Memorya: mga neurochemical na mekanismo ng memorya

Kahit na ang mga molekular na mekanismo ng paggana ng isang solong nerve cell ay pinag-aralan sa marami sa kanilang mga manifestations at ang mga prinsipyo ng pag-aayos ng mga interneuronal na koneksyon ay nabuo, hindi pa rin malinaw kung paano tinitiyak ng mga molekular na katangian ng mga neuron ang imbakan, pagpaparami at pagsusuri ng impormasyon - memorya.

Ang katotohanan na ang nakuhang kaalaman (tulad ng mga prinsipyo sa moral) ay hindi naipapasa sa pamamagitan ng mana, at ang mga bagong henerasyon ay kailangang matutunan ang mga ito muli, ay nagbibigay-daan sa amin na isaalang-alang na ang pag-aaral ay isang proseso ng paglikha ng mga bagong interneuronal na koneksyon, at ang pagsasaulo ng impormasyon ay sinisiguro ng kakayahan ng utak na muling gawin ang mga koneksyon na ito (i-activate ang mga ito) kung kinakailangan. Gayunpaman, ang modernong neurochemistry ay hindi pa nakapagpapakita ng pare-parehong teorya na naglalarawan kung paano isinasagawa ang pagsusuri ng mga kadahilanan ng panlabas na mundo sa buhay na utak. Maaari lamang nating ibalangkas ang mga problema na masinsinang ginagawa ng mga siyentipiko sa iba't ibang larangan ng neurobiology.

Halos lahat ng mga species ng hayop ay may kakayahang pag-aralan ang mga pagbabago sa panlabas na kapaligiran sa ilang lawak at tumugon sa mga ito nang sapat. Kasabay nito, ang paulit-ulit na reaksyon ng organismo sa panlabas na impluwensya ay madalas na naiiba mula sa unang pagtatagpo. Ang pagmamasid na ito ay nagpapakita na ang mga sistema ng buhay ay may kakayahang matuto. Mayroon silang memorya na nagpapanatili ng personal na karanasan ng hayop, na bumubuo ng mga reaksyon sa pag-uugali at maaaring naiiba sa karanasan ng ibang mga indibidwal.

Ang biological memory ay magkakaiba. Ito ay likas hindi lamang sa mga selula ng utak. Ang memorya ng immune system, halimbawa, ay nag-iimbak ng impormasyon tungkol sa isang dayuhang antigen na minsang pumasok sa katawan sa loob ng mahabang panahon (madalas sa buong buhay). Kapag nakatagpo muli, ang immune system ay nag-trigger ng isang reaksyon upang bumuo ng mga antibodies, na nagpapahintulot sa impeksiyon na mabilis at epektibong talunin. Gayunpaman, "alam" ng immune system 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 sistema ng nerbiyos, hindi tulad ng immune system, ay maaaring matutong lumikha ng isang diskarte sa pag-uugali sa mga bagong pangyayari, batay sa "karanasan sa buhay," na nagbibigay-daan dito upang bumuo ng isang epektibong tugon sa isang hindi kilalang nakakainis.

Ang mga pangunahing katanungan na kailangang sagutin kapag pinag-aaralan ang mga mekanismo ng molekular ng memorya ay ang mga sumusunod: kung anong mga metabolic na pagbabago ang nangyayari sa mga neuron kapag nakatagpo sila ng isang panlabas na stimulus, na nagpapahintulot sa impormasyong natanggap na maimbak para sa isang tiyak na (minsan mahaba) na tagal ng panahon; sa anong anyo nakaimbak ang impormasyong natanggap; paano ito sinusuri?

Sa panahon ng proseso ng aktibong pag-aaral na nangyayari sa isang maagang edad, ang mga pagbabago sa istraktura ng mga neuron ay sinusunod, ang density ng synaptic contact ay tumataas, at ang ratio ng glial at nerve cells ay tumataas. Mahirap na makilala ang pagitan ng proseso ng pagkahinog ng utak at mga pagbabago sa istruktura na mga molekular na carrier ng memorya. Gayunpaman, malinaw na para sa buong pag-unlad ng katalinuhan ay kinakailangan upang malutas ang mga problema na ipinakita ng panlabas na kapaligiran (tandaan ang kababalaghan ng Mowgli o ang mga problema ng pagbagay sa buhay sa kalikasan ng mga hayop na pinalaki sa pagkabihag).

Sa huling quarter ng ika-20 siglo, sinubukang pag-aralan nang detalyado ang mga morphological features ng utak ni A. Einstein. Gayunpaman, ang resulta ay medyo nakakabigo - walang mga tampok na nakikilala ito mula sa karaniwang utak ng isang modernong tao ay ipinahayag. Ang tanging pagbubukod ay isang bahagyang (hindi gaanong) labis sa ratio ng glial at nerve cells. Nangangahulugan ba ito na ang mga proseso ng molecular memory ay hindi nag-iiwan ng mga nakikitang bakas sa mga nerve cell?

Sa kabilang banda, matagal nang itinatag na ang mga inhibitor ng DNA synthesis ay hindi nakakaapekto sa memorya, habang ang mga inhibitor ng transkripsyon at pagsasalin ay nagpapalala sa mga proseso ng pagsasaulo. Nangangahulugan ba ito na ang ilang mga protina sa mga neuron ng utak ay mga tagadala ng memorya?

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

Gayunpaman, ang pang-eksperimentong neurophysiology ay nakaipon ng napakaraming ebidensya na ang memorya ng mga nakuhang kasanayan ay ipinamamahagi sa iba't ibang bahagi ng utak, at hindi nakakonsentra lamang sa lugar na responsable para sa function na pinag-uusapan. Ang mga eksperimento na may bahagyang pinsala sa cortex sa mga daga na sinanay na mag-navigate sa isang maze ay nagpakita na ang oras na kinakailangan upang maibalik ang nasirang kasanayan ay proporsyonal sa lawak ng pinsala at hindi nakadepende sa lokalisasyon nito.

Marahil, ang pag-unlad ng pag-uugali sa maze ay kinabibilangan ng pagsusuri ng isang buong hanay ng mga kadahilanan (olfactory, gustatory, visual), at ang mga lugar ng utak na responsable para sa pagsusuri na ito ay matatagpuan sa iba't ibang bahagi ng utak. Kaya, kahit na ang isang tiyak na lugar ng utak ay may pananagutan para sa bawat bahagi ng reaksyon ng pag-uugali, ang pangkalahatang reaksyon ay isinasagawa sa pamamagitan ng kanilang pakikipag-ugnayan. Gayunpaman, ang mga lugar ay natuklasan sa utak na ang function ay direktang nauugnay sa mga proseso ng memorya. Ito ang hippocampus at amygdala, pati na rin ang nuclei ng midline ng thalamus.

Tinatawag ng mga neurobiologist ang hanay ng mga pagbabago sa central nervous system na nauugnay sa pagtatala ng impormasyon (larawan, uri ng pag-uugali, atbp.) Isang engram. Ang mga modernong ideya tungkol sa mga mekanismo ng molekular ng memorya ay nagpapahiwatig na ang pakikilahok ng mga indibidwal na istruktura ng utak sa proseso ng pagsasaulo at pag-iimbak ng impormasyon ay hindi binubuo sa pag-iimbak ng mga tiyak na engram, ngunit sa pagsasaayos ng paglikha at paggana ng mga neural network na nagtatak, nagtatala, at nagpaparami ng impormasyon.

Sa pangkalahatan, ang data na naipon sa pag-aaral ng behavioral reflexes at electrical activity ng utak ay nagpapahiwatig na ang parehong pag-uugali at emosyonal na pagpapakita ng buhay ay hindi naisalokal sa isang tiyak na grupo ng mga neuron sa utak, ngunit ipinahayag sa mga pagbabago sa mga pakikipag-ugnayan ng isang malaking bilang ng mga selula ng nerbiyos, na sumasalamin sa paggana ng buong utak bilang isang mahalagang sistema.

Ang mga terminong panandaliang memorya at pangmatagalang memorya ay kadalasang ginagamit upang ilarawan ang proseso ng pagsasaulo ng bagong impormasyon sa paglipas ng panahon. Sa panandaliang memorya, ang impormasyon ay maaaring iimbak para sa mga fraction ng isang segundo hanggang sampu-sampung minuto, habang sa pangmatagalang memorya, ang impormasyon ay maaaring maiimbak paminsan-minsan para sa isang buhay. Upang mabago ang unang uri ng memorya sa pangalawa, kinakailangan ang tinatawag na proseso ng pagpapatatag. Minsan ito ay itinatangi bilang isang hiwalay na yugto ng intermediate memory. Gayunpaman, ang lahat ng mga terminong ito, marahil ay sumasalamin sa mga halatang proseso, ay hindi pa napupunan ng totoong biochemical data.

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

Mga uri ng memorya	Inhibitor, epekto
Panandaliang memorya	Electroshock, anticholinergics (atropine, scopolamine), galanin, US1 (iniksyon sa mga partikular na bahagi ng utak)
Intermediate memory (pagsasama-sama)	Energy metabolism inhibitors, ouabain, hypoxia, inhibitors ng RNA at protein synthesis (anisomycin, cycloheximide, puromycin, actinomycin O, RNase), antibodies sa neurospecific proteins (vasopressin, protein B-100), 2-amino-5-phosphornovaleric acid (6-ARU)
Pangmatagalang (panghabambuhay) na memorya	Ang mga inhibitor na hindi maibabalik na nakakagambala dito ay hindi alam. Bahagyang pinigilan ng atropine, diisopropyl fluorophosphate, scopolamine

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

Panandaliang memorya

Ang panandaliang memorya, na sinusuri ang impormasyon na nagmumula sa iba't ibang mga organo ng pandama at pinoproseso ito, ay natanto sa pakikilahok ng mga synaptic na contact. Ito ay tila halata, dahil ang oras kung saan ang mga prosesong ito ay isinasagawa ay hindi katumbas ng oras ng synthesis ng mga bagong macromolecules. Ito ay nakumpirma sa pamamagitan ng posibilidad ng pagpigil sa panandaliang memorya ng mga synaptic inhibitor, at ang pagiging insensitivity nito sa mga inhibitor ng protina at RNA synthesis.

Ang proseso ng pagsasama-sama ay tumatagal at hindi umaangkop sa isang mahigpit na tinukoy na agwat (na tumatagal mula sa ilang minuto hanggang ilang araw). Marahil, ang tagal ng panahong ito ay apektado ng parehong kalidad ng impormasyon at estado ng utak. Ang impormasyon na itinuturing ng utak na hindi mahalaga ay hindi napapailalim sa pagsasama-sama at nawawala sa memorya. Ito ay nananatiling isang misteryo kung paano ang tanong ng halaga ng impormasyon ay napagpasyahan at kung ano ang mga tunay na neurochemical na mekanismo ng proseso ng pagsasama-sama. Ang napakatagal ng proseso ng pagpapatatag ay nagpapahintulot sa amin na isaalang-alang na ito ay isang pare-parehong estado ng utak, na patuloy na nagpapatupad ng "proseso ng pag-iisip". Ang magkakaibang kalikasan ng impormasyon na pumapasok sa utak para sa pagsusuri at ang malawak na hanay ng mga inhibitor ng proseso ng pagsasama-sama, naiiba sa kanilang mekanismo ng pagkilos, ay nagpapahintulot sa amin na ipalagay na sa yugtong ito ang iba't ibang mga mekanismo ng neurochemical ay kasangkot sa pakikipag-ugnayan.

Ang paggamit ng mga compound na nakalista sa talahanayan bilang mga inhibitor ng proseso ng pagsasama-sama ay nagdudulot ng amnesia (pagkawala ng memorya) sa mga eksperimentong hayop - ang kawalan ng kakayahan na kopyahin ang nakuhang kasanayan sa pag-uugali o upang ipakita ang natanggap na impormasyon para magamit.

Ito ay kagiliw-giliw na ang ilang mga inhibitor ay nagpapakita ng kanilang epekto pagkatapos ng pagtatanghal ng impormasyon na dapat tandaan (retrograde amnesia), habang ang iba - kapag ginamit sa panahon bago ito (anterograde amnesia). Ang mga eksperimento sa pagtuturo sa mga manok na makilala ang butil mula sa hindi nakakain ngunit katulad na laki ng mga bagay ay malawak na kilala. Ang pagpapakilala ng cycloheximide ng protina synthesis inhibitor sa utak ng mga manok ay hindi nakagambala sa proseso ng pag-aaral, ngunit ganap na napigilan ang pagsasama-sama ng kasanayan. Sa kabaligtaran, ang pagpapakilala ng Na-pump (Na/K-ATPase) inhibitor ouabain ay ganap na humadlang sa proseso ng pag-aaral, nang hindi naaapektuhan ang mga kasanayang nabuo na. Nangangahulugan ito na ang Na-pump ay kasangkot sa pagbuo ng panandaliang memorya, ngunit hindi nakikilahok sa mga proseso ng pagsasama-sama. Bukod dito, ang mga resulta ng mga eksperimento na may cycloheximide ay nagpapahiwatig na ang synthesis ng mga bagong molekula ng protina ay kinakailangan para sa mga proseso ng pagsasama-sama, ngunit hindi kinakailangan para sa pagbuo ng panandaliang memorya.

Samakatuwid, ang pag-aaral sa panahon ng pagbuo ng panandaliang memorya ay nagsasangkot ng pag-activate ng ilang mga neuron, at ang pagsasama ay nagsasangkot ng paglikha ng mga pangmatagalang interneuronal network, kung saan ang synthesis ng mga espesyal na protina ay kinakailangan para sa pagsasama-sama ng mga pakikipag-ugnayan. Hindi dapat asahan na ang mga protina na ito ay magiging tagapagdala ng tiyak na impormasyon; ang kanilang pagbuo ay maaaring "lamang" isang stimulating factor para sa pag-activate ng mga interneuronal na koneksyon. Kung paano humahantong ang pagsasama-sama sa pagbuo ng pangmatagalang memorya, na hindi maaabala ngunit maaaring kopyahin kapag hinihiling, ay nananatiling hindi maliwanag.

Kasabay nito, malinaw na sa likod ng paglikha ng isang matatag na kasanayan mayroong kakayahan ng isang populasyon ng mga neuron na bumuo ng isang network kung saan ang paghahatid ng signal ay nagiging pinaka-malamang, at ang kakayahang ito ng utak ay maaaring mapangalagaan sa mahabang panahon. Ang pagkakaroon ng isang ganoong interneuronal network ay hindi pumipigil sa mga neuron na masangkot sa katulad na iba pang mga network. Samakatuwid, ito ay malinaw na ang analytical kakayahan ng utak ay napakalaki, kung hindi walang limitasyon. Malinaw din na ang pagpapatupad ng mga kakayahan na ito ay nakasalalay sa intensity ng pag-aaral, lalo na sa panahon ng pagkahinog ng utak sa ontogenesis. Sa edad, bumababa ang kakayahang matuto.

Ang kakayahang matuto ay malapit na nauugnay sa kakayahang maging plasticity - ang kakayahan ng mga synaptic na contact na sumailalim sa mga functional reorganization na nagaganap sa panahon ng paggana, na naglalayong i-synchronize ang aktibidad ng neuronal at lumikha ng mga interneuronal network. Ang pagpapakita ng plasticity ay sinamahan ng synthesis ng mga tiyak na protina na gumaganap ng kilala (halimbawa, receptor) o hindi kilalang mga function. Ang isa sa mga kalahok sa pagpapatupad ng programang ito ay ang S-100 na protina, na kabilang sa mga annexin at matatagpuan sa utak lalo na sa malalaking dami (nakuha nito ang pangalan mula sa kakayahang manatiling natutunaw sa 100% saturation na may ammonium sulfate sa mga neutral na halaga ng pH). Ang nilalaman nito sa utak ay ilang mga order ng magnitude na mas malaki kaysa sa iba pang mga tisyu. Ito ay nag-iipon pangunahin sa mga glial cell at matatagpuan malapit sa synaptic contact. Ang nilalaman ng S-100 na protina sa utak ay nagsisimulang tumaas 1 oras pagkatapos ng pag-aaral at umabot sa maximum sa loob ng 3-6 na oras, na natitira sa isang mataas na antas sa loob ng ilang araw. Ang pag-iniksyon ng mga antibodies sa protina na ito sa ventricles ng utak ng mga daga ay nakakagambala sa kakayahan ng mga hayop sa pag-aaral. Ang lahat ng ito ay nagpapahintulot sa amin na isaalang-alang ang S-100 na protina bilang isang kalahok sa paglikha ng mga interneuronal network.

Molecular na mekanismo ng plasticity ng nervous system

Ang plasticity ng nervous system ay tinukoy bilang ang kakayahan ng mga neuron na makita ang mga signal mula sa panlabas na kapaligiran na nagbabago sa matibay na determinismo ng genome. Ang plasticity ay nagpapahiwatig ng kakayahang baguhin ang functional program ng neuronal interaction bilang tugon sa mga pagbabago sa panlabas na kapaligiran.

Ang mga mekanismo ng molekular ng plasticity ay magkakaiba. Isaalang-alang natin ang mga pangunahing gumagamit ng glutamatergic system bilang isang halimbawa. Sa glutamatergic synapse, ang mga receptor na may iba't ibang mga katangian ay sabay na matatagpuan - parehong ionotropic at metabotropic. Ang paglabas ng glutamate sa synaptic cleft sa panahon ng paggulo ay humahantong sa pag-activate ng kainate at AMPA-activated ionotropic receptors, na nagiging sanhi ng depolarization ng postsynaptic membrane. Kapag ang transmembrane potential value ay tumutugma sa resting potential value, ang mga NMDA receptors ay hindi ina-activate ng glutamate dahil ang kanilang mga ion channel ay na-block. Para sa kadahilanang ito, ang mga receptor ng NMDA ay walang pagkakataon para sa pangunahing pag-activate. Gayunpaman, kapag nagsimula ang depolarization ng synaptic membrane, ang mga magnesium ions ay tinanggal mula sa nagbubuklod na site, na matalas na nagpapataas ng affinity ng receptor sa glutamate.

Ang pag-activate ng mga receptor ng NMDA ay nagdudulot ng pagpasok ng calcium sa postsynaptic zone sa pamamagitan ng ion channel na kabilang sa NMDA receptor molecule. Ang pagpasok ng kaltsyum ay sinusunod din sa pamamagitan ng mga potensyal na umaasa sa mga channel ng Ca na isinaaktibo ng gawain ng kainate at AMPA glutamate receptors. Bilang resulta ng mga prosesong ito, ang nilalaman ng calcium ion sa mga perimembrane na rehiyon ng postsynaptic zone ay tumataas. Ang signal na ito ay masyadong mahina upang baguhin ang aktibidad ng maraming mga enzyme na sensitibo sa mga calcium ions, ngunit sapat na makabuluhan upang maisaaktibo ang perimembrane phospholipase C, na ang substrate ay phosphoinositol, at upang maging sanhi ng akumulasyon ng mga inositol phosphate at pag-activate ng inositol-3-phosphate-dependent na paglabas ng calcium mula sa endoplasmic reticulum.

Kaya, ang pag-activate ng mga ionotropic receptor ay hindi lamang nagiging sanhi ng depolarization ng lamad sa postsynaptic zone, ngunit lumilikha din ng mga kondisyon para sa isang makabuluhang pagtaas sa konsentrasyon ng ionized calcium. Samantala, pinapagana ng glutamate ang mga metabotropic receptor sa synaptic na rehiyon. Bilang isang resulta, nagiging posible na i-activate ang kaukulang mga protina ng G na "nakatali" sa iba't ibang mga sistema ng effector. Ang mga kinase ay maaaring maisaaktibo na nag-phosphorylate ng iba't ibang mga target, kabilang ang mga ionotropic receptor, na nagbabago sa aktibidad ng mga istruktura ng channel ng mga pormasyong ito.

Bukod dito, ang mga glutamate receptor ay naisalokal din sa presynaptic membrane, na may pagkakataon ding makipag-ugnayan sa glutamate. Ang mga metabotropic receptor ng lugar na ito ng synapse ay nauugnay sa pag-activate ng system para sa pag-alis ng glutamate mula sa synaptic cleft, na gumagana sa prinsipyo ng glutamate reuptake. Ang prosesong ito ay nakasalalay sa aktibidad ng Na-pump, dahil ito ay isang pangalawang aktibong transportasyon.

Ang pag-activate ng mga receptor ng NMDA na nasa presynaptic membrane ay nagdudulot din ng pagtaas sa antas ng ionized calcium sa presynaptic na rehiyon ng synaptic terminal. Ang akumulasyon ng mga calcium ions ay nag-synchronize ng pagsasanib ng synaptic vesicle sa lamad, na nagpapabilis sa paglabas ng mediator sa synaptic cleft.

Kapag ang isang serye ng mga excitatory impulses ay dumating sa synapse at ang kabuuang konsentrasyon ng mga libreng calcium ions ay patuloy na nakataas, ang pag-activate ng Ca-dependent proteinase calpain ay maaaring maobserbahan, na sumisira sa isa sa mga istrukturang protina na fodrin, na nagtatakip ng mga glutamate receptor at pinipigilan ang kanilang pakikipag-ugnayan sa glutamate. Kaya, ang paglabas ng isang tagapamagitan sa synaptic cleft sa panahon ng paggulo ay nagbibigay ng iba't ibang mga posibilidad, ang pagpapatupad nito ay maaaring humantong sa pagpapalakas o pagsugpo ng signal, o sa pagtanggi nito: ang synapse ay nagpapatakbo sa isang multivariate na prinsipyo, at ang landas na natanto sa anumang sandali ay nakasalalay sa iba't ibang mga kadahilanan.

Kabilang sa mga posibilidad na ito ay ang self-tuning ng synapse para sa pinakamahusay na pagpapadala ng signal na pinalakas. Ang prosesong ito ay tinatawag na long-term potentiation (LTP). Binubuo ito sa katotohanan na sa matagal na pagpapasigla ng mataas na dalas, ang mga tugon ng nerve cell sa mga papasok na impulses ay pinalakas. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay isa sa mga aspeto ng plasticity, na batay sa memorya ng molekular ng neuronal cell. Ang panahon ng pangmatagalang potentiation ay sinamahan ng pagtaas ng phosphorylation ng ilang mga neuronal na protina ng mga tiyak na kinase ng protina. Ang isa sa mga resulta ng pagtaas sa antas ng mga calcium ions sa cell ay ang pag-activate ng Ca-dependent enzymes (calpain, phospholipases, Ca-calmodulin-dependent protein kinases). Ang ilan sa mga enzyme na ito ay nauugnay sa pagbuo ng mga aktibong anyo ng oxygen at nitrogen (NADPH oxidase, NO synthase, atbp.). Bilang resulta, ang akumulasyon ng mga libreng radikal, na itinuturing na pangalawang tagapamagitan ng regulasyon ng metabolismo, ay maaaring mairehistro sa aktibong neuron.

Ang isang mahalaga, ngunit hindi lamang ang resulta ng free radical accumulation sa isang neuronal cell ay ang pag-activate ng tinatawag na early response genes. Ang prosesong ito ay ang pinakamaagang at pinaka lumilipas na tugon ng cell nucleus sa isang libreng radical signal; Ang pag-activate ng mga gene na ito ay nangyayari sa loob ng 5-10 minuto at nagpapatuloy ng ilang oras. Kasama sa mga gene na ito ang mga pangkat na c-fos, c-jun, c-junB, zif/268, atbp. Nag-encode sila ng ilang malalaking pamilya ng mga partikular na protina ng transcription regulator.

Ang pag-activate ng agarang tugon na mga gene ay nangyayari sa partisipasyon ng nuclear factor na NF-kB, na dapat tumagos sa nucleus sa pamamagitan ng nuclear membrane upang maipatupad ang pagkilos nito. Ang pagtagos nito ay pinipigilan ng katotohanan na ang kadahilanan na ito, na isang dimer ng dalawang protina (p50 at p65), ay nasa isang kumplikadong may isang inhibitor ng protina sa cytoplasm at hindi nakapasok sa nucleus. Ang inhibitory na protina ay isang substrate para sa phosphorylation sa pamamagitan ng isang tiyak na protina kinase, pagkatapos nito ay humiwalay mula sa complex, na nagbubukas ng daan para sa NF-kB sa nucleus. Ang pag-activate ng cofactor ng protina kinase ay hydrogen peroxide, samakatuwid, ang isang alon ng mga libreng radical, na kumukuha ng cell, ay nagiging sanhi ng isang bilang ng mga proseso na inilarawan sa itaas, na humahantong sa pag-activate ng mga maagang tugon na mga gene. Ang pag-activate ng c-fos ay maaari ding maging sanhi ng synthesis ng neurotrophins at pagbuo ng mga neurite at mga bagong synapses. Ang pangmatagalang potentiation na dulot ng high-frequency stimulation ng hippocampus ay nagreresulta sa pag-activate ng zif/268, na nag-encode ng Zn-sensitive DNA-binding protein. Hinaharang ng mga antagonist ng receptor ng NMDA ang pangmatagalang potentiation at pag-activate ng zif/268.

Ang isa sa mga unang sumubok na maunawaan ang mekanismo ng pagsusuri ng impormasyon sa utak at bumuo ng diskarte sa pag-uugali noong 1949 ay si SO Hebb. Iminungkahi niya na upang maisagawa ang mga gawaing ito, isang functional na asosasyon ng mga neuron - isang lokal na interneuronal network - ay dapat mabuo sa utak. Pino at pinalalim ni M. Rosenblatt (1961) ang mga ideyang ito sa pamamagitan ng pagbalangkas ng hypothesis ng "Unsupervised correlation base learning." Ayon sa mga ideya na kanyang binuo, sa kaso ng pagbuo ng isang serye ng mga discharges, ang mga neuron ay maaaring mag-synchronize dahil sa pagkakaugnay ng ilang (madalas na morphologically malayo sa isa't isa) mga cell sa pamamagitan ng self-tuning.

Kinukumpirma ng modernong neurochemistry ang posibilidad ng naturang self-tuning ng mga neuron sa isang karaniwang dalas, na nagpapaliwanag ng functional na kahalagahan ng serye ng mga excitatory "discharges" para sa paglikha ng mga interneuronal circuit. Gamit ang isang glutamate analogue na may fluorescent na label at armado ng modernong teknolohiya, posible na ipakita na kahit na pinasisigla ang isang synapse, ang paggulo ay maaaring kumalat sa medyo malayong synaptic na mga istraktura dahil sa pagbuo ng tinatawag na glutamate wave. Ang kondisyon para sa pagbuo ng naturang alon ay ang repeatability ng mga signal sa isang tiyak na frequency mode. Ang pagsugpo sa transporter ng glutamate ay nagdaragdag sa paglahok ng mga neuron sa proseso ng pag-synchronize.

Bilang karagdagan sa glutamatergic system, na direktang nauugnay sa mga proseso ng pag-aaral (memorization), ang iba pang mga sistema ng utak ay nakikilahok din sa pagbuo ng memorya. Alam na ang kakayahang matuto ay nagpapakita ng isang positibong ugnayan sa aktibidad ng choline acetyl transferase at isang negatibong ugnayan sa enzyme na nag-hydrolyze sa mediator na ito - acetylcholinesterase. Ang mga inhibitor ng choline acetyltransferase ay nakakagambala sa proseso ng pag-aaral, at ang mga inhibitor ng cholinesterase ay nagtataguyod ng pagbuo ng mga defensive reflexes.

Ang mga biogenic amines, norepinephrine at serotonin, ay nakikilahok din sa pagbuo ng memorya. Kapag nagkakaroon ng mga nakakondisyon na reflexes na may negatibong (sakit sa kuryente) na pampalakas, ang noradrenergic system ay isinaaktibo, at sa positibong (pagkain) na pampalakas, ang rate ng metabolismo ng norepinephrine ay bumababa. Ang serotonin, sa kabaligtaran, ay nagpapadali sa pagbuo ng mga kasanayan sa ilalim ng mga kondisyon ng positibong pampalakas at negatibong nakakaapekto sa pagbuo ng isang nagtatanggol na reaksyon. Kaya, sa proseso ng pagsasama-sama ng memorya, ang mga serotonergic at norepinephrine system ay isang uri ng mga antagonist, at ang mga karamdaman na sanhi ng labis na akumulasyon ng serotonin ay maaaring mabayaran sa pamamagitan ng pag-activate ng noradrenergic system.

Ang pakikilahok ng dopamine sa regulasyon ng mga proseso ng memorya ay may multifactorial na kalikasan. Sa isang banda, napag-alaman na maaari nitong pasiglahin ang pagbuo ng mga nakakondisyon na reflexes na may negatibong pampalakas. Sa kabilang banda, binabawasan nito ang phosphorylation ng neuronal proteins (halimbawa, protina B-50) at hinihimok ang pagpapalitan ng phosphoinositides. Maaaring ipagpalagay na ang dopaminergic system ay kasangkot sa pagsasama-sama ng memorya.

Ang mga neuropeptide na inilabas sa synapse sa panahon ng paggulo ay kasangkot din sa mga proseso ng pagbuo ng memorya. Ang Vasoactive intestinal peptide ay nagdaragdag ng affinity ng cholinergic receptors sa mediator nang ilang libong beses, na pinapadali ang paggana ng cholinergic system. Ang hormone na vasopressin, na inilabas mula sa posterior pituitary gland, na na-synthesize sa supraoptic nuclei ng hypothalamus, ay inililipat ng axonal current sa posterior pituitary gland, kung saan ito ay naka-imbak sa synaptic vesicles, at mula doon ay inilabas sa dugo. Ang hormone na ito, pati na rin ang pituitary adrenocorticotropic hormone (ACTH), ay patuloy na gumagana sa utak bilang mga regulator ng mga proseso ng memorya. Dapat itong bigyang-diin na ang epektong ito ay naiiba sa kanilang hormonal na aktibidad - ang mga fragment ng mga compound na ito, na wala sa aktibidad na ito, ay may parehong epekto sa proseso ng pag-aaral bilang buong molekula.

Ang mga non-peptide memory stimulant ay halos hindi kilala. Ang mga eksepsiyon ay orotate at piracetam, na malawakang ginagamit sa klinikal na kasanayan. Ang huli ay isang kemikal na analogue ng gamma-aminobutyric acid at kabilang sa grupo ng mga tinatawag na nootropic na gamot, isa sa mga epekto nito ay nadagdagan ang daloy ng dugo ng tserebral.

Ang pag-aaral ng papel na ginagampanan ng orotate sa mga mekanismo ng pagsasama-sama ng memorya ay nauugnay sa isang intriga na nasasabik sa isip ng mga neurochemist sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo. Nagsimula ang kuwento sa mga eksperimento ni J. McConnell sa pagbuo ng isang nakakondisyon na reflex sa liwanag sa primitive flatworms, planaria. Matapos lumikha ng isang matatag na reflex, pinutol niya ang planaria sa dalawang bahagi at sinubukan ang kakayahang matutunan ang parehong reflex sa mga hayop na muling nabuo mula sa parehong mga kalahati. Ang sorpresa ay hindi lamang ang mga indibidwal na nakuha mula sa bahagi ng ulo ay nadagdagan ang kakayahan sa pag-aaral, kundi pati na rin ang mga muling nabuo mula sa buntot ay natutunan nang mas mabilis kaysa sa mga kontrol na indibidwal. Tumagal ng 3 beses na mas kaunting oras upang matuto pareho kaysa sa mga indibidwal na muling nabuo mula sa mga kontrol na hayop. Napagpasyahan ni McConnell na ang nakuhang reaksyon ay naka-encode ng isang sangkap na naipon sa parehong ulo at buntot na bahagi ng planaria.

Ang muling paggawa ng mga resulta ni McConnell sa iba pang mga bagay ay nakatagpo ng ilang mga kahirapan, bilang isang resulta kung saan ang siyentipiko ay idineklara na isang charlatan, at ang kanyang mga artikulo ay hindi na tinanggap para sa publikasyon sa lahat ng mga siyentipikong journal. Ang galit na may-akda ay nagtatag ng kanyang sariling journal, kung saan inilathala niya hindi lamang ang mga resulta ng mga kasunod na eksperimento, kundi pati na rin ang mga karikatura ng kanyang mga tagasuri at mahabang paglalarawan ng mga eksperimento na kanyang isinagawa bilang tugon sa mga kritikal na komento. Salamat sa pagtitiwala ni McConnell sa kanyang sariling katuwiran, ang modernong agham ay may pagkakataon na bumalik sa pagsusuri ng mga orihinal na siyentipikong datos na ito.

Kapansin-pansin na ang mga tisyu ng "sinanay" na mga planarian ay naglalaman ng mas mataas na nilalaman ng orotic acid, na isang metabolite na kinakailangan para sa RNA synthesis. Ang mga resulta na nakuha ni McConnell ay maaaring bigyang-kahulugan bilang mga sumusunod: ang mga kondisyon para sa mas mabilis na pag-aaral ay nilikha sa pamamagitan ng mas mataas na nilalaman ng orotate sa "sinanay" na mga planarian. Kapag pinag-aaralan ang kakayahan sa pag-aaral ng mga regenerated planarians, hindi natin nakatagpo ang paglipat ng memorya, ngunit ang paglipat ng kasanayan sa pagbuo nito.

Sa kabilang banda, lumabas na kapag ang planarian regeneration ay nangyayari sa pagkakaroon ng RNase, ang mga indibidwal lamang na nakuha mula sa fragment ng ulo ay nagpapakita ng pagtaas ng kakayahan sa pag-aaral. Ang mga independiyenteng eksperimento na isinagawa sa pagtatapos ng ika-20 siglo ni G. Ungar ay naging posible na ihiwalay mula sa utak ng mga hayop na may reflex ng pag-iwas sa kadiliman, isang 15-membered peptide na tinatawag na scotophobin (isang inducer ng takot sa kadiliman). Tila, ang parehong RNA at ilang partikular na protina ay may kakayahang lumikha ng mga kondisyon para sa paglulunsad ng mga functional na koneksyon (interneuronal network) na katulad ng mga na-activate sa orihinal na indibidwal.

Noong 2005, ito ay 80 taon mula nang ipanganak si McConnell, na ang mga eksperimento ay naglatag ng pundasyon para sa pag-aaral ng mga carrier ng molecular memory. Sa pagliko ng ika-20 at ika-21 na siglo, lumitaw ang mga bagong pamamaraan ng genomics at proteomics, ang paggamit nito ay naging posible upang matukoy ang pagkakasangkot ng mga low-molecular fragment ng transfer RNA sa mga proseso ng pagsasama-sama.

Ginagawang posible ng mga bagong katotohanan na muling isaalang-alang ang konsepto ng hindi pagkakasangkot ng DNA sa mga mekanismo ng pangmatagalang memorya. Ang pagtuklas ng RNA-dependent DNA polymerase sa tisyu ng utak at ang pagkakaroon ng isang positibong ugnayan sa pagitan ng aktibidad nito at kakayahan sa pag-aaral ay nagpapahiwatig ng posibilidad ng paglahok ng DNA sa mga proseso ng pagbuo ng memorya. Napag-alaman na ang pagbuo ng mga reflex na nakakondisyon ng pagkain ay mabilis na nagpapagana ng ilang mga lugar (mga gene na responsable para sa synthesis ng mga tiyak na protina) ng DNA sa neocortex. Nabanggit na ang pag-activate ng DNA ay nakakaapekto sa mga lugar na bihirang paulit-ulit sa genome at sinusunod hindi lamang sa nuclear kundi pati na rin sa mitochondrial DNA, at sa huli sa mas malaking lawak. Ang mga salik na pumipigil sa memorya ay sabay na pinipigilan ang mga sintetikong prosesong ito.

Ilang memory stimulant (batay sa: Ashmarin, Stukalov, 1996)

Pagtitiyak ng pagkilos	Mga stimulant
	Mga klase ng koneksyon	Mga halimbawa ng mga sangkap
Medyo tiyak na mga ahente	Mga peptide ng regulasyon	Vasopressin at mga analogue nito, dipeptide pEOA, ACTH at mga analogue nito
	Mga non-peptide compound	Piracetam, gangliosides
	Mga regulator ng metabolismo ng RNA	Orotate, mababang molekular na timbang RNA
Mga ahente ng malawak na spectrum	Mga neurostimulator	Phenylalkylamines (phenamine), phenylalkyloidnonimines (sydnocarb)
	Mga antidepressant	2-(4-methyl-1-piperazinyl)-10-methyl-3,4-diazaphenoxazine dihydrochloride (azaphen)
	Mga modulator ng Cholinergic system	Cholinomimetics, acetylcholinesterase inhibitors

Ang talahanayan ay nagpapakita ng mga halimbawa ng mga compound na nagpapasigla ng memorya.

Posible na ang pag-aaral ng paglahok ng DNA sa mga proseso ng pagbuo ng memorya ay magbibigay ng isang matibay na batayan na sagot sa tanong kung mayroong mga kondisyon kung saan ang mga nabuong kasanayan o mga impression ay maaaring magmana. Posible na ang genetic memory ng mga sinaunang kaganapan na naranasan ng mga ninuno ay pinagbabatayan ng ilang hindi pa maipaliwanag na mga phenomena ng pag-iisip.

Ayon sa isang nakakatawa, kahit na hindi napatunayan, opinyon, ang mga paglipad sa mga panaginip na kasama ng huling pagbuo ng mature na utak, na naranasan ng bawat isa sa atin sa ating kabataan, ay sumasalamin sa pandamdam ng paglipad na naranasan ng ating malayong mga ninuno noong sila ay nagpalipas ng gabi sa mga puno. Hindi walang dahilan na ang mga paglipad sa mga panaginip ay hindi nagtatapos sa pagkahulog - pagkatapos ng lahat, ang mga malalayong ninuno na walang oras na humawak sa mga sanga kapag bumagsak, kahit na naranasan nila ang pakiramdam na ito bago ang kamatayan, ay hindi nagsilang ng mga supling...