Нейрохимические механизмы пластичности и памяти

После открытия способа кодирования генетической информации в ДНК (генетической памяти) и успешного изучения иммунологической памяти были предприняты попытки отыскать молекулярные основы нейронной памяти -возможного нервного субстрата энграммы. В частности, открытие структурных изменений нейронов в ходе ее формирования дало основание предполагать ключевую роль синтеза белка в консолидации памяти, т. е. в переносе информации из кратковременной в долговременную форму ее хранения. В настоящее время эта гипотеза подкреплена убедительными данными. Однако подробные механизмы формирования энграммы и биологические основы ее многолетнего сохранения пока неясны.

Вначале интенсивно исследовался вопрос, не приводит ли научение к изменениям состава рибонуклеиновых кислот (РНК) в нервных и глиальных клетках. Действительно, были обнаружены изменения в последовательностях их нуклеотидов, однако они оказались в значительной степени неспецифичными последствиями общей активности животного и экспериментального стресса. Что же касается опытов с каннибализмом, в которых «необученным» животным скармливались «обученные» (или ЦНС последних), воспроизводимости их результатов не удалось добиться ни у плоских червей (Planaria), ни у рыб и млекопитающих (см. ссылки в [4]).

Более плодотворным подходом оказалось подавление биосинтеза белка (антибиотиками пуромицином, циклогексимидом или анизомицином) с целью воспрепятствовать образованию структурной энграммы в клетках или их мембранах. Этот метод позволил обнаружить, например, что, если синтез белка, обычно начинающийся в мозгу мыши во время сеанса выработки рефлекса и длящийся много часов, блокировать, долговременного научения не -произойдет.

Несколько сотен работ, опубликованных на эту тему, дают достаточно однородную картину (см. ссылки в [4]): синтез белка в мозгу можно временно подавить на 80-90% без каких-либо грубых психических нарушений, если не считать памяти. Наиболее выраженная амнезия наблюдается в том случае, когда синтез белка подавляется незадолго до сеанса обучения и во время него уже не идет. При этом даже спустя несколько недель повторения опытов усвоение остается неполным. Само по себе выполнение задания, а также ранее заученный материал при угнетении синтеза белка не страдают. Из этого следует, что он необходим лишь на критической стадии консолидации памяти непосредственно во время обучения или сразу после него. Для долговременного хранения информации во вторичной и третичной памяти (см. выше) синтез белка уже не нужен.

ГЛАВА 6. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ 167

Его подавление не влияет (по крайней мере, в опытах на животных) на кратковременную память. Это еще один важный аргумент в пользу того, что механизмы кратковременной и долговременной памяти различны. Однако процессы перевода информации из одной формы памяти в другую остаются невыясненными.

Один из доводов против специфичности описанных выше эффектов заключается в том, что антибиотики одновременно подавляют синтез кортикостероидов корой надпочечников, поэтому снижают уровень активации мозга, что ухудшает обучение. Аналогичным образом угнетение процессов запоминания можно было бы объяснить снижением уровня катехоламинов в мозгу. Однако оба эти возражения были в значительной степени опровергнуты экспериментами (см. ссылки в [4]). Катехоламины, действительно, играют важную роль в бодрствовании, мотивациях и эмоциях, но их значение для памяти и научения оказалось несущественным. В конечном итоге, несмотря на оптимизм некоторых исследователей, пока еще невозможно добиться прямого и специфичного улучшения интеллекта, изучения и памяти с помощью фармакологических средств. Для этой цели предлагались многие вещества-прежде всего глутамнновая кислота (глутамат), агонисты и антагонисты ацетилхолина, стрихнин, пикротоксин, тетразол, кофеин и РНК, однако ни одно из них не оказалось эффективным.