Тайна памяти

Знания, накопленные человеком в течение жизни, — поистине ценнейший клад. Но где он находится, где та кладовая, в которую мы складываем про запас собираемую всю жизнь информацию! За несколько тысячелетий бурного развития цивилизации где только ее не искали! Стыдно сказать, но в поисках клада далеко не сразу догадались заглянуть в черепную коробку. О мозге почему-то никто не подумал. Величайший ученый древности Аристотель считал, что мозг — это большая железа, предназначенная для охлаждения нашего тела. Так многие столетия на него и смотрели как на портативный холодильник.

Первые серьезные успехи в поисках кладовой памяти были сделаны в лабораториях академика И. П. Павлова. Удаляя собакам различные участки мозга, ученые выяснили, какие условные рефлексы при этом нарушались.

Сейчас, конечно, никто не сомневается, что хранителем информации является мозг. Но новый вопрос беспокоит ученых: как все это фиксируется в мозгу? Говоря иносказательно, на какой бумаге, какими чернилами и с помощью какого пера делаются ежедневные записи, пополняющие запас наших знаний? Это животрепещущая проблема в изучении мозга. Решение ее может сделать революцию в педагогике, медицине, а может быть, в химии и многих отраслях техники.

Трудно перечислить все предположения, которые были высказаны по поводу способов хранения информации. Наиболее правдоподобны две. Одна из них предполагает, что, в мозг поступает новая информация, между некоторыми нервными клетками или их отростками образуются новые контакты — синапсы. Сторонники другой теории считают, что поступление новой информации вызывает образование в клетках мозга новых химических веществ или изменение уже имеющихся. То есть запись как бы ведется на крупных молекулах. Оба предположения достаточно правдоподобны. Особенно последнее.

Безусловно, разобраться, как хранится информация в чрезвычайно сложно устроенном мозгу человека, трудно. Поэтому ученые подбирают для своих исследований животных, нервная система которых устроена попроще. Наиболее удобными оказались плоские черви — планарии. Это крохотные существа, редко достигающие в длину сантиметра. Плоские черви были теми существами на Земле, в чьей нервной системе впервые появились признаки централизации. Нервные клеточки у них не разбросаны по всему телу, а собраны в узелки — ганглии.

Кроме того, планарии обладают необыкновенной способностью к регенерации. Если червей перерезать пополам, они не погибнут. У каждой половинки «вырастает» недостающая часть, и вместо одного у вас окажутся два червячка.

Проводя опыты на планариях, ученые старались выяснить, как записывается информация: с помощью новых контактов между нервными клетками или какого-то химического вещества — носителя памяти.

Планарии — существа примитивные. Обучить их можно немногому. Они довольно равнодушны к свету, но, если вспышку света каждый раз сопровождать слабым ударом электрического тока, животное очень скоро научится на каждую вспышку сжиматься в комочек.

Вот на таких обученных планариях и были произведены опыты. Когда червячки твердо усвоили, что вспышка света чревата для них ударом электрического тока, их недостающая часть, и можно было проверить, сохранился ли образованный навык. Оказалось, сохранился. Тогда опыт продолжили. Ученым надо было доказать, что память из старой, когда-то обучавшийся половины тела перешла во вновь образовавшуюся переднюю половину, которую ничему не обучали. Подопытных планарии снова перерезали на две части, только теперь оставляли вновь образованную половину тела, а заднюю выбрасывали.

Через две недели, когда недостающая часть отросла, планарии снова проэкзаменовали. Проверка показала: образовавшиеся в процессе двойной регенерации планарии, у которых не было ни кусочка тела от исходных животных, помнили то, что знали их предшественники. Получалось, что запись информации осуществляется химическим путем, видимо, существуют какие-то вещества памяти, которые из сохранившихся частей тела переходят во вновь регенерировавшие.

Эти предположения подтвердили опыты и на других животных. Прежде чем стать взрослыми, многие животные проходят сложный путь развития. Все знают, как мало похож головастик на взрослую лягушку, а гусеница на куколку и особенно на бабочку.

Мучного червя обучали находить правильную дорогу в так называемом Т-образном лабиринте — коридорчике, который разветвляется в виде буквы Т. Если червяк сворачивал направо, он получал удар тока, если налево — выбирался к мисочке с мукой. Когда червяк твердо запоминал дорогу к муке, его оставляли в покое, давали возможность подрасти, окуклиться и, наконец, превратиться в жука. Взрослые насекомые подверглись строгому экзамену. Они его выдержали блестяще. Большинство жуков уверенно сворачивало влево.

Результаты перечисленных опытов толкали ученых на поиски самого вещества памяти. Но как найти его среди тысяч химических веществ, из которых состоит наша нервная система, как выделить в чистом виде, наконец, как ввести в нервные клетки не обученных животных?

Блестящий выход из затруднительного положения нашел американский ученый Дж. Мак-Конелл. Он поступил просто: обученных планарий, получивших высокие оценки на экзамене, он разрезал на мельчайшие кусочки и этой кашицей кормил других, ничему не обучавшихся животных.

Полученные результаты кому угодно могут показаться диковинными. Планарии - каннибалы, съедавшие ученых планарий, сами умнели, усваивая их навыки.

Чтобы лишний раз убедиться в достоверности полученных результатов, опыты варьировали. Планарий, как и мучных червей, приучали к Т-образному лабиринту. Одно колено его освещали, другое оставляли темным. Одних животных обучали сворачивать в светлый коридор, других, наоборот, в темный и наказывали за забывчивость ударами электрического тока. Тех, кто хорошо обучался (о черная неблагодарность), превращали в кашицу и отдавали на съедение не обученным планариям. И что же вы думаете? Не обученные планарии, съевшие своих собратьев, приученных к свету, начинали предпочитать освещенный коридор, а закусившие животными, привыкшими к темноте, спешили в темный.

Сложнее обстояло дело с теми планариями, которые получали кашицу из равных частей темно- и светолюбивых животных. Они в лабиринте сворачивали то в светлый, то в темный коридор, и приучить их выбирать какой-нибудь один оказалось трудно. Двойная информация, полученная с пищей, мешала новому обучению.

Опыты Мак-Конелла породили в научных кругах больше насмешек и забавных анекдотов, чем новых теорий. Студенты обсуждали вопрос о том, не лучше ли, чем просиживать ночи над учебниками, попросту съесть своих профессоров.

Как ни парадоксальны результаты, полученные Мак-Конеллом, многие ученые продолжают начатые им исследования на более высокоразвитых животных. Обычно используют мышей или крыс. Животных чему-нибудь обучают, затем делают из мозга эмульсию или извлекают какие-нибудь белковые вещества и вводят их в желудочки мозга или под кожу не обученным грызунам. В одних лабораториях получили положительные результаты: крысы после инъекции усваивали новый навык. В других результат был отрицательным. Таких случаев больше. Да и вообще трудно представить, как химическое вещество — носитель памяти — может проникнуть внутрь нервной клетки сквозь ее оболочку. Как может оно в сложно устроенном мозгу высших животных, состоящем из миллиардов нервных клеток, найти нужные, в которых ему следует осесть? Так что на такой простой способ передачи навыков с пищей, прямо скажу, рассчитывать не приходится. Однако в целом химическая природа фиксации навыков очень вероятна. И лентяям не следует отчаиваться. Не исключено, что усилия ученых увенчаются успехом и наши потомки дождутся, когда на полках книжных магазинов вместо аккуратных томиков будут стоять коробочки с пилюлями, и родители станут покупать детям порошки «Том Сойер», пилюли «Робинзон Крузо» и таблетки «Тимур и его команда». Потребность читать отпадет. Съел таблетку — будто в кино сходил.

Школьных занятий не будет. Вместо заучивания таблицы умножения учитель будет давать учащимся специальные порошки, а на уроках русского языка придется глотать горькую микстуру «Второе спряжение».

Ученые давно заметили, что многое мы очень быстро забываем, другое наш мозг хранит всю жизнь. Вы что то заучиваете, зубрите. Какое то время вы все превосходно помните, но пройдет время месяц, год или больше и вы уже ничего не помните, так как информацией той вы больше не пользовались. Этот вид памяти называют кратковременной, или оперативной.

Ученые предполагают, что при такой памяти в мозгу, так сказать, письменных записей не возникает. Все ограничивается циркуляцией нервных импульсов от клетки к клетке по определенным замкнутым кругам. Когда этот поток уменьшится, кончается срок хранения информации.

У животных оперативная память очень кратковременна. Вот пример. Перед собакой расставляют 4—6 мисок, накрытых тарелками. В одну из них на глазах животного кладут кусочек мяса. Затем собаку на некоторое время уводят, а когда снова выпускают, смотрят, запомнила ли она, в какой миске лежит мясо. Оказывается, она уже почти все забыла.

Хорошая память у врановых птиц. Один ученый подсмотрел, как ворона на даче украла с террасы куриное яйцо. Через полчаса она вернулась за вторым, затем за третьим. Ученому было интересно узнать, запомнит ли ворона, что яиц больше нет, когда она унесет последнее яйцо. Ворона запомнила и больше на террасу не вернулась.

Отличной памятью обладают сороки. Однажды четверо охотников по дороге к лесу столкнулись с сорокой. Сорока превосходно отличает человека с ружьем от грибника или ягодника. Как в таких случаях заведено у сорок, белобока начала оглашать окрестности стрекотанием, пока на ее призыв не слетятся птицы. Видя, что сороки переполошат всех лесных обитателей и охота может сорваться, охотники решили укрыться в сарае и дождаться, когда птицы, забыв о них, разлетятся. Не тут-то было, сороки расселись по соседним деревьям, и по всему было видно, что улетать они не собираются.

Тогда охотники решили: чем страдать всем, пусть уж лучше охота сорвется у одного. Кинули жребий, кто должен выйти первым и увести с собой крикливых птиц. Увы, сорок перехитрить не удалось. Некоторые, птицы не улетели до тех пор, пока из сарая не вышел последний охотник. Значит, они не забыли, сколько человек вошло туда, и были начеку.

Ученые предполагают, если циркуляция нервных импульсов в замкнутых кругах нервных клеток длится достаточно долго или возникает повторно, то она оставляет какой-то след (запись) в клетках, через которые проходит, и краткосрочная память переходит в долгосрочную. Конечно, интересно хотя бы в общих чертах установить, как это происходит. Важно выяснить, какие, операции проделывает наш мозг с поступающей в него информацией.

Долгосрочную память изучают на белых мышах и крысах. Животных помещают в маленький, ярко освещенный ящик, в стенке которого сделано небольшое отверстие, ведущее в темную камеру. Яркий свет неприятен грызунам, и они, как только заметят отверстие, исчезают в темном помещении. Тут их ожидает подвох. Экспериментатор тотчас закрывает за животным дверцу, а в проволочки, оплетающие пол темной камеры, включает на 30 секунд или минуту электрический ток. Процедура для крысы весьма неприятная, и она ее не забудет. Если животное на другой день поместить в освещенный ящик, крыса уже в темное отверстие не бросится. Но так она поступает на следующий день или через две недели. А вот если животное, вынув из темной камеры, сразу же поместить в освещенную, оно с еще большей поспешностью опять юркнет в темное отверстие, где его ждет неприятная процедура.

Может показаться странным, что через день или две недели после окончания обучения крыса хорошо все помнит, а сразу, по горячим следам, у нее ничего не остается в памяти. Исследования показали: необходимо определенное время, чтобы память образовалась и окрепла, то есть чтобы циркуляция нервных импульсов успела оставить в нервных клетках след, произведя там определенные записи. Для разных животных требуется различное время. У крыс первые признаки образующейся памяти проявляются лишь через две минуты после процедуры, и только через час память окончательно окрепнет.

Этот час времени — самый важный. В этот момент решается судьба информации, поступившей в мозг. Если работа мозга будет нарушена, никакого закрепления памяти не произойдет. В этом легко убедиться. Крысе, извлеченной из темной камеры, прикладывают электроды к голове. У животного возникает электро-судорожный припадок. Казалось бы, две неприятные процедуры подряд крыса должна запомнить лучше, чем одну. На самом деле это не так. Судорожный припадок нарушает обычную работу мозга, циркуляция нервных импульсов прекращается, и запись не наносится. При повторных испытаниях и через час, и через день, и через неделю такие крысы ведут себя так, словно они попадают в экспериментальную обстановку впервые.

Значит ли это, что у крысы действительно не осталось в мозгу никаких впечатлений от полученного урока? Оказывается, след все же остается. Некоторые медикаменты, и в первую очередь стрихнин, способны восстановить память, разрушенную электро-судорожным припадком. Только если припадок был вызван в течение одной минуты после процедуры обучения, никакие медикаменты не помогут вернуть память.

Опыты со стрихнином показывают, что закрепление информации проходит в два этапа. Во время первого, очень короткого, исчисляемого десятками секунд, происходит образование матрицы, возникает отпечаток информации, достигшей мозга. Во время второго, длящегося около часа, образуется специальный механизм, позволяющий извлекать из хранилища эту информацию. Судорожный припадок во время первого этапа не допускает возникновения записи (отпечатка), но, коли это время уже прошло и запись сделана, он бессилен ее стереть, зато может не допустить возникновения механизма, позволяющего считывать сделанную запись. Хорошо, что с помощью медикаментов и других процедур этот механизм можно починить.

Наш мозг хранит много тайн. Самая удивительная из них — тайна памяти.

Источник - abc-24.info