หน่วยความจำ: กลไก neurochemical ของหน่วยความจำ

ถึงแม้ว่ากลไกของโมเลกุลของการทำงานของเซลล์ประสาทเดียวได้รับการศึกษาในหลาย ๆ อาการและหลักการของการจัดระเบียบของการเชื่อมต่อระหว่างเส้นประสาทได้รับการกำหนดยังไม่ชัดเจนว่าคุณสมบัติของโมเลกุลของเซลล์ประสาทให้การจัดเก็บการทำสำเนาและการวิเคราะห์ข้อมูลหน่วยความจำ

ความจริงที่ว่ารู้ที่ได้มา (เช่นเดียวกับหลักการทางศีลธรรม) จะไม่ได้รับการถ่ายทอดและรุ่นใหม่ต้องเรียนรู้ที่พวกเขาอีกครั้งแสดงให้เห็นว่าการเรียนรู้เป็นกระบวนการสร้างการสื่อสาร interneuron ใหม่และการจัดเก็บข้อมูลที่ให้ไว้โดยความสามารถของสมองในการทำซ้ำการเชื่อมโยงเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็น (เพื่อเปิดใช้งาน พวกเขา) อย่างไรก็ตามระบบประสาทสมัยใหม่ยังไม่สามารถให้ทฤษฎีที่สอดคล้องกันซึ่งอธิบายว่าการวิเคราะห์ปัจจัยต่างๆของโลกภายนอกเกิดขึ้นอย่างไรในสมองที่มีชีวิต หนึ่งสามารถอธิบายปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์ของพื้นที่ต่าง ๆ ของระบบประสาทกำลังทำงานอย่างเข้มข้น

เกือบทุกชนิดของสัตว์มีความสามารถในการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมภายนอกในระดับมากหรือน้อยและการตอบสนองอย่างเพียงพอกับพวกเขา ในกรณีนี้การเกิดปฏิกิริยาซ้ำ ๆ ของร่างกายกับผลกระทบภายนอกมักจะแตกต่างจากการชนกันครั้งแรก ข้อสังเกตนี้แสดงให้เห็นว่าระบบชีวิตมีความสามารถในการเรียนรู้ พวกเขามีหน่วยความจำที่เก็บรักษาประสบการณ์ส่วนตัวของสัตว์ซึ่งก่อให้เกิดปฏิกิริยาพฤติกรรมและอาจแตกต่างจากประสบการณ์ของบุคคลอื่น

ความจำทางชีวภาพมีความหลากหลาย มันมีอยู่โดยธรรมชาติไม่เพียง แต่ในเซลล์สมองเท่านั้น ความจำของระบบภูมิคุ้มกันเช่นเป็นเวลานาน (มักมีชีวิต) เก็บข้อมูลเกี่ยวกับแอนติเจนของมนุษย์ต่างดาวที่เคยเข้าสู่ร่างกาย เมื่อคุณตอบสนองใหม่ระบบภูมิคุ้มกันจะเรียกปฏิกิริยาแอนติบอดีที่ช่วยให้คุณสามารถพ่ายแพ้การติดเชื้อได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามระบบภูมิคุ้มกัน "รู้" ว่าจะตอบสนองต่อปัจจัยที่เป็นที่รู้จักได้อย่างไรและเมื่อต้องเผชิญหน้ากับผู้ที่ไม่รู้จักจะต้องพัฒนากลยุทธ์ด้านพฤติกรรมใหม่ ระบบประสาทซึ่งแตกต่างจากระบบภูมิคุ้มกันสามารถได้รับการฝึกอบรมเพื่อสร้างกลยุทธ์ในการทำงานในสภาพแวดล้อมใหม่โดยอาศัยประสบการณ์ชีวิตซึ่งทำให้สามารถตอบสนองต่อมาตรการกระตุ้นที่ไม่รู้จักได้อย่างมีประสิทธิภาพ

คำถามหลักที่ต้องตอบในการศึกษาเกี่ยวกับกลไกระดับโมเลกุลของหน่วยความจำ ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงของการเผาผลาญในเซลล์ประสาทเมื่อมีมาตรการกระตุ้นภายนอกซึ่งจะช่วยให้สามารถเก็บรักษาข้อมูลที่เก็บไว้ได้ในบางเวลา ในสิ่งที่รูปแบบข้อมูลที่ได้รับจะถูกเก็บไว้; มันถูกวิเคราะห์อย่างไร?

ในกระบวนการของการเรียนรู้ที่ใช้งานเกิดขึ้นในวัยเด็กมีการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของเซลล์ความหนาแน่นของการติดต่อ synaptic เพิ่มขึ้นอัตราส่วนของ glial และเซลล์ประสาทเพิ่มขึ้น มันยากที่จะแยกแยะกระบวนการของการเจริญเติบโตของสมองและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างซึ่งเป็นผู้ให้บริการโมเลกุลของหน่วยความจำ อย่างไรก็ตามเห็นได้ชัดว่าสำหรับการพัฒนาด้านสติปัญญาอย่างเต็มที่จำเป็นต้องแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นจากสภาพแวดล้อมภายนอก (เรียกคืนปรากฏการณ์ของ Mowgli หรือปัญหาในการปรับตัวให้เข้ากับชีวิตโดยธรรมชาติของสัตว์ที่ปลูกในที่กักขัง)

ในช่วงไตรมาสสุดท้ายของศตวรรษที่ XX ความพยายามที่ได้ทำเพื่อศึกษารายละเอียดลักษณะทางสัณฐานวิทยาของสมองของ A. Einstein อย่างไรก็ตามผลที่ได้คือน่าผิดหวังมาก - ไม่มีคุณสมบัติที่แยกความแตกต่างออกจากสมองสมัยใหม่โดยเฉลี่ยได้รับการเปิดเผย ข้อยกเว้นอย่างหนึ่งคือสัดส่วนของเซลล์ประสาทและเซลล์ประสาทที่มากเกินไป (ไม่มีนัยสำคัญ) นี้หมายความว่ากระบวนการโมเลกุลของหน่วยความจำปล่อยให้ไม่มีร่องรอยที่มองเห็นได้ในเซลล์ประสาท?

ในทางตรงกันข้ามได้รับการจัดตั้งขึ้นมานานแล้วว่าการสังเคราะห์ดีเอ็นเอยับยั้งไม่ส่งผลต่อหน่วยความจำในขณะที่ตัวยับยั้งการถอดความและการแปลทำให้กระบวนการหน่วยความจำเสื่อมลง นี้หมายความว่าโปรตีนบางอย่างในเซลล์ประสาทสมองเป็นผู้ให้บริการหน่วยความจำ?

องค์กรของสมองเป็นเช่นที่ฟังก์ชั่นหลักที่เกี่ยวข้องกับการรับรู้ของสัญญาณภายนอกและปฏิกิริยากับพวกเขา (ตัวอย่างเช่นมีปฏิกิริยามอเตอร์) เป็นท้องถิ่นในบางส่วนของสมองนอก จากนั้นการพัฒนาปฏิกิริยาที่ได้รับ (reflexes ปรับอากาศ) ควรเป็น "การปิดพันธบัตร" ระหว่างศูนย์ที่สอดคล้องกันของเปลือกนอก ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับศูนย์ทดลองนี้จะต้องทำลายความทรงจำของการสะท้อนแสงนี้

อย่างไรก็ตามการทดลองทางสรีรวิทยาได้สะสมหลักฐานมากมายไว้ว่าความจำของทักษะที่ได้รับนั้นกระจายไปยังส่วนต่าง ๆ ของสมองและไม่เข้มข้นเฉพาะในพื้นที่ที่รับผิดชอบในการทำงานเท่านั้น การทดลองกับการรบกวนบางส่วนของเยื่อหุ้มสมองในหนูที่ได้รับการฝึกฝนเพื่อปรับตัวเองในเขาวงกตแสดงให้เห็นว่าเวลาที่ต้องใช้ในการฟื้นฟูความสามารถในการกระจัดกระจายเป็นไปตามสัดส่วนของปริมาณการทำลายและไม่ขึ้นกับการแปลภาษา

การพัฒนาพฤติกรรมในเขาวงกตเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ปัจจัยทั้งชุด (จมูกลิ้มรสภาพ) และบริเวณสมองที่รับผิดชอบในการวิเคราะห์นี้สามารถอยู่ในพื้นที่ต่างๆของสมองได้ ดังนั้นแม้ว่าในแต่ละองค์ประกอบของการตอบสนองทางพฤติกรรมจะมีส่วนใดส่วนหนึ่งของสมอง แต่ปฏิกิริยาทางเคมีจะเกิดขึ้นเมื่อมีปฏิกิริยาต่อกัน อย่างไรก็ตามในสมองพบหน่วยงานที่มีหน้าที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับกระบวนการหน่วยความจำ มันเป็นฮิพโปและซับซ้อน amygdaloid เช่นเดียวกับนิวเคลียสของเส้นกึ่งกลางของฐานดอก

ชุดของการเปลี่ยนแปลงใน CNS ที่เกี่ยวข้องกับการตรึงของข้อมูล (ภาพประเภทของพฤติกรรม ฯลฯ ), นักประสาทวิทยาเรียกว่า engram ความคิดที่ทันสมัยเกี่ยวกับกลไกระดับโมเลกุลของหน่วยความจำแสดงให้เห็นว่าการมีส่วนร่วมของโครงสร้างของแต่ละบุคคลของสมองในกระบวนการของการจดจำและการจัดเก็บข้อมูลที่ไม่ได้เก็บไว้ในที่เฉพาะเจาะจง n กรัมและในกฎระเบียบของสถานประกอบการและการทำงานของเครือข่ายประสาทที่มีประสิทธิภาพประทับตรึงและการทำสำเนาข้อมูล

โดยทั่วไปการเก็บรวบรวมข้อมูลในการศึกษาการตอบสนองพฤติกรรมและกิจกรรมไฟฟ้าของสมองที่แสดงให้เห็นว่าอาการพฤติกรรมและอารมณ์ของชีวิตไม่ได้แปลเป็นภาษาท้องถิ่นในกลุ่มเฉพาะของเซลล์ประสาทในสมองและมีการแสดงออกในการเปลี่ยนแปลงการปฏิสัมพันธ์ของจำนวนมากของเซลล์ประสาทที่สะท้อนให้เห็นถึงการทำงานของสมองทั้งเป็นที่ ของระบบบูรณาการ

เพื่ออธิบายการไหลของกระบวนการจดจำข้อมูลใหม่ ๆ ตลอดเวลาคำที่ใช้หน่วยความจำระยะสั้นและความจำระยะยาวมักใช้ ในหน่วยความจำระยะสั้นข้อมูลสามารถเก็บไว้ในเศษส่วนของวินาทีถึงสิบนาทีในขณะที่หน่วยความจำระยะยาวข้อมูลบางครั้งอาจมีตลอดชีวิต ในการแปลงหน่วยความจำชนิดแรกเป็นหน่วยที่สองจำเป็นต้องมีกระบวนการรวมข้อมูลที่เรียกว่า บางครั้งจะมีการจัดสรรให้เป็นหน่วยความจำระดับกลางแยกต่างหาก อย่างไรก็ตามคำศัพท์เหล่านี้ทั้งหมดอาจสะท้อนถึงกระบวนการที่ชัดเจน แต่ยังไม่ได้มีข้อมูลทางชีวเคมีที่แท้จริง

ประเภทของหน่วยความจำและการปรับของพวกเขา (โดย: Ashmarin, 1999)

ประเภทของหน่วยความจำ	สารยับยั้งผลกระทบ
หน่วยความจำระยะสั้น	Electroshock, cholinolytics (atropine, scopolamine), galanin, US1 (แนะนำเฉพาะส่วนของสมอง)
หน่วยความจำระดับกลาง (รวม)	สารยับยั้งการเผาผลาญพลังงาน ouabain, ออกซิเจน, สารยับยั้งการสังเคราะห์ของอาร์เอ็นเอและโปรตีน (anisomycin, cycloheximide, puromycin, actinomycin D, RNase), แอนติบอดี้ต่อโปรตีน neurospecific (vasopressin โปรตีน B-100), กรด 2 อะมิโน-5-fosfornovalerianovaya (6- AGC)
ความจำระยะยาว (ตลอดชีวิต)	สารยับยั้งที่ไม่สามารถแก้ไขได้จะไม่เป็นที่รู้จัก ถูกยับยั้งบางส่วนโดย atropine, diisopropyl fluorophosphate, scopolamine

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

หน่วยความจำระยะสั้น

หน่วยความจำระยะสั้นซึ่งวิเคราะห์ข้อมูลที่มาจากอวัยวะต่างๆและการประมวลผลจะได้รับรู้ด้วยการมีส่วนร่วมของผู้ติดต่อ synaptic นี้ดูเหมือนจะชัดเจนตั้งแต่เวลาที่กระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นไม่สามารถเทียบกับเวลาของการสังเคราะห์ของโมเลกุลใหม่ นี่คือการยืนยันโดยความสามารถในการยับยั้งหน่วยความจำระยะสั้นโดย synaptic inhibitors และความไม่ไวต่อโปรตีนและสารยับยั้งการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอ

ขั้นตอนการรวมบัญชีใช้เวลานานและไม่เหมาะสมในช่วงเวลาที่กำหนดอย่างเคร่งครัด (นานตั้งแต่หลายนาทีถึงหลายวัน) อาจเป็นระยะเวลาของช่วงเวลานี้ได้รับอิทธิพลทั้งจากด้านคุณภาพข้อมูลและสภาวะของสมอง ข้อมูลที่สมองเห็นว่าไม่สำคัญไม่ได้รับการรวมและหายไปจากหน่วยความจำ มันยังคงเป็นปริศนาว่าคำถามของคุณค่าของข้อมูลมีการตัดสินใจและสิ่งที่เป็นกลไกทางเคมีที่แท้จริงของกระบวนการรวม ระยะเวลาที่มากของกระบวนการรวมช่วยให้เราสามารถพิจารณาว่ามันเป็นสถานะที่คงที่ของสมองที่ดำเนินการอย่างต่อเนื่อง "กระบวนการคิด" ลักษณะที่หลากหลายของข้อมูลที่เข้าสู่สมองสำหรับการวิเคราะห์และกลไกการยับยั้งที่หลากหลายของกระบวนการรวมกันแนะนำว่าในขั้นตอนนี้มีกลไก neurochemical ต่างๆเข้ามามีส่วนร่วมในการปฏิสัมพันธ์

การใช้สารประกอบที่ระบุไว้ในตารางเป็นตัวยับยั้งกระบวนการรวมตัวทำให้เกิดความสูญเสียความจำเสื่อมในสัตว์ทดลอง - ไม่สามารถทำซ้ำทักษะในการพัฒนาพฤติกรรมหรือนำเสนอข้อมูลที่ได้รับสำหรับการใช้งาน

น่าแปลกใจที่สารยับยั้งบางตัวจะปรากฏตัวขึ้นหลังจากการนำเสนอข้อมูลที่จดจำไว้ (retrograde amnesia) และอื่น ๆ - เมื่อนำมาใช้ในช่วงก่อนหน้านี้ (anterograde amnesia) การทดลองที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในการสอนไก่เพื่อแยกแยะความแตกต่างของธัญพืชจากสิ่งกินไม่ได้ การสังเคราะห์โปรตีน cycloheximide ของตัวเร่งปฏิกิริยาลูกไก่ไม่รบกวนกระบวนการเรียนรู้ แต่เป็นการป้องกันไม่ให้เกิดการยึดติดของสกิล ในทางตรงกันข้ามการใช้สารตัวยับยั้ง Na pump (Na / K-ATPase) ของ ouabain ยับยั้งกระบวนการเรียนรู้ได้อย่างสมบูรณ์โดยไม่ส่งผลต่อทักษะที่กำหนดไว้ นั่นหมายความว่า N-pump มีส่วนเกี่ยวข้องกับการสร้างหน่วยความจำระยะสั้น แต่ไม่ได้มีส่วนร่วมในกระบวนการรวมบัญชี นอกจากนี้ผลของการทดลองกับ cycloheximide ระบุว่าการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีนใหม่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำเนินการตามขั้นตอนการรวมตัว แต่ไม่จำเป็นสำหรับการก่อตัวของหน่วยความจำระยะสั้น

ดังนั้นการฝึกอบรมระหว่างการสร้างหน่วยความจำระยะสั้นจะรวมถึงการกระตุ้นเซลล์ประสาทบางชนิดรวมถึงการสร้างเครือข่ายระยะยาวในระยะยาวเพื่อรวมการปฏิสัมพันธ์ที่จำเป็นต่อการสังเคราะห์โปรตีนพิเศษ ไม่เป็นที่คาดหวังว่าโปรตีนเหล่านี้จะเป็นผู้ให้ข้อมูลเฉพาะการก่อตัวของพวกเขาอาจเป็นเพียงแค่แรงจูงใจในการกระตุ้นการเชื่อมต่อระหว่างประสาทเท่านั้น วิธีการรวมกันนำไปสู่การก่อตัวของหน่วยความจำระยะยาวที่ไม่สามารถถูกรบกวน แต่สามารถทำซ้ำเมื่อต้องการยังคงไม่ชัดเจน

ในเวลาเดียวกันเป็นที่ชัดเจนว่าการสร้างทักษะที่แข็งแกร่งคือความสามารถของประชากรเซลล์ประสาทในการสร้างเครือข่ายที่การรับส่งสัญญาณจะเป็นไปได้มากที่สุดและความสามารถในการทำงานของสมองนี้สามารถอยู่ได้นาน การปรากฏตัวของเครือข่าย interneuronal หนึ่งเช่นไม่ได้ป้องกันเซลล์ประสาทจากการมีส่วนร่วมในเครือข่ายอื่น ๆ ที่คล้ายกัน ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าความสามารถในการวิเคราะห์ของสมองมีขนาดใหญ่มากถ้าไม่ จำกัด นอกจากนี้ยังเป็นที่ชัดเจนว่าการตระหนักถึงความสามารถเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความรุนแรงของการฝึกอบรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงการเจริญเติบโตของสมองใน ontogeny ด้วยอายุความสามารถในการเรียนรู้การตก

การเรียนรู้เกี่ยวข้องกับความสามารถในการปั้น - ความสามารถของการติดต่อ synaptic กับการเปลี่ยนแปลงการทำงานที่เกิดขึ้นในกระบวนการของการทำงานที่มุ่งประสานกิจกรรมของเส้นประสาทและการสร้างเครือข่ายระหว่างประสาท การปรากฏตัวของความเป็นพลาสติกมาพร้อมกับการสังเคราะห์โปรตีนเฉพาะที่ทำหน้าที่รู้จัก (เช่น receptor) หรือไม่ทราบ หนึ่งในสมาชิกของโปรแกรมนี้เป็นโปรตีน S-100 ที่เกี่ยวข้องกับ annexin ที่ตรวจพบในสมองและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในปริมาณมาก (มันได้ชื่อมาจากความสามารถในการละลายน้ำยังคงอยู่ที่ความอิ่มตัว 100 เปอร์เซ็นต์ของแอมโมเนียมซัลเฟตที่ pH เป็นกลาง) เนื้อหาในสมองเป็นคำสั่งที่มีขนาดใหญ่กว่าในเนื้อเยื่ออื่น ๆ มันสะสมอยู่ในเซลล์ glial และพบใกล้ synaptic ติดต่อ ปริมาณโปรตีนของ S-100 ในสมองเริ่มเพิ่มขึ้น 1 ชั่วโมงหลังจากการฝึกอบรมและมีจำนวนสูงสุดใน 3-6 ชั่วโมงเหลืออยู่ในระดับสูงเป็นเวลาหลายวัน การแนะนำแอนติบอดีต่อโปรตีนชนิดนี้ในโพรงสมองของหนูช่วยลดความสามารถในการเรียนรู้ของสัตว์ ทั้งหมดนี้ช่วยให้เราสามารถพิจารณาโปรตีน S-100 เป็นผู้มีส่วนร่วมในการสร้างเครือข่ายระหว่างประสาท

กลไกโมเลกุลของความยืดหยุ่นของระบบประสาท

ความยืดหยุ่นของระบบประสาทถูกกำหนดให้เป็นความสามารถของเซลล์ประสาทในการรับรู้สัญญาณจากสภาพแวดล้อมภายนอกที่เปลี่ยนแปลงระดับความแข็งของจีโนม ความเป็นพลาสติกหมายถึงความเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนโปรแกรมการทำงานสำหรับปฏิสัมพันธ์ของเซลล์ประสาทในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมภายนอก

กลไกโมเลกุลของความเป็นพลาสติกมีความหลากหลาย ลองพิจารณาหลักในตัวอย่างของระบบ glutamatergic ที่ synapse glutamatergic ตัวรับต่างๆทั้ง ionotropic และ metabotropic จะพบได้ในเวลาเดียวกัน การปลดปล่อยกลูตาเมตเข้าไปในรอยแตกระหว่างการกระตุ้นให้เกิดการกระตุ้น synaptic synaptic kinate และเปิดใช้งานที่ทำให้เกิดการขจัดโพแทสเซียมไอออนอณู ama - โพสต์ซินแน็ปทิคเมมเบรน ด้วยขนาดของศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ที่สัมพันธ์กับศักยภาพในการพักผ่อนตัวรับ NMDA จะไม่ทำงานโดยกลูตาเมตเนื่องจากช่องไอออนของพวกมันถูกปิดกั้น ด้วยเหตุนี้ NMDA receptors จึงไม่มีโอกาสได้รับการกระตุ้นทันที อย่างไรก็ตามเมื่อเมมเบรน synaptic เริ่มทำปฏิกิริยาขั้วบวกไอออนแมกนีเซียมจะถูกลบออกจากบริเวณที่มีผลผูกพันซึ่งจะเพิ่มความใกล้ชิดของตัวรับสำหรับกลูตาเมต

การเปิดใช้งานรับ YNMDA ทำให้เกิดรายการแคลเซียมเข้าไปในโซนผ่านช่องไอออน postsynaptic เป็นของโมเลกุลตัวรับ NMDA แคลเซียมยังเป็นที่สังเกตผ่านแรงดันไฟฟ้าที่มีความอ่อนไหวช่องแคลเซียมจะเปิดใช้งานเนื่องจากการดำเนินงานของ kainate และ AMPA รับกลูตาเมต อันเป็นผลมาจากการรวมกันของกระบวนการเหล่านี้ในเขตโพสต์ - synaptic เนื้อหาของแคลเซียมไอออนเพิ่มขึ้น สัญญาณนี้จะอ่อนแอเกินไปที่จะเปลี่ยนกิจกรรมของเอนไซม์จำนวนมากที่มีความไวต่อแคลเซียมไอออน แต่ที่สำคัญพอที่จะเปิดใช้งาน phospholipase C-เมมเบรนประเด็นหม้อเป็น phosphoinositol และก่อให้เกิดการสะสมของฟอสเฟตทอและทอ-3 เปิดใช้งาน-fosfatzavisimogo ปล่อยแคลเซียมจากร่างแหเอนโดพลาซึม

ดังนั้นการกระตุ้นของ receptor ionotropic ไม่เพียง แต่ทำให้เกิด depolarization ของ membrane ใน postsynaptic โซน แต่ยังสร้างเงื่อนไขสำหรับการเพิ่มขึ้นอย่างมากในความเข้มข้นของ ionized แคลเซียม ในขณะเดียวกัน glutamate จะเริ่มทำงานในบริเวณ synaptic และผู้รับ metabotropic เป็นผลให้มันกลายเป็นไปได้ที่จะเปิดใช้งาน G โปรตีนที่สอดคล้องกัน "แนบ" กับระบบ effector ที่แตกต่างกัน สามารถใช้งานไคเนส phosphorylating เป้าหมายต่าง ๆ รวมทั้ง ionotropic รับสามารถปรับเปลี่ยนการทำงานของโครงสร้างช่องทางของการก่อตัวเหล่านี้

นอกจากนี้ตัวรับกลูตาเมตยังอยู่ในเมมเบรน presynaptic ซึ่งยังมีโอกาสที่จะโต้ตอบกับกลูตาเมต ตัวรับ metabotropic ของบริเวณ synapse นี้เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นระบบกำจัดกลูตาเมตจากรอยแยก synaptic ซึ่งทำงานบนหลักการ glutamate reuptake กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการทำงานของ N-pump เนื่องจากเป็นระบบการขนส่งแบบใช้งานรอง

การเปิดใช้งานของตัวรับ NMDA ที่มีอยู่ในเมมเบรน presynaptic ยังทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของระดับแคลเซียมที่เป็นไอออนในพื้นที่ presynaptic ของการสิ้นสุดของ synaptic การสะสมของแคลเซียมไอออนซิงโครไนซ์การหลอมของถุงน้ำไขสันหลังอักกระดูกกับเมมเบรนช่วยเร่งการปลดปล่อยตัวกลางไกล่เกลี่ยให้กลายเป็นรอยแยก synaptic

เมื่อไซแนปส์มาพัลส์ซีรีส์กระตุ้นและความเข้มข้นรวมของแคลเซียมไอออนโทษสูงเสมอเปิดใช้งานของแคลเซียมขึ้นอยู่กับโปรตีเอส calpain สามารถสังเกตซึ่งแข็งกระด้างหนึ่งของโปรตีนโครงสร้าง fodrin กำบังตัวรับกลูตาเมตและป้องกันการมีปฏิสัมพันธ์กับกลูตาเมต ดังนั้นการเปิดตัวของสารสื่อประสาทเข้าไปใน synaptic แหว่งเมื่อกระตุ้นให้ความหลากหลายของความเป็นไปได้การดำเนินการซึ่งอาจส่งผลในการเพิ่มประสิทธิภาพหรือการยับยั้งของสัญญาณหรือเพื่อเลือกสรรเป็น: ไซแนปส์ทำงานบนหลักการของหลายตัวแปรและการดำเนินการในแต่ละเส้นทางทันทีขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการที่แตกต่างกัน

ท่ามกลางความเป็นไปได้เหล่านี้คือการปรับตัวของไซบีเรียสำหรับการส่งสัญญาณที่ดีที่สุดซึ่งจะกลายเป็นส่วนขยาย กระบวนการนี้เรียกว่า potentiation ในระยะยาว (LTP) ประกอบด้วยความจริงที่ว่าเมื่อมีการกระตุ้นด้วยความถี่สูงเป็นเวลานานการตอบสนองของเซลล์ประสาทต่อแรงกระตุ้นที่เข้ามาพิสูจน์ให้เห็นถึงความเข้มแข็ง ปรากฏการณ์นี้เป็นหนึ่งในด้านของความเป็นพลาสติกซึ่งขึ้นอยู่กับหน่วยความจำโมเลกุลของเซลล์ประสาท ระยะเวลาของการเสริมสร้างความเข้มแข็งในระยะยาวจะมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของ phosphorylation ของโปรตีนบางเส้นโดยโปรตีนไคเนสโดยเฉพาะ หนึ่งในผลของการเพิ่มระดับของแคลเซียมไอออนในเซลล์คือการกระตุ้นของเอนไซม์ Ca-dependent (calpain, phospholipases, Ca-calmodulin-dependent protein kinases) เอนไซม์เหล่านี้บางส่วนเกี่ยวข้องกับการสร้างรูปแบบของออกซิเจนและไนโตรเจนที่ใช้งานอยู่ (NADPH oxidase, NO synthase ฯลฯ ) เป็นผลให้การสะสมของอนุมูลอิสระสามารถลงทะเบียนในเซลล์ประสาทที่เปิดใช้งานซึ่งถือได้ว่าเป็นตัวกลางที่สองของการควบคุมการเผาผลาญอาหาร

ที่สำคัญ แต่ไม่ใช่เพียงผลของการสะสมของอนุมูลอิสระในเซลล์ประสาทคือการกระตุ้นของยีนที่เรียกว่ายีนเริ่มแรก กระบวนการนี้เป็นการตอบสนองที่รวดเร็วและเร็วที่สุดของนิวเคลียสของเซลล์ต่อสัญญาณของอนุมูลอิสระการกระตุ้นยีนเหล่านี้เกิดขึ้นใน 5-10 นาทีและใช้เวลาหลายชั่วโมง ยีนเหล่านี้รวมถึงกลุ่ม c-fos, c-jun, c-junB, zif / 268 ฯลฯ พวกเขาเข้ารหัสหลายครอบครัวที่กว้างขวางของโปรตีนการถอดรหัส

การเปิดใช้ยีนตอบสนองทันทีเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของปัจจัยนิวเคลียร์ NF-kV ซึ่งต้องเจาะเข้าไปในนิวเคลียสผ่านเยื่อนิวเคลียร์เพื่อให้เกิดการกระทำของมัน การแทรกซึมของมันถูกขัดขวางโดยข้อเท็จจริงที่ว่าปัจจัยนี้ซึ่งเป็น dimer ของสองโปรตีน (p50 และ p65) อยู่ในที่ซับซ้อนด้วยโปรตีนยับยั้งใน cytoplasm และไม่สามารถเจาะเข้าไปในนิวเคลียส โปรตีนยับยั้งเป็นสารตั้งต้นสำหรับการ phosphorylation โดยโปรตีนที่จำเพาะ kinase และจากนั้น dissociates จากที่ซับซ้อนซึ่งเปิดทางให้นิวเคลียส NF-KB B ปัจจัยกระตุ้นการทำงานของโปรตีนไคเนสเป็นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ดังนั้นคลื่นอนุมูลอิสระจับเซลล์ทำให้เกิดกระบวนการต่างๆที่อธิบายไว้ข้างต้นนำไปสู่การกระตุ้นยีนตอบสนองในช่วงต้น การเปิดใช้งาน c-fos อาจทำให้เกิดการสังเคราะห์ neurotrophins และการเกิด neurites และ synapses ใหม่ ความสามารถในระยะยาวที่เกิดจากการกระตุ้นด้วยความถี่สูงของฮิบโปจะนำไปสู่การกระตุ้น zif / 268 การเข้ารหัสโปรตีนที่มีผลต่อ DNA-binding ไวตาม Zn NMDA receptor antagonists จะป้องกันไม่ให้ potentiation ในระยะยาวและการทำงานของ zif / 268

หนึ่งในคนแรกที่เข้ามารับความพยายามที่จะทำความเข้าใจกลไกการวิเคราะห์ข้อมูลในสมอง 2492 ในสมองและพัฒนากลยุทธ์ของพฤติกรรมคือ SO Hebb เขาแนะนำว่าเพื่อที่จะปฏิบัติภารกิจเหล่านี้ควรจะมีการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างหน้าที่ของเซลล์ประสาท - เครือข่าย interneuronal ท้องถิ่น - ในสมอง กลั่นและลึกขึ้นเหล่านี้เป็นตัวแทน M. Rozenblat (1961) ผู้บัญญัติสมมติฐาน "Unsupervised การเรียนรู้ฐานความสัมพันธ์" ตามความคิดที่พัฒนาโดยเขาในกรณีของการสร้างชุดของการปล่อยประจุเซลล์ประสาทสามารถซิงโครไนซ์โดยการเชื่อมโยงเซลล์ที่แน่นอน (โดยปกติจะห่างไกลจากแต่ละอื่น ๆ ) ด้วยการปรับแต่งเอง

Neurochemistry สมัยใหม่ยืนยันความเป็นไปได้ของการปรับตัวของเซลล์ประสาทดังกล่าวในความถี่ร่วมอธิบายถึงความสำคัญในการทำงานของชุดของ "discharges" ที่น่าตื่นเต้นสำหรับการสร้างวงจรประสาทระหว่าง การใช้กลูตาเมตอนาล็อกที่มีป้ายเรืองแสงและอาวุธที่มีเทคโนโลยีที่ทันสมัยมันเป็นไปได้ที่จะแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าหนึ่งไซแนปส์กระตุ้นเดินไปเดินมาอาจขยายโครงสร้าง synaptic ไกลเป็นธรรมเนื่องจากการสะสมของสิ่งที่เรียกว่าคลื่นกลูตาเมต เงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของคลื่นดังกล่าวคือความถี่ของสัญญาณในระบบความถี่บางความถี่ การยับยั้งการขนส่ง glutamate เพิ่มการมีส่วนร่วมของเซลล์ประสาทในกระบวนการซิงโครไนซ์

นอกจาก glutamatergic ระบบซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเรียนรู้ (memorization) กระบวนการระบบสมองอื่น ๆ ยังมีส่วนร่วมในการก่อตัวของหน่วยความจำ เป็นที่ทราบกันดีว่าความสามารถในการเรียนรู้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์เชิงบวกกับกิจกรรมของโคลีน acetyl transferase และเป็นลบด้วยเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยาไฮโดรเจนกับตัวสังเคราะห์นี้กับ acetylcholinesterase สารตัวเร่งปฏิกิริยา acetyltransferase โคลีนรบกวนกระบวนการเรียนรู้และสารยับยั้ง cholinesterase ช่วยในการพัฒนาการตอบสนองต่อการป้องกัน

ในการก่อตัวของหน่วยความจำจะมีส่วนร่วมด้วยเอนไซม์ amine, norepinephrine และ serotonin เมื่อมีการพัฒนาสะท้อนปรับอากาศลบ (elektrobolevym) การเสริมแรงเป็นกระตุ้นการทำงานของระบบ noradrenergic และถ้าบวก (อาหาร) การเสริมแรง noradrenaline อัตราการเผาผลาญลดลง Serotonin ตรงกันข้ามช่วยพัฒนาทักษะในแง่ของการเสริมแรงและมีผลต่อการก่อตัวของปฏิกิริยาการป้องกัน ดังนั้นในกระบวนการของการรวมหน่วยความจำ serotonergic และ noradrenaline ระบบที่มีประเภทของคู่อริและความผิดปกติที่เกิดจากการสะสมที่มากเกินไปของ serotonin เห็นได้ชัดว่าสามารถชดเชยโดยการเปิดใช้ระบบ noradrenergic

การมีส่วนร่วมของโดพามีนในกระบวนการควบคุมหน่วยความจำมีลักษณะหลายอย่างในธรรมชาติ ในด้านหนึ่งมันได้รับการเปิดเผยว่ามันสามารถกระตุ้นการพัฒนา reflexes ปรับอากาศที่มีการเสริมแรงเชิงลบ ในทางกลับกันจะช่วยลด phosphorylation ของโปรตีนในเส้นประสาท (เช่นโปรตีน B-50) และทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนฟอสโฟโคไทโอนอล สามารถสันนิษฐานได้ว่าระบบ dopaminergic มีส่วนร่วมในการรวมหน่วยความจำ

Neuropeptides ที่ปล่อยออกมาใน synapse ระหว่างการกระตุ้นมีส่วนร่วมในกระบวนการสร้างหน่วยความจำ vasoactive peptide ในลำไส้จะเพิ่มความสัมพันธ์ของตัวรับ cholinergic กับตัวกลางไกล่เกลี่ยหลายหมื่นเท่าซึ่งจะมีผลต่อการทำงานของระบบ cholinergic ฮอร์โมน vasopressin ปล่อยออกมาจากต่อมใต้สมองหลังซึ่งถูกสังเคราะห์ในนิวเคลียส supraoptic ของมลรัฐ axonal ปัจจุบันถูกโอนไปยังกลีบหลังของต่อมใต้สมองที่มันถูกเก็บไว้ใน synaptic ถุงและปล่อยเข้าสู่กระแสเลือดนั้น ฮอร์โมนนี้เช่นเดียวกับฮอร์โมน adrenocorticotropic ต่อมใต้สมอง (ACTH) มีบทบาทอย่างต่อเนื่องในสมองในฐานะผู้ควบคุมกระบวนการทำงานของหน่วยความจำ ควรเน้นว่าผลกระทบนี้แตกต่างจากกิจกรรมของฮอร์โมนซึ่งเป็นส่วนของสารประกอบเหล่านี้ที่ไม่มีกิจกรรมนี้จะมีผลต่อกระบวนการเรียนรู้เหมือนกับโมเลกุลทั้งหมด

ตัวกระตุ้นหน่วยความจำ Nonpeptidic เกือบจะไม่เป็นที่รู้จัก ข้อยกเว้นคือยา orotate และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในคลินิก piracetam หลังเป็นอะนาลอกเคมีของกรดแกมมาอะมิโนบิวทริกและอยู่ในกลุ่มของยา nootropic ที่เรียกว่าหนึ่งในผลกระทบของการเพิ่มประสิทธิภาพของการไหลเวียนโลหิต

กับการศึกษาบทบาทของ orotate ในกลไกของการตรึงหน่วยความจำวางอุบายมีส่วนเกี่ยวข้องกับจิตใจของนักประสาทเคมีในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 เรื่องราวเริ่มต้นด้วยการทดลองของ J. McConnell เกี่ยวกับการอธิบายรายละเอียดของการตอบสนองที่ไม่สมเหตุผลเชิงระนาบสำหรับแสงในพยาธิตัวตืดแบบดั้งเดิม หลังจากสร้างภาพสะท้อนที่มีเสถียรภาพแล้วเขาได้ตัดแพลงตอนออกเป็นสองส่วนและตรวจสอบความสามารถในการเรียนรู้ของการสะท้อนภาพเดียวกันในสัตว์ที่งอกขึ้นมาจากทั้งสองส่วน เซอร์ไพร์สเป็นที่ไม่เพียง แต่บุคคลที่ได้รับจากส่วนหัวมีความสามารถในการเรียนรู้ที่เพิ่มขึ้น แต่คนที่ถูกงอกขึ้นมาจากหางได้รับการฝึกอบรมเร็วกว่ากลุ่มควบคุม การฝึกทั้งสองต้องใช้เวลาสามครั้งน้อยกว่าสำหรับสัตว์ที่งอกใหม่จากสัตว์ควบคุม McConnell สรุปได้ว่าปฏิกิริยาที่ได้มาจะถูกเข้ารหัสโดยสารที่สะสมอยู่ในส่วนหัวและส่วนหางของลำตัวระนาบ

การสืบพันธุ์ของผล McConnell ในเว็บไซต์อื่น ๆ พบปัญหาหลายอย่างซึ่งเป็นผลจากการที่นักวิทยาศาสตร์ได้รับการประกาศให้เป็นคนล่อลวงและบทความของเขาก็ไม่ได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ในวารสารทางวิทยาศาสตร์ทุกฉบับ ผู้เขียนโกรธก่อตั้งนิตยสารของตัวเองซึ่งเขาตีพิมพ์ไม่เพียง แต่ผลการทดลองในภายหลังเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการ์ตูนเกี่ยวกับผู้วิจารณ์ของเขาและคำอธิบายยาว ๆ ของการทดลองที่เขาทำเพื่อตอบสนองต่อคำวิจารณ์ที่สำคัญ ขอบคุณความมั่นใจ McConnell ในด้านขวาของเขาวิทยาศาสตร์สมัยใหม่สามารถกลับไปวิเคราะห์ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์เดิมเหล่านี้ได้

ที่น่าสังเกตคือความจริงที่ว่าเนื้อเยื่อ "การฝึกอบรม" planarians ตรวจพบเนื้อหาสูงของกรด orotic ซึ่งเป็น metabolite ที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ RNA ผลที่ได้รับ McConnell, สามารถตีความได้ดังนี้เงื่อนไขสำหรับการฝึกอบรมได้เร็วขึ้นจะสร้างเพิ่มขึ้นปี orotate เนื้อหา วางแผน "ฝึก" เมื่อตรวจสอบการเรียนรู้ของ planarians regenerated พวกเขาจะต้องเผชิญกับการถ่ายโอนหน่วยความจำ แต่ด้วยการโอนทักษะในการสร้าง

ในทางตรงกันข้ามก็ปรากฏว่าเมื่อการฟื้นฟูของ planarians จะดำเนินการในการปรากฏตัวของ RNase เฉพาะบุคคลที่ได้รับจากส่วนหัวแสดงความสามารถในการเรียนรู้เพิ่มขึ้น การทดลองอิสระดำเนินการเมื่อปลายศตวรรษที่ 20 G. Ungar ได้รับอนุญาตให้แยกออกจากสมองของสัตว์ที่มีการสะท้อนความมืดหลีกเลี่ยงการเป็นเปปไทด์ 15 สมาชิกเรียกว่า scotofobin (inducer of fear of darkness) เห็นได้ชัดว่าทั้ง RNA และโปรตีนจำเพาะบางชนิดสามารถสร้างเงื่อนไขในการเรียกใช้การเชื่อมต่อที่ทำงาน (interneuronal networks) คล้ายคลึงกับที่ใช้งานในแต่ละบุคคล

ในปีพ. ศ. 2548 มีการฉลองวันเกิดปีที่ 80 ของ McConnel ซึ่งเป็นการทดลองที่เริ่มศึกษาผู้ให้บริการหน่วยความจำระดับโมเลกุล ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 20 และ 21 มีการใช้วิธีการใหม่ของระบบจีโนมและ proteomics ซึ่งการใช้งานดังกล่าวทำให้สามารถเปิดเผยการมีส่วนร่วมของชิ้นส่วนโมเลกุลต่ำของ RNA การขนส่งในกระบวนการรวม

ข้อเท็จจริงใหม่ช่วยให้สามารถแก้ไขแนวคิดเกี่ยวกับการไม่ได้มีส่วนร่วมของ DNA ในกลไกของหน่วยความจำระยะยาว การตรวจจับ DNA polymerase ขึ้นอยู่กับ RNA ในเนื้อเยื่อสมองและการมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับความสามารถในการเรียนรู้บ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ในการมีส่วนร่วมของดีเอ็นเอในกระบวนการสร้างความจำ จากการศึกษาพบว่าการพัฒนาปฏิกิริยาตอบสนองของอาหารทำให้เกิดการกระตุ้นดีเอ็นเอของเนื้องอกในบางพื้นที่ (ยีนที่รับผิดชอบในการสังเคราะห์โปรตีนเฉพาะ) เป็นที่สังเกตว่าการเปิดใช้งานของดีเอ็นเอส่วนใหญ่มีผลต่อพื้นที่ที่ไม่ค่อยซ้ำในจีโนมและเป็นที่สังเกตไม่เพียง แต่ในนิวเคลียร์ แต่ยังอยู่ในดีเอ็นเอ mitochondrial และในช่วงหลัง - ในระดับสูง ปัจจัยที่ยับยั้งความจำพร้อมกันปราบปรามกระบวนการสังเคราะห์เหล่านี้

บางคนกระตุ้นการท่องจำ (บน: Ashmarin, Stukalov, 1996)

ความจำเพาะของ การดำเนินการ	สารกระตุ้น
	ชั้นการ เชื่อมต่อ	ตัวอย่างของสาร
ตัวแทนที่เฉพาะเจาะจงมาก	เปปไทด์ตามกฎข้อบังคับ	Vasopressin และอะนาลอก, dipeptide pEAO, ACTH และอะนาลอก
	สารประกอบNonpeptidic	Pyracetam, gangliosides
	ตัวควบคุมการเผาผลาญ RNA	Orotate, RNA โมเลกุลต่ำ
ตัวแทนคลื่นสั้น	กระตุ้นเส้นประสาท	Phenylalkylamines (phenamine), phenylalkyloidonimines (synococarb)
	ซึมเศร้า	2- (4-Methyl-1-piperazinyl) -10-methyl-3,4-diazaphenoxazine (azafen)
	ตัวควบคุมการทำงานของ ระบบ cholinergic	Cholinomimetics สารยับยั้ง acetylcholinesterase

ตารางแสดงตัวอย่างของสารประกอบที่กระตุ้นการท่องจำ

เป็นไปได้ว่าการศึกษาเกี่ยวกับการมีส่วนร่วมของดีเอ็นเอในกระบวนการสร้างหน่วยความจำจะให้คำตอบที่สมเหตุสมผลกับคำถามว่ามีเงื่อนไขที่สามารถสร้างทักษะที่สร้างขึ้นหรือการแสดงผลที่เกิดขึ้นได้หรือไม่ เป็นไปได้ว่าหน่วยความจำทางพันธุกรรมของเหตุการณ์อันยาวนานที่บรรพบุรุษได้รับการบรรเลงอยู่ที่ฐานของปรากฏการณ์ที่ไม่สามารถอธิบายได้ของจิต

ตามที่มีไหวพริบแม้ว่าจะมีความคิดเห็นที่มาบินในความฝันที่มาพร้อมกับการก่อตัวสุดท้ายของสมองของผู้ใหญ่ที่มีประสบการณ์โดยเราแต่ละคนในวัยหนุ่มสะท้อนให้เห็นถึงความรู้สึกของการบินที่มีประสบการณ์โดยบรรพบุรุษของเราในช่วงเวลาที่พวกเขาตั้งค่ายออกมาในต้นไม้ ไม่ใช่เพราะสิ่งที่บินอยู่ในความฝันไม่เคยจบลงด้วยการตก - หลังจากบรรดาบรรพบุรุษอันไกลโพ้นที่เมื่อล้มไม่ได้มีเวลาคว้ากิ่งไม้แม้ว่าพวกเขาจะได้สัมผัสกับความรู้สึกนี้ก่อนที่ความตาย แต่ไม่ได้ให้ลูกหลาน ...