Реферат: Деятельность мозга
МГАТУ им. К.Э.Циолковского
1МТсв-30/95
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ МОЗГА.
Каким образомданные о том, что происходит в клетках
морскогомоллюска, или о синтезе белков в мозгумогут про-
лить свет на природунаучения ипамяти у человека? Основные
биохимические механизмы передачи нервных импульсов очень
сходны во всехнейронах у всех животных.Если они были сох-
раненыэволюцией, то кажется логичнымпредположить, что и
клеточные механизмынаучения и памяти, которые используются
у низших животных, тоже сохранились.В нескольких экспери-
ментах, выполненых впоследнее время, ученые вводили фосфо-
рилирующий фермент, ответственный за процесс научения у
моллюсков, в нейроны головного мозга многихмлекопитающих.
Фермент повышалвозбудимость, т.е. оказывал действиесход-
ное с тем, которое наблюдалось в мембранах нейронов умол-
люсков. Играет лиэта клеточная реакция одну и ту же роль у
кошки и умоллюска, пока неизвестно, но знаниебиохимичес-
ких механизмовнаучения у низших животных может служить ос-
новой для изученияболее сложно устроенных нервных систем.
Однакоэксперименты, проводимые только на клеточном
уровне, вряд ли раскроют секрет, как наш мозг запоминает
партитуру симфонииБетховена или даже простые сведения, не-
обходимые дляразгадки кроссворда. Нужно переходить на уро-
вень мозговых систем, где у человека десятки миллиардов
нейтронов соединенымежду собой запутанным, но упорядочен-
ным образом. На высших животных проводятся эксперименты с
обучением иразличными воздействиями на мозг. Психологичес-
кие исследование на здоровых людях позволяют выяснить
кое-что о процессахпереработки и хранения информации. Изу-
чение больных с различными видами амнезии, Развившимися
после повреждениямозга, доставляет особенно ценные сведе-
ния об организациифункций памяти.
Почти сороклет назад психолог Карл Лэшли-пионер в об-
ласти экспериментальногоисследования мозга и поведения-по-
пытался дать ответна вопрос о пространственной организации
памяти в мозгу. Онобучал животных решению определенной за-
дачи, а затем удалял один за другим различныеучастки коры
головного мозга впоисках мест хранения следов памяти. Од-
нако независимо оттого, какое кол-во корковой ткани было
удалено, найти то специфическое место, где хранятся следы
памяти-энграммы,-не удалось.
Дальнейшиеисследования показали, в чемзаключалась
причина неудачиЛэшли: Для научения и памяти важны многие
области и структурымозга помимо коры. Оказалось также, что
следы памяти в корешироко разбросаны и многократно дубли-
руются.
Один изучеников Лэшли, Дональд Хебб, продолжил дело
своего учителя и предложил теорию происходящих в памяти
процессов, которая определила ход дальнейших исследований
более чем на три десятилетия вперед. Хебб ввел понятия
кратковременной идолговременной памяти. Он считал, что
кратковременная память — этоактивный процесс ограниченной
длительности, неоставляющий никаких следов, а долговремен-
ная память обусловлена структурными изменениями в нервной
системе.
Как полагалХебб, эти структурные изменения могли быть
вызваны повторнойактивацией замкнутых нейтронных цепей,
например путей от коры к таламусу или гиппокампу иобратно
к коре. Повторноевозбуждение образующих такую цепь нейтро-
нов приводит ктому, что связывающие их синапсыстановятся
функциональноэффективными. После установления таких связей
эти нейтроныобразуют клеточный ансамбль, и любое возбужде-
ние относящихся кнему нейтронов будет активировать весь
ансамбль. Так можетосуществляться хранение информации и ее
повторноеизвлечение под влиянием каких-либо ощущений, мыс-
лей илиэмоций, возбуждаюших отдельные нейтроныклеточного
ансамбля.Структурные изменения, как считал Хебб, вероятно,
происходят в синапсах в результате каких-либо процессов
роста илиметаболических изменений, усиливающих воздействие
каждого нейтрона наследующий нейтрон.
В теорииклеточных ансамблей особое значение придава-
лось тому, что след памяти — это статическая«запись», не
просто продуктизменений в структуре одной нервной клетки
или молекулы мозга.Понимание памяти как процесса, включаю-
щего взаимодействиемногих нейтронов, — вот, по-видимому,
наилучший путьневрологического объяснения того, что узнали
психологи онормальной переработке информации у человека.
Для того чтобы успешно воспользоватся своей памятью,
человек долженпроделать три вещ: усвоить какую-то информа-
цию, сохранить ее ив случае необходимости воспроизвести.Ес-
ли вам не удаетсячто-нибудь вспомнить, причиной может быть
нарушение любого изэтих трех процессов.
Но памятьвовсе не так проста. Мы усваиваем изапоми-
наем не простоотдельные элементы информации); мы конструи-
руем системузнаний, которая помогает нам приобретать, хра-
нить и использовать обширный запас сведений. Кроме того,
память-это активныйпроцесс; накопленные знания непрерывно
изменяются, проверяются и переформулируются нашиммыслящим
мозгом; поэтомувыявить свойства памяти не так легко.
Память,по-видимому, представлена несколькимифазами.
Одна из них, крайненепродолжительная, — это непосредствен-
ная память, при которой информация сохраняется всего нес-
колько секунд.Когда вы едите на машине и смотрите на проп-
лывающийпейзаж, вам удается удерживать в памятипредметы,
которые вы толькочто видели, в течение одной-двух секунд,
не больше. Однаконекоторые объекты, к которым вы отнеслись
с особымвниманием, из непосредственной памятимогут быть
переведены вкратковременную память.
Вкратковременной памяти информация может сохраняться
в течениенескольких минут. Представьте себе, чтопроисхо-
дит, когда кто-нибудь назвал вам номертелефона, а у вас
нет под рукойкарандаша. Вероятно, вы запомните этот номер,
если будетемысленно повторять его, пока недоберетесь до
телефонногоаппарата. Но если что-то отвлечет ваше внимание
— с вами заговорятили вы уроните монетку, которую намере-
вались положить вщель автомата, — вы, вероятно, забудете
номер илиперепутаете цифры. Мы, очевидно, можем удержать в
кратковременнойпамяти от 5 до 9 отдельных единиц запомина-
емогоматериала. Иногда возможна группировкатаких единиц,
и тогда вамкажется, что мы способны запомнить больше.
Некоторыеобъекты из кратковременной памяти переводят-
ся в долговременную, где они могут сохраняться часами или
даже на протяжениивсей жизни. Мы знаем, что одной из сис-
тем мозга, необходимых для осуществления такого переноса,
является гиппокамп.Эта функция гиппокампа выявилась, когда
один больнойперенес операцию на мозге. В литературе,пос-
вященной описаниюего послеоперационного состояния, этого
больного именуютинициалами Н.М. В каждой из височных долей
мозга имеется поодному гиппокампу. Пытаясь облегчить тяже-
лые эпилептическиеприпадки, врачи удалили у Н.М. оба гип-
покампа. (После того, как стали ясны неблагоприятные пос-
ледствия такогометода лечения, он больше никогда не приме-
нялся.)
После операцииН.М. стал жить только в настоящем вре-
мени. Он мог помнить события, предметы или людей ровно
столько, сколько они удерживались в его памяти. Если вы,
поболтав с ним,выходили из комнаты и через несколько минут
возвращались, он не помнил, что видел вас когда-нибудь
прежде.
Н.М. хорошо тесобытия в своей жизни, которые происхо-
дили дооперации. Информация, хранившаяся в его долговре-
менной памяти,-вовсяком случае та, которая уже находилась
там за один- тригода до операции,-не была утрачена. Тот
факт, что амнезия у Н.М. распространялась насобытия, про-
исшедшие за 1-2года до операции, но не на более ранние,
указывает нато, что следы памяти, по-видимому, могут пре-
терпевать измененияспустя какое-то время после их образо-
вание.
Гиппокампнаходится в височной доле мозга. Судя по не-
которым данным,гиппокамп и медиальная часть височной доли,
играют роль впроцессе закрепления, или консолидации,сле-
дов памяти. Под этим подразумеваюется те изменения, физи-
ческие ипсихологические, которые должныпроизойти в моз-
гу, для того чтобы полученная им информация моглаперейти в
постоянную память.Даже после того, как информация уже пос-
тупила в долговременную память, некоторыеее части могут
подвергатьсяпреобразованию и даже забываться, и только
после этого реорганизованный материал отправляетсяна пос-
тоянноехранение. Наш мозг хранит намногобольше информа-
ции, чем мы того хотим или в том нуждаемся. Доступ к этой
информации и ееизвлечение из памяти-вот в чем главная
трудность.
Привычныечитатели никогда не читают по буквам или да-
же отдельными словами; они охватывают одновременно группы
слов.
По-видимому,гиппокамп и медиальная височная область
участвуют вформировании и организации следов памяти, а не
служат местамипостоянного хранения информации. Н.М., у ко-
торого эта областьмозга была разрушена, хорошо помнил со-
бытия, происшедшие более чем за 3 года дооперации, и это
показывает, что височная область не являетсяместом дли-
тельного храненияследов. Однако, она играет роль в их фор-
мировании, о чемсвидетельствуют потеря у Н.М. памяти на
многиесобытия, происходившие в последние 3года до опера-
ции.
Подобныеданные получены и при исследовании больных
послеэлектрошоковой терапии (ЭШТ). Известно,что электро-
шок оказываетособенно разрушительное воздействие на гиппо-
камп. Послеэлектрошока больные, как правило, страдают час-
тичной амнезией насобытия, происходившие в течение нес-
кольких предшествующих лечению лет. Память о более давних
событияхсохраняется полностью.
ЛэрриСквайр (Squire, 1984) высказал предположение,
что в процессеусвоения каких-либо знаний височная область
устанавливает связьс местами хранения следов памяти в дру-
гих частяхмозга, прежде всего в коре. Потребностьв таких
взаимодействиях может сохранятьсядовольно долго — в тече-
ние нескольких лет,пока идет процесс реорганизации матери-
ала памяти. По мнению Сквайра, эта реорганизация связанас
физическойперестройкой нервных сетей. Вкакой-то момент,
когда реорганизация и перестройка закончены иинформация
постоянно хранитсяв коре, участие височной области в ее
закреплении иизвлечении становится ненужной.
-----------------------------------------------------------
Список литературы:
Ф.Блум, А.Лейзерсон, Л.Хофстедтер
«Мозг, разум, поведение», М., 1988