавшихся животных.Результаты этих опытов позволили ему


рассматривать вентромедиальный гипоталамус как центр


сна.Другие исследователи, Мэгун и Моруцци обнаружили,что


раздражение РФ ствола вызывало реакцию пробуждения.Таким об-


разом,установлено,что в ЦНС существуют две функционально про-


тиводействующие системы, ответственные за состояние сна и


бодрствования.


П.К.Анохин объединил все эти данные в единую теорию сна


и бодрствования.Согласно этой теории,сон представляет собой


результат циклических взаимодействий центров сна и пробужде-


ния.В состоянии бодрствования РФ активизирует КБП,а кора ,в


свою очередь ,тормозит центр Гесса.При развитии торможения в


коре происходит растормаживание центра Гесса ,который подав-


ляет,тормозит функцию РФ и неспецифических ядер таламуса,что


приводит к функциональной "деафферентации"коры,процесс тормо-


жения в ней усиливается,наступает сон.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Физиология (ФИЗИОЛОГИЯ ПАМЯТИ)

Слов:2755
Символов:28723
Размер:56.10 Кб.