Между ушами. Феномены мышления, интуиции и памяти - [30]

Итак, с отделами головного мозга, ведающими запоминанием, сохранением и воспроизведением следов, дело обстоит не очень ясно. Безусловно, память не привязана жестко к некоей определенной структуре, а ее бесперебойное функционирование обеспечивается согласованной работой нескольких мозговых областей сразу. С другой стороны, удельный вес некоторых мозговых структур все же более ощутим. Одним словом, как у Оруэлла: все звери равны между собой, но некоторые равнее других. Однако быть может, ясности больше этажом ниже, на уровне клеток и субклеточных молекулярных структур?

Прежде чем говорить о механизмах запоминания на клеточном уровне, познакомимся вкратце со строением нервной системы. Ее элементарная структурная единица – это нервная клетка, или нейрон. Нейроны сильно отличаются от других клеток по форме, типу связей, которые они образуют, и способам функционирования. Если большинство клеток нашего тела имеет шарообразную, кубическую или пластинчатую форму, то для нейронов характерны неправильные, кляксоподобные очертания благодаря многочисленным ветвящимся отросткам. По самому главному и самому длинному отростку, аксону, от клетки к клетке бежит нервный импульс – так происходит передача информации. Все прочие отростки нейрона называются дендритами (от греческого dendron – дерево), поскольку внешне напоминают пышную древесную крону. Таким образом, нейроны функционируют не изолированно, но формируют клеточные ансамбли, сложную сетевую структуру, а каждая отдельно взятая нервная клетка является ее звеном.

Место контакта аксона с телом другой нервной клетки или ее дендритом называется синапсом, а сам процесс передачи информации – синаптической передачей. Когда электрический импульс достигает конца аксона, из особых внутриклеточных органелл – синаптических пузырьков выделяется нейромедиатор, который служит молекулярным посредником для передачи информации. Нейромедиатор замыкает цепь, изливаясь в синаптическую щель – структурный разрыв между передающей и воспринимающей клетками в месте синапса. Аксон тоже может ветвиться, образуя связи одновременно с сотнями других нервных клеток, но, как правило, он формирует синапсы на телах и дендритах всего лишь нескольких нейронов, а каждый нейрон, в свою очередь, получает импульсы от нескольких аксонов. Слаженную работу головного мозга человека обеспечивают примерно 50 миллиардов нейронов, их тела образуют так называемое серое вещество, а белое вещество состоит из отростков нервных клеток – дендритов и аксонов.

Пространство между нейронами и их отростками заполнено специализированными опорными клетками, которые в совокупности называют глией. По некоторым подсчетам, глиальных элементов в 5–10 раз больше, чем нейронов. Одни глиальные клетки муфтообразно охватывают длинное волокно аксона, обеспечивая тем самым быстрое проведение электрического импульса. Плотная изоляционная оболочка, построенная из мембран глиальных клеток, называется миелиновой. Другие клетки глии предположительно очищают межклеточное пространство от избытка медиатора, доставляют глюкозу активно работающим нейронам, но в целом функции глии изучены недостаточно, и ей обычно приписывают довольно расплывчатые «хозяйственные» обязанности. Наконец, кроме нейронов и обслуживающей их глии, в головном мозге имеются клеточные элементы артерий, вен и капиллярной сети, а также соединительнотканные клетки, из которых формируются мозговые оболочки – своего рода чехол, окутывающий центральную нервную систему.

Начнем с кратковременной памяти. Один из учеников Лэшли, Дональд Хебб, считал, что кратковременная память – это активный процесс ограниченной длительности, не оставляющий никаких следов, а долговременная память обусловлена структурными изменениями в нервной системе. Сочетанная импульсация нейронов формирует простейшую цепь, которая представляет собой замкнутую петлю. Возбуждение последовательно обходит весь круг и начинает новый. Такой процесс называется реверберацией. А вот на стадии долговременной памяти возникают значительно более стабильные клеточные ансамбли под влиянием неких метаболических изменений в области синапсов. Несколько упрощая суть дела, можно сказать, что долговременная память – это сохранение следов, а кратковременная – промежуточный этап, подготовка к хранению.

Итак, избирательная электрическая активация определенной нервной петли обеспечивает кратковременное запоминание. Как же представить в подобной схеме долговременную память? Окончательного ответа на этот вопрос нет. Согласно одной из популярных теорий, многократная электрическая активность в нейронных цепях вызывает химические или структурные изменения в самих нейронах, что приводит к возникновению новых нейронных цепей. Такая перестройка цепи называется консолидацией. Получается, что принципиальных отличий между кратковременной и долговременной памятью нет: если первая – это временная электрическая активность определенных нейронов, то вторая – та же самая активированная нейронная цепь, только с более прочной и постоянной структурой. Однако следы долговременной памяти, как известно, весьма стабильны, так что банальной активации клеточных ансамблей явно недостаточно для объяснения этого феномена. Нужно искать некий субстрат на молекулярном уровне. Только биохимический механизм может обеспечить надежную консолидацию следов. Так родилась биохимическая гипотеза памяти, полагающая, что в усвоении и сохранении информации ведущую роль играют нуклеиновые кислоты. Но чтобы разобраться в интимных механизмах консолидации на молекулярном уровне, необходимо сказать несколько слов о внутриклеточном биосинтезе белка.