Memory: neurochemical mechanism of memory

Kahit na ang mga molekular mekanismo ng gumagana ng nag-iisang selula ng nerbiyo-aral sa kanyang maraming mga manifestations at formulated prinsipyo ng interneuronal relasyon, ito ay hindi maliwanag pa rin kung paano ang molecular katangian ng neurons ay nagbibigay ng imbakan, paggawa ng maraming kopya at pagtatasa ng impormasyon - memory.

Ang katotohanan na ang nakuha na kaalaman (pati na rin moral na prinsipyo) ay hindi minana, at ang bagong henerasyon ay may upang malaman ang mga ito muli, ay nagpapahiwatig na ang pag-aaral ay isang proseso ng paglikha ng mga bagong interneuron mga komunikasyon at imbakan ng impormasyon na ibinigay ng kakayahan ng utak upang gayahin ang mga link na kinakailangan (upang i-activate sila). Gayunpaman, ang mga modernong neurochemistry ay hindi pa sa isang posisyon upang magbigay ng pare-pareho theory na naglalarawan sa mga paraan kung saan ang pagtatasa ng mga panlabas na mga kadahilanan ng mundo ay isinasagawa sa isang buhay na utak. Maaari lamang i-outline ang mga problema na ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga lugar ng neurobiology ay nagtatrabaho sa intensively.

Halos lahat ng mga uri ng hayop ay may kakayahang pag-aralan ang mga pagbabago sa panlabas na kapaligiran sa isang mas malaki o mas maliit na antas at sapat na pagtugon sa kanila. Sa kasong ito, ang paulit-ulit na reaksyon ng katawan sa mga panlabas na epekto ay madalas na naiiba kaysa sa unang banggaan. Ang pagmamasid na ito ay nagpapakita na ang buhay na mga sistema ay may kakayahang matuto. Mayroon silang memory na nagpapanatili ng personal na karanasan ng hayop, na bumubuo ng mga reaksiyong asal at maaaring magkaiba sa karanasan ng iba pang mga indibidwal.

Ang biological memory ay magkakaiba. Ito ay likas na hindi lamang sa mga selula ng utak. Ang memorya ng immune system, halimbawa, para sa isang mahabang panahon (madalas para sa buhay) ay nagpapanatili ng impormasyon tungkol sa isang dayuhan na antigen na minsan ay pumasok sa katawan. Kapag muling natutugunan mo, ang immune system ay nagpapalit ng reaksyong antibody na nagbibigay-daan sa mabilis at epektibong pagkatalo sa impeksiyon. Gayunman, ang "immune system" ay nakakaalam kung paano tumugon sa isang kilalang kadahilanan, at kapag nakatagpo ng isang hindi kilalang ahente, dapat itong bumuo ng isang diskarte sa pag-uugali muli. Ang nervous system, hindi tulad ng immune system, ay maaaring sanayin upang lumikha ng isang diskarte ng pag-uugali sa mga bagong pangyayari, batay sa "karanasan sa buhay", na ginagawang posible upang bumuo ng isang epektibong tugon sa isang hindi kilalang pampasigla.

Ang pangunahing isyu na dapat makatanggap ng isang tugon sa pag-aaral ng molekular mekanismo ng memorya ay ang mga sumusunod: metabolic pagbabago na nagaganap sa mga neurons kapag Nakakaranas ng isang panlabas na pampasigla, na nagpapahintulot sa upang panatilihin ang mga impormasyon para sa isang tiyak na (kung minsan ang haba) oras; sa anong form ang natanggap na impormasyon ay nakaimbak; paano ito nasuri?

Sa proseso ng aktibong pag-aaral, na nagaganap sa isang maagang edad, may mga pagbabago sa istruktura ng mga neuron, ang density ng synaptic na mga pagtaas ng mga contact, ang ratio ng glial at nerve cells ay nagdaragdag. Mahirap na makilala ang proseso ng pagkahinog ng utak at mga pagbabago sa istruktura, na ang mga molekular carrier ng memorya. Gayunman, ito ay malinaw na para sa buong pag-unlad ng katalinuhan ay kinakailangan upang matugunan ang mga hamon ipinataw sa kapaligiran (sa tingin ng phenomenon of Mowgli o mga problema ng paglalapat sa buhay sa likas na katangian ng mga hayop itataas sa pagkabihag).

Sa huling quarter ng XX century. Ang mga pagtatangka ay ginawa upang pag-aralan nang detalyado ang mga katangian ng morphological ng utak ng A. Einstein. Gayunman, ang resulta ay sa halip disappointing - walang mga tampok na makilala ang mga ito mula sa average na modernong utak ay nagsiwalat. Ang tanging eksepsiyon ay isang tiyak na (hindi gaanong mahalaga) labis sa ratio ng mga glial at nerve cells. Nangangahulugan ba ito na ang mga proseso ng memorya ng molekula ay walang nakikita na mga bakas sa mga selula ng nerbiyo?

Sa kabilang banda, matagal nang naitatag na ang mga inhibitor ng synthesis ng DNA ay hindi nakakaapekto sa memorya, habang ang mga inhibitor ng pagkasalin at pagsasalin ay nagbabawas ng mga proseso ng memorya. Nangangahulugan ba ito na ang ilang mga protina sa mga neuron sa utak ay mga carrier ng memory?

Ang organisasyon ng utak ay tulad na ang mga pangunahing pag-andar na nauugnay sa pang-unawa ng mga panlabas na signal at reaksyon sa kanila (halimbawa, sa reaksyon ng motor) ay naisalokal sa ilang bahagi ng cerebral cortex. Pagkatapos ay ang pag-unlad ng mga nakuhang mga reaksyon (conditioned reflexes) ay dapat na isang "pagsasara ng mga bono" sa pagitan ng nararapat na mga sentro ng cortex. Ang pang-eksperimentong pinsala sa sentro na ito ay dapat sirain ang memorya ng pinabalik na ito.

Gayunpaman, ang pang-eksperimentong neurophysiology ay naipon ng isang pulutong ng mga katibayan na ang memory ng mga kasanayan na nakuha ay inilalaan sa iba't ibang bahagi ng utak, at hindi puro lamang sa field, responsable para sa mga pag-andar sa ilalim ng pagsasaalang-alang. Eksperimento na may bahagyang paglabag sa cortex sa daga sinanay upang mag-navigate sa maze, sa nagpakita na ang oras na kinakailangan upang ibalik ang nabalisa kasanayan proporsyonal sa lakas ng tunog ng pagkawasak at ay hindi depende sa kanyang localization.

Marahil, ang pag-unlad ng pag-uugali sa labirint ay nagsasangkot sa pagtatasa ng isang buong hanay ng mga kadahilanan (olpaktoryo, lasa, visual), at ang mga rehiyon ng utak na responsable para sa pag-aaral na ito ay matatagpuan sa iba't ibang lugar ng utak. Kaya, bagama't para sa bawat bahagi ng tugon sa pag-uugali ay may isang bahagi ng utak, ang pangkalahatang reaksyon ay natutupad kapag nakikipag-ugnayan sila. Gayunpaman, sa utak, natagpuan ang mga kagawaran na ang function ay direktang may kaugnayan sa mga proseso ng memorya. Ito ay isang hippocampus at isang amygdaloid complex, pati na rin ang nuclei ng midline ng thalamus.

Ang isang hanay ng mga pagbabago sa CNS, na nauugnay sa pag-aayos ng impormasyon (larawan, uri ng pag-uugali, atbp.), Mga neuroscientists ay tinatawag na engram. Modern mga ideya tungkol sa molekular mekanismo ng memorya ay nagmumungkahi na ang partisipasyon ng mga indibidwal na mga istraktura ng utak sa proseso ng pag-alala at pag-iimbak ng impormasyon ay hindi naka-imbak sa mga tiyak n-gramo, at sa mga regulasyon ng pagtatatag at paggana ng neural networks na magsagawa ng imprinting, pagkapirmi at pagpaparami ng impormasyon.

Sa pangkalahatan, ang data na nakolekta sa pag-aaral ng pag-uugali reflexes at mga de-koryenteng aktibidad ng utak, na nagpapahiwatig ng pag-uugali at emosyonal na manipestasyon ng buhay ay hindi naka-localize sa isang tiyak na pangkat ng mga neurons sa utak, at ipinahayag sa pagpapalit ng mga pakikipag-ugnayan ng isang malaking bilang ng mga cell magpalakas ng loob na sumasalamin sa paggana ng buong utak bilang ng isang nakapaloob na sistema.

Upang ilarawan ang daloy ng proseso ng pag-alala ng bagong impormasyon sa paglipas ng panahon, ang mga kataga ng panandaliang memorya at pangmatagalang memorya ay kadalasang ginagamit. Sa panandaliang memorya, ang impormasyon ay maaaring maimbak mula sa mga fraction ng isang segundo hanggang sampu-sampung minuto, habang sa pangmatagalang memorya, ang impormasyon ay minsan na nilalaman sa buong buhay. Upang i-convert ang unang uri ng memorya sa pangalawang isa, kinakailangan ang isang tinatawag na proseso ng pagpapatatag. Minsan ito ay inilalaan sa isang hiwalay na yugto ng intermediate memory. Gayunpaman, ang lahat ng mga salitang ito, malamang na sumasalamin sa mga halatang proseso, ay hindi pa napupuno ng tunay na biochemical data.

Mga uri ng memorya at kanilang modulasyon (sa pamamagitan ng: Ashmarin, 1999)

Mga uri ng memorya	Mga inhibitor, mga epekto
Short-term memory	Electroshock, cholinolytics (atropine, scopolamine), galanin, US1 (pagpapakilala sa mga partikular na bahagi ng utak)
Intermediate memory (consolidation)	Inhibitors ng enerhiya metabolismo, ouabain, hypoxia, inhibitors ng synthesis ng RNA at mga protina (anisomycin, cycloheximide, puromycin, actinomycin D, RNase), antibodies sa protina neurospecific (vasopressin, protina B-100), 2-amino-5-fosfornovalerianovaya acid (6- AGC)
Long-term (lifelong) memory	Ang mga inhibitor na walang patawad na lumabag dito ay hindi kilala. Ang bahagyang inhibited ng atropine, diisopropyl fluorophosphate, scopolamine

[1], [2], [3], [4]

Short-term memory

Ang panandaliang memorya, na pinag-aaralan ang impormasyon na nagmumula sa iba't ibang organo ng pandama, at ang pagpoproseso nito, ay natanto sa paglahok ng mga synaptic contact. Ito ay tila halata, dahil ang oras kung kailan ang mga prosesong ito ay mangyari ay hindi kanais-nais sa panahon ng pagbubuo ng mga bagong macromolecules. Ito ay kinumpirma ng posibilidad ng inhibiting panandaliang memory sa pamamagitan ng synaptic inhibitors, at ang kawalan ng sensitibo nito sa inhibitors ng protina at RNA synthesis.

Ang proseso ng pagpapatatag ay tumatagal ng mas mahabang oras at hindi magkasya sa isang mahigpit na tinukoy na agwat (tumatagal mula sa ilang minuto hanggang ilang araw). Marahil, ang tagal ng panahong ito ay naiimpluwensyahan kapwa ng kalidad ng impormasyon at ng estado ng utak. Ang impormasyong hindi mahalaga sa utak ay hindi sumailalim sa pagpapatatag at mawala mula sa memorya. Ito ay nananatiling isang misteryo kung paano ang tanong ng halaga ng impormasyon ay nagpasya at kung ano ang tunay na neurochemical mekanismo ng proseso ng pagpapatatag. Ang napaka tagal ng proseso ng pagpapatatag ay nagbibigay-daan sa amin upang isaalang-alang na ito ay isang pare-pareho ang estado ng utak na patuloy na nagdadala ng "proseso ng pag-iisip". Ang magkakaibang kalikasan ng impormasyon na pumapasok sa utak para sa pag-aaral, at ang malawak na hanay ng iba't ibang mga mekanismo ng pagbabawas ng proseso ng pagpapatatag, ay nagpapahiwatig na sa yugtong ito ang iba't ibang mga mekanismo ng neurochemical ay kasangkot sa pakikipag-ugnayan.

Ang paggamit ng mga compound na ipinahiwatig sa talahanayan bilang inhibitors ng proseso ng pagpapatatag ay nagiging sanhi ng amnesya (pagkawala ng memorya) sa mga pang-eksperimentong hayop - ang kawalan ng kakayahang maiparami ang binuo kasanayan sa asal o upang ipakita ang impormasyon na nakuha para magamit.

Kapansin-pansin, ang ilang mga inhibitor ay nagpapakita ng kanilang mga sarili matapos ang pagtatanghal ng memoryadong impormasyon (pabalik-balik na amnesya), at iba pa - kapag inilapat sa naunang panahon (anterograde amnesia). Malawak na kilalang mga eksperimento sa pagtuturo ng mga manok upang makilala ang butil mula sa hindi nakakain, ngunit katulad sa mga bagay na laki. Ang panimula sa utak ng chicks inhibitor synthesis ng cycloheximide ay hindi nakakaapekto sa proseso ng pag-aaral, ngunit lubos na pinigilan ang pag-aayos ng kasanayan. Sa kaibahan, ang pangangasiwa ng inhibitors ng Na pump (Na / K-ATPase) ng ouabain ay lubos na pumipigil sa proseso ng pag-aaral na walang impluwensya sa mga nabuo na kasanayan. Nangangahulugan ito na ang N-pump ay kasangkot sa pagbuo ng panandaliang memory, ngunit hindi lumahok sa mga proseso ng pagpapatatag. Bukod dito, ang mga resulta ng mga eksperimento na may cycloheximide ay nagpapahiwatig na ang pagbubuo ng mga bagong molecule ng protina ay kinakailangan para sa pagpapatupad ng mga proseso ng pagpapatatag, ngunit hindi kinakailangan para sa pagbuo ng panandaliang memorya.

Dahil dito, ang pagsasanay sa pagbuo ng panandaliang memorya ay kinabibilangan ng pagsasaaktibo ng ilang neurons, at pagpapatatag - ang paglikha ng mga pangmatagalang interneuronal na mga network, upang pagsamahin ang pakikipag-ugnayan kung saan kinakailangan ang pagbubuo ng mga espesyal na protina. Hindi inaasahan na ang mga protina ay magiging mga carrier ng partikular na impormasyon, ang kanilang pormasyon ay maaaring "lamang" isang insentibo para sa pag-activate ng mga inter-neural na koneksyon. Kung paano ang pagsasama-sama ay humahantong sa pagbuo ng isang pangmatagalang memorya na hindi maaabala, ngunit maaaring maipakita sa demand, ay nananatiling hindi maliwanag.

Kasabay nito, malinaw na ang paglikha ng isang malakas na kakayahan ay ang kakayahan ng populasyon ng neuron na bumuo ng isang network kung saan ang paghahatid ng signal ay nagiging malamang, at ang kakayahan ng utak ay maaaring magpatuloy sa mahabang panahon. Ang pagkakaroon ng isang tulad interneuronal network ay hindi pumipigil sa mga Neurons na makisangkot sa katulad na iba pang mga network. Samakatuwid, ito ay malinaw na ang analytical kakayahan ng utak ay masyadong malaki, kung hindi walang limitasyon. Malinaw din na ang pagsasakatuparan ng mga kakayahan ay nakasalalay sa intensity ng pagsasanay, lalo na sa panahon ng pagkahinog ng utak sa ontogeny. Sa edad, ang kakayahang matuto ay bumaba.

Ang pag-aaral ay malapit na nauugnay sa kakayahang maging plasticity - ang kakayahan ng mga synaptic contact sa mga functional na pagbabago na nagaganap sa proseso ng paggana, na naglalayong pag-synchronise ng neuronal na aktibidad at paglikha ng mga inter-neural network. Ang pagpapakita ng plasticity ay sinamahan ng pagbubuo ng mga tukoy na protina na nagpapakita (halimbawa, receptor) o di-kilalang function. Isa sa mga miyembro ng programang ito ay isang protina S-100 na may kaugnayan sa annexin detectable sa utak at lalo na sa mga malalaking dami (ito nakuha ang pangalan nito mula sa kakayahan upang manatiling natutunaw sa 100 percent saturation ng ammonium sulpate sa neutral PH). Ang nilalaman nito sa utak ay ilang mga order ng magnitude mas malaki kaysa sa iba pang mga tisyu. Ito ay kumakalat sa pangunahin sa mga glial cells at matatagpuan malapit sa synaptic contact. Ang protina na nilalaman ng S-100 sa utak ay nagsisimula upang madagdagan ang 1 oras pagkatapos ng pagsasanay at umabot sa isang maximum sa 3-6 na oras, natitira sa isang mataas na antas para sa ilang mga araw. Ang pagpapakilala ng mga antibodies sa protina na ito sa ventricles ng utak ng daga ay nakakaapekto sa kakayahang matuto ng mga hayop. Ang lahat ng ito ay nagpapahintulot sa amin upang isaalang-alang ang protina S-100 bilang isang kalahok sa paglikha ng mga inter-neural network.

Molecular mechanisms ng plasticity ng nervous system

Ang plasticity ng nervous system ay tinukoy bilang kakayahan ng mga neurons na makita ang mga signal mula sa panlabas na kapaligiran na binabago ang matigas na determinismo ng genome. Ang plasticity ay nagpapahiwatig ng posibilidad na baguhin ang functional program para sa pakikipag-ugnayan ng mga neurons bilang tugon sa mga pagbabago sa panlabas na kapaligiran.

Ang mga mekanismo ng molekular ng plasticity ay sari-sari. Isaalang-alang natin ang mga pangunahing sa halimbawa ng glutamatergic system. Sa glutamatergic synapse, iba't ibang mga receptor, parehong ionotropic at metabotropic, ay sabay na natagpuan. Ang pagpapalabas ng glutamate sa synaptic cleft sa panahon ng paggulo ay humahantong sa pag-activate ng kainate at AMPA-activated ionotropic receptors na nagdudulot ng depolarization ng postsynaptic membrane. Gamit ang magnitude ng potensang transmembrane na naaayon sa potensyal na resting, ang mga receptor ng NMDA ay hindi aktibo ng glutamate dahil ang kanilang mga ion channel ay hinarangan. Para sa kadahilanang ito, ang mga receptor ng NMDA ay walang pagkakataon para sa agarang pagsasaaktibo. Gayunpaman, kapag ang synaptic lamad ay nagsisimula sa depolarize, magnesium ions ay inalis mula sa umiiral na site, na kung saan nang husto pinatataas ang affinity ng receptor para sa glutamate.

Ina-activate receptor YNMDA maging sanhi ng kaltsyum entry sa zone sa pamamagitan ng postsynaptic ion channel pagmamay-ari ng NMDA receptor Molekyul. Kaltsyum paggamit ay din siniyasat sa pamamagitan ng boltahe-sensitive kaltsyum channel ay isinaaktibo dahil sa operasyon ng kainate at AMPA glutamate receptors. Bilang resulta ng pinagsama-samang mga prosesong ito sa post-synaptic zone, ang nilalaman ng mga ions ng calcium ay tataas. Hudyat na ito ay masyadong mahina upang baguhin ang mga aktibidad ng maraming enzymes na ay sensitibo sa kaltsyum ions, ngunit sapat na upang i-activate phospholipase C-lamad, kung saan ang substrate ay isang phosphoinositol, at maging sanhi ng akumulasyon ng inositol phosphates at inositol-3 activation-fosfatzavisimogo kaltsyum release mula sa endoplasmic reticulum makabuluhan.

Kaya, ang activation ng ionotropic receptors ay hindi lamang nagiging sanhi ng depolarization ng lamad sa postsynaptic zone, kundi pati na rin lumilikha ng mga kondisyon para sa isang makabuluhang pagtaas sa konsentrasyon ng ionized kaltsyum. Sa ngayon, ang glutamate ay aktibo sa synaptic na rehiyon at metabotropic receptors. Bilang resulta, nagiging posible na maisaaktibo ang mga kaukulang G-proteins na "nakalakip" sa iba't ibang mga system ng effector. Ang mga kinase, phosphorylating ng iba't ibang mga target, kabilang ang ionotropic receptors, ay maaaring aktibo, na nagpapabago sa aktibidad ng mga istraktura ng channel ng mga pormasyong ito.

Bukod dito, matatagpuan din ang glutamate receptors sa presynaptic membrane, na may pagkakataon din na makipag-ugnayan sa glutamate. Ang metabotropic receptors ng ito synapse rehiyon ay kaugnay sa pag-activate ng glutamate removal system mula sa synaptic cleft operating sa prinsipyo ng glutamate reuptake. Ang prosesong ito ay depende sa aktibidad ng N-pump, dahil ito ay isang pangalawang aktibong transportasyon.

Ang activation ng NMDA-receptors na naroroon sa presynaptic membrane ay nagdudulot din ng pagtaas sa lebel ng ionized calcium sa presynaptic na rehiyon ng synaptic end. Ang akumulasyon ng mga ions kaltsyum Sini-synchronize ang pagsasanib ng synaptic vesicles sa lamad, accelerating ang release ng tagapamagitan sa synaptic lamat.

Kapag synapse pagdating serye paggulo pulses at ang kabuuang konsentrasyon ng libreng kaltsyum ions ay patuloy nakataas, activation ng kaltsyum umaasa proteases calpain maaaring ma-obserbahan, na cleaves isa sa mga istraktural na protina fodrin masking glutamate receptors at pumipigil sa kanilang pakikipag-ugnayan sa glutamate. Kaya, release ng neurotransmitter sa synaptic lamat sa paggulo ay nagbibigay ng iba't-ibang mga posibilidad, ang pagpapatupad ng kung saan ay maaaring magresulta sa pagpapahusay o pagsugpo ng isang senyas, o sa isang culling: synapse nagpapatakbo sa mga prinsipyo ng multivariate at ipinatupad sa bawat instant landas ay depende sa isang iba't ibang mga iba't ibang mga kadahilanan.

Kabilang sa mga posibilidad na ito ay ang self-tuning ng synapse para sa pinakamahusay na paghahatid ng signal, na kung saan naka-out na amplified. Ang prosesong ito ay tinatawag na pangmatagalang potentiation (LTP). Ito ay binubuo sa ang katunayan na, na may matagal na pagpapasigla ng mataas na dalas, ang mga tugon ng nerve cell sa mga papasok na impulses patibayin. Ang kababalaghan na ito ay isa sa mga gilid ng plasticity, na batay sa molekular memory ng neuronal cell. Ang panahon ng pangmatagalang potentiation ay sinamahan ng nadagdagang phosphorylation ng ilang mga neuronal na protina sa pamamagitan ng mga partikular na kinase sa protina. Ang isa sa mga resulta ng pagtaas ng antas ng mga ions ng kaltsyum sa cell ay ang activation ng mga Ca-dependent enzymes (calpain, phospholipases, Ca-calmodulin-dependent protein kinases). Ang ilan sa mga enzyme na ito ay may kaugnayan sa pagbuo ng mga aktibong anyo ng oxygen at nitrogen (NADPH oxidase, NO synthase, atbp.). Bilang resulta, ang isang akumulasyon ng mga libreng radikal ay maaaring nakarehistro sa activate neuron, na kung saan ay itinuturing na secondary mediators ng metabolic regulation.

Ang isang mahalagang, ngunit hindi ang tanging resulta ng akumulasyon ng mga libreng radical sa isang neuronal cell ay ang pag-activate ng tinatawag na maagang mga gene na tugon. Ang prosesong ito ay ang pinakamaaga at pinakamabilis na lumilipas na pagtugon ng cell nucleus sa signal ng libreng radicals, ang activation ng mga genes ay nangyayari sa 5-10 minuto at tumatagal ng ilang oras. Ang mga genes na ito ay kinabibilangan ng mga grupo na c-fos, c-jun, c-junB, zif / 268, at iba pa. I-encode nila ang maraming malawak na pamilya ng mga partikular na transcriptional protein.

Ang pag-activate ng agarang mga gene ng pagtugon ay nangyayari sa paglahok ng nuclear factor na NF-kV, na dapat tumagos sa nucleus sa pamamagitan ng nuclear membrane para sa pagsasakatuparan ng pagkilos nito. Ito pinipigilan ang pagtagos ng ang katunayan na ito kadahilanan ay kumakatawan sa isang dimer ng dalawang mga protina (P50 at P65) sa cytoplasma ay kinumplikado na may isang inhibitor protina at hindi na pumasok sa nucleus. Ang nagbabawal na protina ay isang substrate para sa phosphorylation sa pamamagitan ng isang tiyak na protina kinase, at pagkatapos dissociates mula sa complex, na nagbukas ng paraan para sa NF-KB B nucleus. Ang aktibong co-factor ng protina kinase ay hydrogen peroxide, kaya ang libreng radikal na alon, na kinukuha ang cell, ay nagdudulot ng isang bilang ng mga proseso na inilarawan sa itaas, na humahantong sa pag-activate ng maagang mga gene na tugon. Ang pag-activate ng c-fos ay maaari ring maging sanhi ng synthesis ng neurotrophins at ang pagbuo ng neurites at bagong synapses. Ang pang-matagalang potentiation na dulot ng high-frequency stimulation ng hippocampus ay humantong sa pag-activate ng zif / 268, na naka-encode ng Zn-sensitive na DNA-binding protein. Ang mga antagonist ng receptor ng NMDA ay nagbabawal sa pang-matagalang potentiation at actives ng zif / 268.

Ang isa sa mga unang nagtapos noong 1949 ay isang pagtatangka upang maunawaan ang mekanismo ng pag-aaral ng impormasyon sa utak at bumuo ng isang diskarte ng pag-uugali ay SO Hebb. Iminungkahi niya na upang maisagawa ang mga tungkulin na ito, dapat na binuo ang utak ng functional na pakikisalamuha ng neurons - ang lokal na internasyunal na network. Pinuhin at pinalalim ang mga representasyong ito M. Rozenblat (1961), na bumubuo ng teorya na "Unmervised correlation base learning". Ayon sa mga ideya na binuo niya, sa kaso ng henerasyon ng isang serye ng mga discharges, ang mga neuron ay maaaring i-synchronize sa pamamagitan ng pagsasamahan ng ilang (madalas na morphologically malayo mula sa bawat isa) na mga cell sa pamamagitan ng self-tuning.

Modern neurochemistry Kinukumpirma ang posibilidad ng tulad ng isang bootstrapping neurons sa isang karaniwang dalas, na nagpapaliwanag ng mga functional kabuluhan ng serye kapana-panabik na "bits" para .sozdaniya interneuronal chain. Paggamit ng glutamate analog na may isang fluorescent label at armado na may modernong teknolohiya, ito ay posible upang ipakita na kahit na ang isa synapse paggulo pacing maaaring pahabain sa medyo malayong synaptic istraktura dahil sa ang pagbuo ng tinatawag na glutamate wave. Ang kundisyon para sa pagbuo ng naturang alon ay ang dalas ng mga signal sa isang tiyak na dalas ng rehimen. Ang pagsugpo ng transporter ng glutamate ay nagdaragdag sa paglahok ng mga neuron sa proseso ng pag-synchronize.

Bilang karagdagan sa glutamatergic system, na direktang may kaugnayan sa proseso ng pag-aaral (memorization), ang iba pang mga sistema ng utak ay lumahok din sa pagbuo ng memorya. Ito ay kilala na ang kakayahang matuto ay nagpapakita ng isang positibong kaugnayan sa aktibidad ng choline acetyl transferase at isang negatibong isa na may isang enzyme na hydrolyses sa tagapamagitan na ito na may acetylcholinesterase. Ang mga inhibitor ng Choline acetyltransferase ay nakakagambala sa proseso ng pag-aaral, at ang mga inhibitor ng cholinesterase ay nag-ambag sa pagpapaunlad ng mga nagtatanggol na reflexes.

Sa pagbuo ng memory, ang mga biogenic amine, norepinephrine at serotonin, ay lumahok din. Kapag pagbuo ng nakakondisyon pinabalik sa isang negatibong (elektrobolevym) na pampalakas ay isang activation ng noradrenergic system, at kung positive (pagkain) na pampalakas noradrenaline metabolismo rate bumababa. Sa pamamagitan ng paghahambing, ang Serotonin ay nagpapabilis sa pagpapaunlad ng mga kasanayan sa mga kondisyon ng positibong pampalakas at nakakaapekto sa pagbuo ng isang nagtatanggol reaksyon. Kaya, sa proseso ng memory pagpapatatag serotonergic at noradrenaline sistema ay isang uri ng antagonists, at sakit na dulot ng labis na akumulasyon ng serotonin, tila, ay maaaring bayad sa pamamagitan ng pag-activate ng noradrenergic system.

Ang paglahok ng dopamine sa regulasyon ng mga proseso ng memory ay multifactorial sa kalikasan. Sa isang banda, ipinahayag na maaari itong pasiglahin ang pagpapaunlad ng mga naka-air condition na reflex na may negatibong pampalakas. Sa kabilang banda, binabawasan nito ang phosphorylation ng neuronal proteins (hal., B-50 protein) at induces phosphoinositol exchange. Maaaring ipagpalagay na ang dopaminergic system ay nakikilahok sa pagpapatatag ng memorya.

Ang mga neuropeptide na inilabas sa synapse sa panahon ng paggulo ay kasangkot din sa proseso ng pagbuo ng memorya. Vasoactive bituka peptide ay nagdaragdag ang pagkakahawig ng nicotinic acetylcholine receptor sa tagapamagitan sa loob ng ilang libong beses, nag-aambag sa cholinergic sistema functioning. Vasopressin hormone inilabas mula sa puwit pitiyuwitari, na kung saan ay na-synthesize sa supraoptic nuclei ng hypothalamus, axonal kasalukuyang ay ililipat sa buntot umbok ng pitiyuwitari, kung saan ito ay naka-imbak sa synaptic vesicles, at inilabas sa dugo mula roon. Ito hormone at pitiyuwitari adrenocorticotrophic hormone (ACTH) patuloy na gumana sa utak bilang regulators proseso memory. Dapat itong bigyang-diin na ang epekto na ito ay naiiba mula sa kanilang hormonal aktibidad - fragment ng mga compounds ay walang wala ng aktibidad na ito, ay may parehong epekto sa proseso ng pag-aaral, pati na rin ang buong Molekyul.

Ang mga nonpeptidic memory stimulators ay halos hindi kilala. Ang exception ay orotate at malawak na ginagamit sa klinika piracetam. Ang huli ay isang kemikal na analogue ng gamma-aminobutyric acid at nabibilang sa grupo ng mga tinatawag na nootropic na gamot, isa sa mga epekto nito na pagpapahusay ng sirkulasyon ng tserebral.

Sa pag-aaral ng papel ng orotate sa mga mekanismo ng memory fixation, ang intriga ay nauugnay sa mga isip ng mga neurochemist sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo. Ang kuwento ay nagsimula sa mga eksperimento ni J. McConnell sa pagpapaliwanag ng mga planar na hindi makatwirang reflexes para sa liwanag sa primitive flatworms. Matapos ang paglikha ng isang matatag na pinabalik, pinutol niya ang planarius sa dalawang bahagi at sinuri ang kakayahan sa pag-aaral ng parehong pinabalik sa mga hayop na nagbago mula sa parehong mga bahagi. Ang sorpresa ay hindi lamang ang mga indibidwal na nakuha mula sa bahagi ng ulo ay nadagdagan ang kakayahan sa pag-aaral, ngunit ang mga nabagong muli mula sa buntot ay sinanay nang mas mabilis kaysa sa mga indibidwal na kontrol. Upang sanayin ang dalawa, tatlong beses na mas kaunting oras ang kinakailangan kaysa para sa mga indibidwal na muling binago mula sa mga hayop na kontrol. Napagpasyahan ni McConnell na ang nakuha na reaksyon ay naka-encode ng isang sangkap na natipon sa parehong mga bahagi ng ulo at buntot ng planar na katawan.

Ang pagpaparami ng mga resulta ng McConnell sa iba pang mga site ay nakatagpo ng maraming mga paghihirap, bilang isang resulta ng kung saan ang siyentipiko ay ipinahayag ng isang charlatan, at ang kanyang mga artikulo ay tumigil na tanggapin para sa publikasyon sa lahat ng mga pang-agham na mga journal. Ang galit na galit na may-akda ay nagtatag ng kanyang sariling magazine, kung saan inilathala niya hindi lamang ang mga resulta ng kasunod na mga eksperimento, kundi pati na rin ang mga cartoons sa kanyang mga tagasuri at mahahabang paglalarawan ng mga eksperimento na kanyang ginawa bilang tugon sa mga kritikal na pangungusap. Dahil sa katiyakan ni McConnell sa kanyang pagiging karapat-dapat, ang makabagong agham ay maaaring bumalik sa pagsusuri ng mga orihinal na siyentipikong datos.

Kapansin-pansin ay ang katunayan na ang tissue "bihasa" planarians napansin mataas na nilalaman ng orotic acid, na kung saan ay isang metabolite na kinakailangan para RNA synthesis resulta na nakuha McConnell, ay maaari mangahulugan bilang mga sumusunod: Kondisyon para sa mas mabilis na pagsasanay ay lumilikha ng ibayong nilalaman orotate y "Mga sinanay na" planarians. Kapag sinisiyasat ang pag-aaral ng mga regenerated planarians, sila ay nahaharap hindi sa paglipat ng memorya, ngunit sa paglipat ng kasanayan sa pagbuo nito.

Sa kabilang banda, ito ay lumitaw na kapag ang pagbabagong-buhay ng mga planarians ay isinasagawa sa pagkakaroon ng RNase, tanging ang mga indibidwal na nakuha mula sa head fragment ay nagpapakita ng mas mataas na kakayahan sa pag-aaral. Mga independiyenteng eksperimento na isinasagawa sa katapusan ng ika-20 siglo. G. Ungar, pinahihintulutan na ihiwalay mula sa utak ng mga hayop na may pag-iwas sa kadiliman, isang 15-member peptide, na tinatawag na scotofobin (inducer of fear of darkness). Tila, ang parehong RNA at ilang mga tukoy na protina ay maaaring lumikha ng mga kondisyon para sa nagpapalitaw ng mga functional na koneksyon (interneconal network), katulad ng mga na-activate sa orihinal na indibidwal.

Noong 2005, ipinagdiriwang ang ika-80 kaarawan ni McConnel, ang mga eksperimento na pinasimulan ang pag-aaral ng mga carrier ng molekular memory. Sa turn ng ika-20 at ika-21 siglo. Ang mga bagong paraan ng genomics at proteomics ay lumitaw, ang paggamit nito ay nagpapagana upang maipakita ang paglahok ng mga mababang-molekular na fragment ng transportasyon RNA sa mga proseso ng pagpapatatag.

Ang mga bagong katotohanan ay ginagawang posible na baguhin ang konsepto ng di-pakikilahok ng DNA sa mga mekanismo ng pang-matagalang memorya. Ang pagtuklas ng RNA-dependent DNA polymerase sa tissue ng utak at ang pagkakaroon ng isang positibong ugnayan ng aktibidad nito sa kakayahan sa pag-aaral ay nagpapahiwatig ng posibilidad ng paglahok ng DNA sa proseso ng memory formation. Napag-alaman na ang pagpapaunlad ng mga nakakagaling na reflexes ng pagkain ay masiglang pinapagana ang ilang mga rehiyon (mga gene na may pananagutan sa pagbubuo ng mga tukoy na protina) ng DNA sa neocortex. Napapansin na ang activation ng DNA ay nakakaapekto sa mga lugar na bihirang kopyahin sa genome, at naobserbahan hindi lamang sa nuclear kundi pati na rin sa mitochondrial DNA, at sa huli - sa isang mas malawak na lawak. Ang mga salik na pinipigilan ang memorya, sabay-sabay na pinipigilan ang mga gawaing gawa ng tao.

Ang ilang mga stimulants ng memorization (sa: Ashmarin, Stukalov, 1996)

Pagtutukoy ng pagkilos	Stimulants
	Mga klase ng koneksyon	Mga halimbawa ng mga sangkap
Relatibong tiyak na mga ahente	Mga peptide sa regulasyon	Vasopressin at analogues nito, dipeptide pEAO, ACTH at analogues nito
	Nonpeptidic compounds	Pyracetam, gangliosides
	Regulators ng RNA metabolism	Orotate, mababa ang molekular weight RNA
Broad-spectrum agent	Neuro-stimulants	Phenylalkylamines (phenamine), phenylalkyloidonimines (synococarb)
	Antidepressants	2- (4-Methyl-1-piperazinyl) -10-methyl-3,4-diazaphenoxazine (azafen)
	Modulators ng cholinergic system	Cholinomimetics, acetylcholinesterase inhibitors

Ang talahanayan ay nagpapakita ng mga halimbawa ng mga compound na pasiglahin ang memorization.

Posible na ang pag-aaral ng paglahok ng DNA sa proseso ng memory formation ay magbibigay ng isang makatwirang sagot sa tanong kung mayroong mga kondisyon kung saan ang mga nabuong kakayahan o ang mga impression na nabuo ay maaaring minana. Posible na ang genetic memory ng pang-matagalang mga kaganapan na naranasan ng mga ninuno ay namamalagi sa base ng ilang mga hindi maipaliwanag na phenomena ng pag-iisip.

Ayon sa ang nakakatawa, bagaman unproven opinyon, lumilipad sa panaginip, kasama ang pangwakas na pormasyon ng mature utak, naranasan ng bawat isa sa atin sa kabataan, na sumasalamin sa pakiramdam ng flight, naranasan ng ating mga ninuno sa isang pagkakataon kapag sila ay camped out sa mga puno. Walang magtaka ang mga lumilipad panaginip ay hindi kailanman nagtatapos pagkahulog - dahil mga ninuno na sa tag-lagas ay hindi nagkaroon ng oras upang grab ang branch, kahit na naranasan ang pakiramdam na bago siya namatay, ngunit hindi magbigay ng supling ...