Saya masih ingat filem aksi "Johnny the Mnemonic". Di sana K. Reeves menanamkan pemacu kilat ke otak dan memuat naik sejumlah maklumat di sana. Betapa hebatnya mengingati semuanya! Tetapi Sherlock Holmes menyebut memori - loteng. Sekiranya anda membuang semuanya di sana dan menyimpannya selama bertahun-tahun, maka mustahil untuk mencarinya di sana dengan cepat, dan mungkin ia tidak akan berfungsi sama sekali. Oleh itu, dia hanya ingat apa yang dia perlukan dalam pekerjaannya.
Hari ini, walaupun jawapan kepada soalan asas - apakah ingatan dalam masa dan ruang - boleh terdiri terutamanya daripada hipotesis dan andaian. Sekiranya kita bercakap mengenai ruang, maka masih belum jelas bagaimana memori disusun dan di mana sebenarnya ia berada di otak. Data sains menunjukkan bahawa unsur-unsurnya terdapat di mana-mana, di setiap bidang "perkara kelabu" kita.
Lebih-lebih lagi, maklumat yang sama dan sepertinya dapat ditulis ke dalam memori di tempat yang berbeza.
Sebagai contoh, telah terbukti bahawa memori spasial (ketika kita mengingati persekitaran tertentu untuk pertama kalinya - sebuah bilik, jalan, lanskap) dikaitkan dengan kawasan otak yang disebut hippocampus. Apabila kita cuba mengeluarkan keadaan ini dari ingatan kita, katakanlah, sepuluh tahun kemudian, maka ingatan ini akan diekstrak dari kawasan yang sama sekali berbeza. Ya, ingatan dapat bergerak di dalam otak, dan tesis ini digambarkan dengan baik oleh eksperimen yang pernah dilakukan dengan ayam. Mencetak memainkan peranan penting dalam kehidupan ayam yang baru menetas - pembelajaran segera (dan penempatan memori adalah pembelajaran). Sebagai contoh, seekor ayam melihat objek bergerak besar dan segera "mencetak" di otak: ini adalah ayam ibu, anda perlu mengikutinya. Tetapi jika setelah lima hari bahagian otak yang bertanggungjawab untuk mencetak dikeluarkan dari ayam, ternyata … kemahiran menghafal belum ada. Ia telah berpindah ke kawasan lain, dan ini membuktikan bahawa ada satu repositori untuk hasil pembelajaran segera, dan satu lagi untuk penyimpanan jangka panjang.
Kami ingat dengan senang hati
Tetapi lebih mengejutkan bahawa otak tidak mempunyai urutan pergerakan memori yang jelas dari operasi ke kekal, seperti yang berlaku di komputer. Memori yang berfungsi, yang merakam sensasi langsung, secara bersamaan mencetuskan mekanisme ingatan lain - jangka sederhana dan jangka panjang. Tetapi otak adalah sistem intensif tenaga dan oleh itu cuba mengoptimumkan penggunaan sumbernya, termasuk memori. Oleh itu, alam telah mencipta sistem pelbagai peringkat. Memori kerja cepat terbentuk dan sama hancur cepat - ada mekanisme khas untuk ini. Tetapi peristiwa yang sangat penting direkodkan untuk penyimpanan jangka panjang, sementara kepentingannya ditekankan oleh emosi, sikap terhadap maklumat.
Video promosi:
Pada tahap fisiologi, emosi adalah pengaktifan sistem modulasi biokimia yang paling kuat. Sistem ini melepaskan hormon-mediator yang mengubah biokimia memori ke arah yang betul. Di antaranya, misalnya, terdapat pelbagai hormon keseronokan, yang namanya tidak banyak mengingatkan kepada neurofisiologi, tetapi mengenai kronik jenayah: ini adalah morfin, opioid, kanabinoid - iaitu ubat yang dihasilkan oleh badan kita. Khususnya, endocannabinoids dihasilkan secara langsung pada sinapsis - hubungan sel-sel saraf. Mereka mempengaruhi keberkesanan kenalan ini dan, dengan demikian, "mendorong" rakaman maklumat ini atau maklumat dalam ingatan. Bahan-bahan lain dari jumlah hormon-mediator dapat, sebaliknya, menekan proses pemindahan data dari memori kerja ke memori jangka panjang.
Mekanisme emosi, iaitu penekanan memori biokimia kini sedang dikaji secara aktif. Satu-satunya masalah adalah bahawa penyelidikan makmal seperti ini hanya dapat dilakukan pada haiwan, tetapi berapa banyak tikus makmal dapat memberitahu kita tentang emosinya?
Sekiranya kita menyimpan sesuatu dalam ingatan kita, kadang kala tiba masanya untuk mengingati maklumat ini, iaitu mengekstraknya dari ingatan. Tetapi adakah perkataan "ekstrak" betul? Rupa-rupanya, tidak banyak. Nampaknya mekanisme memori tidak mengambil maklumat, tetapi menjana semula. Tidak ada maklumat dalam mekanisme ini, sama seperti tidak ada suara atau muzik dalam "perkakasan" penerima radio. Tetapi semuanya jelas dengan penerima - ia memproses dan menukar isyarat elektromagnetik yang diterima ke antena. Jenis "isyarat" apa yang diproses ketika mengekstrak memori, di mana dan bagaimana data ini disimpan, masih sukar untuk dinyatakan. Walau bagaimanapun, sudah diketahui bahawa semasa ingatan, memori ditulis semula, diubah, atau sekurang-kurangnya ini berlaku dengan beberapa jenis memori.
Bukan elektrik, tetapi kimia
Dalam mencari jawapan kepada persoalan bagaimana seseorang dapat mengubah atau bahkan menghapus ingatan, penemuan penting telah dibuat dalam beberapa tahun terakhir, dan sejumlah karya telah muncul di "molekul memori."
Sebenarnya, mereka telah berusaha untuk mengasingkan molekul seperti itu, atau setidaknya beberapa pembawa pemikiran dan ingatan material, selama dua ratus tahun, tetapi tanpa banyak kejayaan. Pada akhirnya, ahli neurofisiologi membuat kesimpulan bahawa tidak ada yang khusus untuk memori di otak: terdapat 100 bilion neuron, terdapat 10 kuadrillion hubungan di antara mereka, dan di suatu tempat di luar sana, dalam rangkaian skala kosmik ini, memori, pemikiran, dan tingkah laku dikodekan secara seragam. Usaha telah dilakukan untuk menyekat bahan kimia tertentu di otak, dan ini menyebabkan perubahan memori, tetapi juga perubahan seluruh fungsi tubuh. Baru pada tahun 2006 karya pertama pada sistem biokimia muncul, yang nampaknya sangat spesifik untuk ingatan. Penyumbatannya tidak menyebabkan perubahan tingkah laku atau kemampuan belajar - hanya kehilangan sebahagian ingatannya. Contohnya, ingatan keadaan,sekiranya penyekat telah disuntik ke dalam hipokampus. Atau kejutan emosi jika penyekat disuntik ke dalam amigdala. Sistem biokimia yang dijumpai adalah protein, enzim yang disebut protein kinase M-zeta, yang mengendalikan protein lain.
Salah satu masalah utama neurofisiologi - ketidakupayaan untuk melakukan eksperimen ke atas manusia. Walau bagaimanapun, walaupun pada haiwan primitif, mekanisme memori asas serupa dengan kita.
Molekul berfungsi di tapak hubungan sinaptik - hubungan antara neuron di otak. Di sini kita mesti membuat satu penyimpangan penting dan menjelaskan spesifik hubungan ini. Otak sering disamakan dengan komputer, dan oleh itu banyak orang berpendapat bahawa hubungan antara neuron, yang mencipta semua yang kita sebut sebagai pemikiran dan ingatan, adalah semata-mata elektrik. Tetapi ini tidak berlaku. Bahasa sinapsis adalah kimia, di sini beberapa molekul yang dirembeskan, seperti kunci dengan kunci, berinteraksi dengan molekul lain (reseptor), dan barulah proses elektrik bermula. Kecekapan dan tahap tinggi sinaps bergantung pada berapa banyak reseptor spesifik yang akan dihantar melalui sel saraf ke lokasi hubungan.
Protein dengan sifat khasProtein kinase M-zeta hanya mengawal penghantaran reseptor ke sinaps dan dengan itu meningkatkan kecekapannya. Apabila molekul ini dihidupkan pada masa yang sama dalam puluhan ribu sinaps, perubahan arah isyarat berlaku, dan sifat umum rangkaian neuron tertentu berubah. Semua ini memberitahu kita sedikit tentang bagaimana perubahan memori dikodkan dalam pengubahsuaian ini, tetapi satu perkara yang pasti: jika protein kinase M-zeta disekat, memori akan terhapus, kerana ikatan kimia yang menyediakannya tidak akan berfungsi. "Molekul" memori yang baru ditemui mempunyai sejumlah ciri menarik.
Pertama, ia mampu menghasilkan semula diri. Sekiranya, sebagai hasil pembelajaran (iaitu memperoleh maklumat baru), bahan tambahan tertentu dalam bentuk sejumlah protein kinase M-zeta terbentuk dalam sinaps, maka jumlah ini dapat bertahan di sana untuk waktu yang sangat lama, walaupun fakta bahawa molekul protein ini terurai dalam tiga hingga empat hari. Entah bagaimana, molekul itu menggerakkan sumber sel dan memastikan sintesis dan penghantaran molekul baru ke tempat hubungan sinaptik untuk menggantikan yang tersisa.
Kedua, salah satu ciri yang paling menarik dari protein kinase M-zeta adalah penyekatnya. Apabila para penyelidik perlu mendapatkan bahan untuk eksperimen menyekat "molekul" memori, mereka hanya "membaca" bahagian gennya, yang menyandikan penyekat peptida sendiri, dan menyintesisnya. Walau bagaimanapun, penyekat ini tidak pernah dihasilkan oleh sel itu sendiri, dan untuk tujuan apa evolusi membiarkan kodnya dalam genom tidak jelas.
Ciri penting molekul ketiga adalah bahawa kedua-duanya dan penyekatnya mempunyai penampilan yang hampir sama untuk semua makhluk hidup dengan sistem saraf. Ini menunjukkan bahawa pada diri protein kinase M-zeta kita berhadapan dengan mekanisme penyesuaian yang paling kuno, di mana memori manusia dibina.
Sudah tentu, protein kinase M-zeta bukanlah "molekul memori" dalam arti di mana para saintis pada masa lalu berharap dapat mencarinya. Ia bukan bahan pembawa maklumat yang dihafal, tetapi, jelas, bertindak sebagai pengatur utama keberkesanan hubungan dalam otak, memulai munculnya konfigurasi baru sebagai hasil pembelajaran.
Berhubung
Kini eksperimen dengan penyekat protein kinase M-zeta memiliki arti watak "menembak di seluruh kawasan." Bahan ini disuntikkan ke bahagian tertentu otak haiwan percubaan dengan bantuan jarum yang sangat tipis dan, dengan itu, segera mematikan memori dalam blok berfungsi besar. Batasan penembusan penyekat tidak selalu jelas, begitu juga penumpuannya di kawasan laman web yang dipilih sebagai sasaran. Hasilnya, tidak semua eksperimen di kawasan ini membawa hasil yang jelas.
Pemahaman yang benar mengenai proses yang berlaku dalam ingatan dapat diberikan dengan bekerja pada tahap sinapsis individu, tetapi ini memerlukan penyampaian penyekat yang disasarkan untuk bersentuhan antara neuron. Hari ini tidak mungkin, tetapi kerana tugas seperti itu adalah menghadapi sains, lambat laun alat untuk penyelesaiannya akan muncul. Harapan khas disematkan pada optogenetik. Telah dibuktikan bahawa sel di mana kemampuan untuk mensintesis protein sensitif cahaya terbentuk dengan kaedah kejuruteraan genetik dapat dikendalikan dengan menggunakan sinar laser. Dan jika manipulasi seperti itu pada tahap organisma hidup belum dilakukan, sesuatu yang serupa telah dilakukan berdasarkan kultur sel yang tumbuh, dan hasilnya sangat mengagumkan.
Pengarang - Doktor Sains Biologi, Ahli Akademi Sains Rusia yang bersesuaian, Profesor, Pengarah IVNDiNF RAS
