Механизмы консолидации в кратко и долговременной памяти перечислить

Обновлено: 04.07.2024

Редактор блога Настя Душутина продолжает проходить курс «Разработчик» от GeekBrains. Новая лекция посвящена теме «Консолидация памяти» — процесс, в рамках которого информация надолго остается в нашем мозге. Самое интересное и полезное с лекции — в этом посте.

Три этапа запоминания

Консолидация памяти — это процесс перевода первичных отпечатков (энграмм) памяти в стабильную долговременную форму. Такие следы возникают от любого вмешательства: сказанных слов, прочитанной книги, увиденной картинки — это наш опыт восприятия.

Этот процесс состоит из трех этапов.

Консолидация

Когда в работу включается так называемая программная транзакционная память или stm — мозг получает информацию из сенсорных сигналов, начинает обрабатывать информацию, задействуя все четыре блока. Дальше он связывает информационные блоки между собой и передает дальше в долговременную память. Когда вся новая информация прописывается в долговременную память, начинается процесс создания воспоминания. В этот момент мозг учитывает весь предыдущий опыт, использует все, что хранится в памяти.

Реактивация

Когда человек обращается к тому блоку знаний, который перешел в долговременную память, происходит «сборка» воспоминания из того, что мозг разложил на нервной связи. Мозг реактивирует связи, созданные на первом этапе консолидации, и отправляет в память то, что загрузил до этого. Скорость этого процесса очень велика, поэтому человек не замечает, как воспоминание появляется в его голове. На самом деле это очень сложный процесс, требующий высокой мозговой активности. При этом нужно понимать: в процессе сборки воспоминания и любой работы с информацией мозг проходит через изменения, нейронные связи миллионами создаются и исчезают. Если изменение позитивное, это хорошо, то есть воспоминание усилилось. Поэтому необходимо создавать фундамент знания только через глубокое понимание.

Реконсолидация

Запомнили — реконсолидировали. Если пройти информацию еще раз — мозг снова пропишет ее, и тракты соединения станут мощнее, ведь по ним пройдет электрический ток. Они сработают еще раз. Возможно, возникнут еще соединения, синопсисы первичной памяти свяжутся с долгосрочной.

Так происходит постоянно, чем чаще человек общается, тем быстрее происходит активация, тем точнее и мощнее прописывается информация повторно. Спустя несколько раз информация отложится настолько хорошо, что человек сможет получать к ней доступ неосознанно и быстро.

Консолидация и реконсолидация активнее всего протекают во сне. Поэтому здоровый сон — это не только про ЗОЖ, это элемент формирования мозга и знаний.

При реконсолидации воспоминания укрепляются, но со временем могут меняться. Воспоминания создаются постоянно, на них влияет весь ваш опыт, прожитый до момента обращения, даже если оно произошло через 5 минут: за любую единицу времени мозг впитывает невероятное количество сенсорных сигналов. Они все влияют на мозг.

Как астроциты помогают в процессе запоминания

Астроциты, интересное открытие нейронауки нового тысячелетия — это клетки белковой субстанции. Они являются активными участниками процесса обучения и запоминания, поскольку обеспечивают изоляцию нейронов, питают и участвуют в восстановлении поврежденных участков мозга, если такое случается.

Еще одна важная функция астроцитов — обеспечение ионного баланса вне клеток. Другими словами, они обеспечивают протекание «электричества» по мозгу, создают среду для того, чтобы электрический ток функционировал. Поэтому астроциты несут в себе очень большое значение для нормального функционирования мозга. Современные ученые только занимаются исследованием белковой субстанции в мозге человека и ее участия в процессах.

Три этапа запоминания

Этот процесс состоит из трех этапов.

Консолидация

Реактивация

Реконсолидация

Как астроциты помогают в процессе запоминания

Последующее накопление экспериментального материала привело к включению в схему сенсорной памяти (перцептивной, иконической) - непосредственный след возбуждения от внешнего воздействия в сенсорной системе.

Выделяют две формы памяти человека:

логически-смысловая	чувственно-образная
· оперирует понятиями · является высшей	· оперирует представлениями

По длительности удержания следов память подразделяют на:

· сенсорную (мгновенную или иконическую) - после электрического ответа рецепторной клетки на внешнее воздействие возникают следовые процессы (фаза реполяризации), продолжающиеся при отсутствии реального раздражителя. Длительность хранения следов в сенсорной памяти не превышает 500 мс, стирание следа осуществляется за 150 мс. Сенсорная память человека не зависит от его воли и не может быть подвергнута сознательному контролю. Главной особенностью мгновенной памяти является ее неограниченная емкость, о чем свидетельствуют специальные эксперименты - предъявление исследуемым на сверхкороткое время (50 мс) наборов различных символов. Рецепторами фактически запечатлевается все, что действует на организм, создавая основу эффективного функционирования других разновидностей памяти. Поскольку мгновенная память связана с ощущениями, есть основания называть ее сенсорной памятью. Любое познание начинается с ощущений, которые являются результатом передачи информации с рецепторных полей в проекционные зоны коры головного мозга.

· Промежуточная память– особый вид памяти, который связан с подготовкой энграмм к переводу в долговременную память. Невербальная информация из сенсорной памяти поступает в промежуточную, где она может храниться от нескольких минут до нескольких лет. Вербальная (речевая) информация передается в кратковременную память на период нескольких секунд и с ограниченной емкостью. Вербальный материал требует более длительной активации, повторения, и только после этого, через кратковременную память, поступает в промежуточную для хранения и подготовки к консолидации. Существенным фактором в организации и функции промежуточной памяти также является значимость информации для индивидуума. Промежуточная или лабильная память нужна постольку, поскольку кратковременная память очень мала по объему - всего 5-9 единицы и не может обеспечить запись в долговременную память непрерывного потока внешней и внутренней информации. Промежуточная память имеет большую емкость и сохраняет информацию на несколько часов даже без повторения.

Из промежуточной памяти в долговременную информация переходит во время сна в два этапа:

логическая обработка информации, классификация энграмм (быстрый сон, на ЭЭГ - активность, соответствующая бодрствованию)

ввод обрабатываемой информации в долговременную память, консолидация энграмм (в период дельта - сна)

Таким образом, память представляет собой информационную систему, непрерывно занятую приемом, видоизменением, хранением и извлечением информации.

Выделяют две формы памяти человека:

логически-смысловая	чувственно-образная
· оперирует понятиями · является высшей	· оперирует представлениями

По длительности удержания следов память подразделяют на:

Из промежуточной памяти в долговременную информация переходит во время сна в два этапа:

ввод обрабатываемой информации в долговременную память, консолидация энграмм (в период дельта - сна)

Используемый довод статьи (аксиома):
Механизм кpатковpеменной памяти связывают с pевеpбеpиpующим возбуждением, когда возбуждение само себя усиливает по пpинципу положительной обpатной связи.
Вес уверенности: Вполне уверенно подтверждается независимыми исследователями

Под консолидацией (лат. consolidatio - укpепление, уплотнение) понимают пpоцесс пеpехода поступившей в мозг инфоpмации из кpатковpеменной памяти в долговpеменную. Как уже было показано, пpи пpостых фоpмах научения основой памяти могут быть достаточно длительные изменения ионной пpоницаемости мембpан, вследствие котоpых изменяется эффективность синаптической пеpедачи. Ранее говоpилось и о том, что в pаботающих синапс ах может изменяться количество постсинаптических pецептоpов, что также пpиводит к повышению эффективности синаптической пеpедачи.

Нейpоглия обеспечивает необходимое питание нейpонов и напpавляет pост их аксон ов. Кpоме того, она обpазует миелиновое покpытие неpвных волокон, что повышает эффективность пеpедачи возбуждения по наиболее часто используемым путям. Установлено, что изменения электpических потенциал ов, возникающие в нейpонах, pождают потенциал ы и в клетках глии. Таким обpазом, существует зависимость между обогащением жизненного опыта и моpфологическими изменениями в наиболее активно используемых стpуктуpах мозга.

Одним из веществ, обеспечивающих взаимодействие между нейpонами и глией, оказалась РНК. Пpи стимуляции нейpонов в них обpазуется РНК больше, чем в любой дpугой ткани тела пpи аналогичной стимуляции. Спустя некотоpое вpемя повышенные концентpации молекуляpно сходных РНК можно обнаpужить в соседних клетках нейpоглии. Связать это обстоятельство с научением позволяет и такой факт: введение ингибитоpов синтеза РНК пpепятствует повышению ее концентpации и одновpеменно затpудняет научение.

Вслед за повышением синтеза РНК пpоисходит синтез соответствующих белков, в том числе и мембpанных, а они, как известно, опpеделяют функциональные возможности нейpона. Эти события игpают, веpоятно, pоль указателей, напpавляющих циpкуляцию неpвных импульсов по стpого опpеделенным путям. Моpфологические и молекуляpные пpеобpазования, повышение эффективности синаптической пеpедачи в нейpонных цепях выполняют функцию энгpамм памяти (гpеч. en - находящийся внутpи; gramma - запись).

Источник: Память и научение
Дата создания: 01.01.1970
Последнее редактирование: 27.08.2014

Кратковременная память. Во времени она ограничена (до 10 мин) и функционирует на ранних этапах, подготавливая основу для длительного хранения следов. В системе кратковременной памяти поступившая информация удерживается для ее обработки и выбора наиболее значимой для организма в данный момент времени. Главным свойством кратковременной памяти является се уязвимость к чрезвычайным воздействиям, вызывающим ее нарушение и развитие ретроградной амнезии. Физиологическая роль кратковременной памяти состоит в закреплении энграммы (следа) за счет избирательного повышения эффективности синаптической передачи и повышения возбуждения постсинаптических нейронов, задействованных данной информацией.

Реверберационная гипотеза природы кратковременной памяти допускает наличие замкнутых кругов циркуляции импульсного возбуждения как внутри коры большого мозга, так и между корой и подкорковыми образованиями (в частности таламокортикальные нервные круги), содержащими как сенсорные, так и гностические (обучаемые, распознающие) нервные клетки. Внутрикорковые и таламокортикальные реверберационные круги как структурная основа нейрофизиологического механизма краткосрочной памяти образованы корковыми пирамидными клетками V–VI слоев преимущественно лобных и теменных областей коры большого мозга. Участие структур гиппокампа и лимбической системы мозга в краткосрочной памяти связано с реализацией этими нервными образованиями функции различения новизны сигналов и считывания поступающей афферентной информации на входе бодрствующего мозга. Реализация феномена краткосрочной памяти практически не требует и реально не связана с существенными химическими и структурными изменениями в нейронах и синапсах, так как для соответствующих изменений в синтезе матричных (информационных) РНК требуется большее время. Несмотря на различие гипотез и теорий о природе краткосрочной памяти, исходной их предпосылкой является возникновение непродолжительных обратимых изменений физико-химических свойств мембраны, а также динамики медиаторов в синапсах. Ионные токи через мембрану в сочетании с кратковременными метаболическими сдвигами во время активации синапсов могут привести к изменению эффективности синаптической передачи, длящейся несколько секунд. Промежуточная (лабильная, оперативная) память удерживает информацию более длительно, чем кратковременная (до 30 мин). В системе промежуточной памяти осуществляется избирательное удерживание информации на время, необходимое для выполнения текущей деятельности. Промежуточная память обладает большей емкостью, чем кратковременная, а ее реализация требует участия отличных метаболических процессов.

Долговременная память. Превращение краткосрочной памяти в долговременную (консолидация памяти) в общем виде обусловлено наступлением стойких изменений синаптической проводимости как результат повторного возбуждения нервных клеток (обучающиеся популяции, ансамбли нейронов, по Хеббу). Переход кратковременной памяти в долгосрочную (консолидация памяти) обусловлен химическими и структурными изменениями в соответствующих нервных образованиях. По данным современной нейрофизиологии и нейрохимии, в основе долговременной (долгосрочной) памяти лежат сложные химические процессы синтеза белковых молекул в клетках головного мозга. В основе консолидации памяти много факторов, приводящих к облегчению передачи импульсов по синаптическим структурам (усиленное функционирование определенных синапсов, повышение их проводимости для адекватных импульсных потоков); возникающие при стойком сдвиге мембранного потенциала физико-химические изменения постсинаптических мембран, вероятно, служат основой для образования следов памяти, отражающихся в изменении белкового субстрата нервной клетки.

В основе мембранных механизмов постсинаптической пластичности лежит изменение чувствительности и количества так называемого рецептивного белка постсинаптической мембраны. Чувствительность рецептивного белка изменяется под действием медиаторов, гормонов и нейропептидов, которые переводят белок из неактивной формы в активную. Длительное сохранение таких изменений приводит к тому, что следующая порция медиатора оказывает более сильное действие на проводимость мембраны нейрона. Количество рецептивного белка изменяется путем экспрессии определенных локусов ДНК ядра клетки через плохо исследованное пока воздействие на ядро проникших внутрь клетки комплексов лиганд-рецепторов или вторичных посредников, например ЦАМФ.

Биохимические и фармакологические исследования установили универсальную зависимость долговременной памяти от активации генетического аппарата нервных клеток. Так, было установлено, что повышение уровня РНК – зависимой ДНК – полимеразы (показателя обратной транскрипции генов) развивается в гиппокампе быстро обучающихся крыс во время обучения и достигает максимума после его завершения. При формировании условных рефлексов у крысы происходит повышение синтеза ДНК в неокортексе. Индукция синтеза ДНК связана с выработкой условного ответа и первыми часами его хранения.

В нервных клетках экспрессируются многие из генов. На первой стадии экстраклеточные сигналы запускают активацию ранних генов, а затем кодируемые этими генами транскрипционные факторы изменяют экспрессию поздних генов, вызывая изменения программ деятельности клетки в ходе клеточного цикла и дифференцировки.

Определенное значение в механизмах долгосрочной памяти имеют и изменения, наблюдающиеся в медиаторных механизмах, обеспечивающих процесс химической передачи возбуждения с одной нервной клетки на другую. В основе пластических химических изменений в синаптических структурах лежит взаимодействие медиаторов, например ацетилхолина с рецепторными белками постсинаптической мембраны и ионами (Na + , K + , Са 2+ ). Динамика трансмембранных токов этих ионов делает мембрану более чувствительной к действию медиаторов. Установлено, что процесс обучения сопровождается повышением активности фермента холинэстеразы, разрушающей ацетилхолин, а вещества, подавляющие действие холинэстеразы, вызывают существенные нарушения памяти.

Одной из распространенных химических теорий памяти является гипотеза Хидена о белковой природе памяти. По мнению автора, информация, лежащая в основе долговременной памяти, кодируется, записывается в структуре полинуклеотидной цепи молекулы. Разная структура импульсных потенциалов, в которых закодирована определенная сенсорная информация в афферентных нервных проводниках, приводит к разной перестройке молекулы РНК, к специфическим для каждого сигнала перемещениям нуклеотидов в их цепи. Таким образом происходит фиксация каждого сигнала в виде специфического отпечатка в структуре молекулы РНК. Исходя из гипотезы Хидена, можно предположить, что глиальные клетки, принимающие участие в трофическом обеспечении функций нейрона, включаются в метаболический цикл кодирования поступающих сигналов путем изменения нуклеотидного состава вновь синтезирующихся РНК. Весь набор вероятных перестановок и комбинаций нуклеотидных элементов обеспечивает возможность фиксировать в структуре молекулы РНК огромный объем информации: теоретически рассчитанный объем этой информации составляет 10–1 020 бит, что значительно перекрывает реальный объем человеческой памяти. Процесс фиксации информации в нервной клетке находит отражение в синтезе белка, в молекулу которого вводится соответствующий следовой отпечаток изменений в молекуле РНК. При этом молекула белка становится чувствительной к специфическому узору импульсного потока, тем самым она как бы узнает тот афферентный сигнал, который закодирован в этом импульсном паттерне. В результате происходит освобождение медиатора в соответствующем синапсе, приводящее к передаче информации с одной нервной клетки на другую в системе нейронов, ответственных за фиксацию, хранение и воспроизведение информации.

Возможным субстратом долговременной памяти являются некоторые пептиды гормональной природы, простые белковые вещества, специфический белок S-100. К таким пептидам, стимулирующим, например, условно-рефлекторный механизм обучения, относятся некоторые гормоны (АКТГ, соматотропный гормон, вазопрессин и др.).

Интересная гипотеза об иммунохимическом механизме формирования памяти предложена И. П. Ашмариным. Гипотеза основана на признании важной роли активной иммунной реакции в консолидации, формировании долгосрочной памяти. Суть этого представления состоит в следующем: в результате метаболических процессов на синаптических мембранах при реверберации возбуждения на стадии формирования кратковременной памяти образуются вещества, играющие роль антигена для антител, вырабатываемых в глиальных клетках. Связывание антитела с антигеном происходит при участии стимуляторов образования медиаторов или ингибитора ферментов, разрушающих, расщепляющих эти стимулирующие вещества.

Значительное место в обеспечении нейрофизиологических механизмов долговременной памяти отводится глиальным клеткам (Галамбус, А.И. Ройтбак), число которых в центральных нервных образованиях на порядок превышает число нервных клеток. Предполагается следующий механизм участия глиальных клеток в осуществлении условно-рефлекторного механизма научения. На стадии образования и упрочения условного рефлекса в прилегающих к нервной клетке глиальных клетках усиливается синтез миелина, который окутывает концевые тонкие разветвления аксонного отростка и тем самым облегчает проведение по ним нервных импульсов, в результате чего повышается эффективность синаптической передачи возбуждения. В свою очередь стимуляция образования миелина происходит в результате деполяризации мембраны олигодендроцита (глиальной клетки) под влиянием поступающего нервного импульса.

Таким образом, в основе долговременной памяти могут лежать сопряженные изменения в нервно-глиальном комплексе центральных нервных образований.

При образовании долговременной памяти временные последовательности превращаются в структурно-пространственные, и такая память вне момента ее образования и извлечения представляется не процессом, а структурой. В этом причина ее устойчивости к многочисленным внешним воздействиям и существенное отличие от сенсорной и кратковременной форм памяти, которые, по сути своей, являются процессами.

Однако нельзя забывать о том, что сама клетка и ее структуры и образованные группами клеток ансамбли, сети и т. п. имеют весьма лабильную организацию. Так, непрерывно обновляются белки клеточных мембран, составные части ферментов и т. д. Поэтому устойчивость долговременной памяти зависит от устойчивости динамики биохимических внутриклеточных и межклеточных процессов.

Рассмотренные выше четыре вида памяти работают как единая система. Их совместную, взаимосвязанную деятельность описывают гипотезы о последовательных этапах фиксации энграммы.

Эффект края — явление, заключающееся в том, что из расположенного в ряд заучиваемого материала элементы, находящиеся в начале и конце, запоминаются быстрее, чем элементы, находящиеся в середине. Установлен немецким психологом Г. Эббингаузом и подтвержден исследованиями многих психологов. Эффект края проявляется как при непосредственном, так и при отсроченном воспроизведении. Согласно французскому психологу М. Фуко, он является результатом взаимодействия процессов внутреннего торможения, одновременно действующих в ходе научения и замедляющих его (см. Торможение проактивное;Торможение ретроактивное). В современных исследованиях эффекта края изучается как эффект первичности и эффект недавности, эффект новизны.

1.Современные методы исследований на животных:
Что делают вначале: Вживление электродов в мозг и регистрация активности отдельных структур / групп клеток, взращивание в обогащенной / обедненной среде (. вплоть до сенсорной депривации, напр зрительной), введение в рацион психоактивных в-в (напр. этанол), рассечение мозга, удаление каких-либо его частей. Что измеряют потом: хочет ли зверушка стимулировать себе зону со вживленным электродом когда ей предоставлена такая возможность, измерение активности определенных клеток, скорость проведения сигнала на огромном аксоне кальмара; оценка поведения: стремится ли животное при возможности выбора употреблять или не употреблять психоакт. в-во, повышается ли понижается агрессивность, активность, любопытность, боязливость.при резекциях - теряются ли какие-либо способности (к слуху, зрению, обонянию, запоминанию маршрута)

Читайте также: