ответы на физиологию. 1. Современные представления о строении и функции мембран
 Скачать 0.69 Mb.
|
|
78. Память. Виды памяти. Временная организация памяти. Нейрофизиологические механизмы формирования кратковременной памяти. В формировании и осуществлении высших функций мозга очень важное значение имеет общебиологическое свойство фиксации, хранения и воспроизведения информации, объединяемое понятием память. Память как основа процессов обучения и мышления включает в себя четыре тесно связанных между собой процесса: запоминание, хранение, узнавание, воспроизведение. Значительная избыточность памяти определяет важное значение процесса забывания. Не все, что воспринимается, переживается или делается человеком, сохраняется в памяти, значительная часть воспринятой информации со временем забывается. Забывание проявляется в невозможности узнать, припомнить что-либо или в виде ошибочного узнавания, припоминания. Причиной забывания могут стать разные факторы, связанные как с самим материалом, его восприятием, так и с отрицательными влияниями других раздражителей, действующих непосредственно вслед за заучиванием (феномен ретроактивного торможения, угнетения памяти). Процесс забывания в значительной мере зависит от биологического значения воспринимаемой информации, вида и характера памяти. Забывание в ряде случаев может носить положительный характер, например память на отрицательные сигналы, неприятные события. Виды памяти классифицируют по форме проявления (образная, эмоциональная, логическая, или словесно-логическая), по временной характеристике, или продолжительности (мгновенная, кратковременная, долговременная). Образная память проявляется формированием, хранением и воспроизведением ранее воспринятого образа реального сигнала, его нервной модели. Под эмоциональной памятью понимают воспроизведение некоторого пережитого ранее эмоционального состояния при повторном предъявлении сигнала, вызвавшем первичное возникновение такого эмоционального состояния. Эмоциональная память характеризуется высокой скоростью и прочностью. В этом, очевидно, главная причина более легкого и устойчивого запоминания человеком эмоционально окрашенных сигналов, раздражителей. Напротив, серая, скучная информация запоминается намного труднее и быстро стирается в памяти. Логическая (словесно-логическая, семантическая) память — память на словесные сигналы, обозначающие как внешние объекты и события, так и вызванные ими ощущения и представления. Мгновенная (иконическая) память заключается в образовании мгновенного отпечатка, следа действующего стимула в рецепторной структуре. Этот отпечаток, или соответствующая физико-химическая энграмма внешнего стимула, отличается высокой информативностью, полнотой признаков, свойств (отсюда и название «иконическая память», т. е. четко проработанное в деталях отражение) действующего сигнала, но и высокой скоростью угасания (хранится не более 100—150 мс, если не подкрепляется, не усиливается повторным или продолжающимся стимулом). Нейрофизиологический механизм иконической памяти заключается в процессах рецепции действующего стимула и ближайшего последействия (когда реальный стимул уже не действует), выражаемого в следовых потенциалах, формирующихся на базе рецепторного электрического потенциала. Продолжительность и выраженность этих следовых потенциалов определяется как силой действующего стимула, так и функциональным состоянием, чувствительностью и лабильностью воспринимающих мембран рецепторных структур. Стирание следа памяти происходит за 100—150 мс. Биологическое значение иконической памяти заключается в обеспечении анализаторных структур мозга возможностью выделения отдельных признаков и свойств сенсорного сигнала, распознавания образа. Иконическая память хранит в себе не только информацию, необходимую для четкого представления о сенсорных сигналах, поступающих в течение долей секунды, но и содержит несравненно больший объем информации, чем может быть использовано и реально используется на последующих этапах восприятия, фиксации и воспроизведения сигналов. При достаточной силе действующего стимула иконическая память переходит в категорию краткосрочной (кратковременной) памяти. Кратковременная память — оперативная память, обеспечивающая выполнение текущих поведенческих и мыслительных операций. В основе кратковременной памяти лежит повторная многократная циркуляция импульсных разрядов по круговым замкнутым цепям нервных клеток. Кольцевые структуры могут быть образованы и в пределах одного и того же нейрона путем возвратных сигналов, образуемых концевыми (или боковыми, латеральными) разветвлениями аксонного отростка на дендритах этого же нейрона. В результате многократного прохождения импульсов по этим кольцевым структурам в последних постепенно образуются стойкие изменения, закладывающие основу последующего формирования долгосрочной памяти. В этих кольцевых структурах могут участвовать не только возбуждающие, но и тормозящие нейроны. Продолжительность кратковременной памяти составляет секунды, минуты после непосредственного действия соответствующего сообщения, явления, предмета. 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 различия 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. 79. Нейрофизиологические механизмы формирования долговременной памяти. Долговременная потенциация и депрессия. Роль гиппокампа в механизмах формирования долговременной памяти. 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). Одним из таких факторов может служить известный феномен посттетанической потенциации (см. главу 4), поддерживаемый реверберирующими потоками импульсов: раздражение афферентных нервных структур приводит к достаточно длительному (десятки минут) повышению проводимости мотонейронов спинного мозга. Это означает, что 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. 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+, Са2+). 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 синтезирующих 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 —1020 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, 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. Возможность избирательного выключения кратковременной памяти без нарушения долговременной и избирательного воздействия на долговременную память в отсутствие каких-либо нарушений краткосрочной памяти обычно рассматривается как свидетельство разной природы лежащих в их основе нейрофизиологических механизмов. Косвенным доказательством наличия определенных различий в механизмах кратковременной и долговременной памяти являются особенности расстройств памяти при повреждении структур мозга. Так, при некоторых очаговых поражениях мозга (поражения височных зон коры, структур гиппокампа) при его сотрясении наступают расстройства памяти, выражающиеся в потере способности запоминать текущие события или события недавнего прошлого (произошедшие незадолго до воздействия, вызвавшего данную патологию) при сохранении памяти на прежние, давно случившиеся события. Однако ряд других воздействий оказывает однотипное влияние и на кратковременную, и на долговременную память. По-видимому, несмотря на некоторые заметные различия физиологических и биохимических механизмов, ответственных за формирование и проявление кратковременной и долговременной памяти, в их природе намного больше общего, чем различного; их можно рассматривать как последовательные этапы единого механизма фиксации и упрочения следовых процессов, протекающих в нервных структурах под влиянием повторяющихся или постоянно действующих сигналов. 80.Высшая нервная деятельность(по Павлову).Типологические особенности проявлений свойств нервной системы и типы высшей нервной деятельности. Основные положения современного учения о типах высшей нервной деятельности Теоретическое и экспериментальное обоснование ведущей роли центральной нервной системы (ЦНС) в динамических особенностях поведения впервые дал И.П.Павлов, выделивший три основных свойства нервной системы: силу, уравновешенность и подвижность процессов возбуждения и торможения. Из ряда возможных сочетаний он выделил четыре типа высшей нервной деятельности: 1. Сильный, уравновешенный, подвижный (живой) тип с сильно выраженными процессами возбуждения и торможения, их уравновешенностью и способностью к лёгкой замене одного другим. 2. Сильный, уравновешенный, инертный (спокойный) тип отличается также сильными уравновешенными процессами возбуждения и торможения, но они мало подвижны, и получить адекватную реакцию при смене положительного сигнала раздражения на отрицательный (и наоборот) удаётся ему с большим трудом. 3. Сильный неуравновешенный тип – с сильными процессами возбуждения, преобладающими над торможением. Отрицательные рефлексы вырабатываются с трудом, агрессивен. 4. Слабый тип отличается слабыми процессами возбуждения и легко возникающими тормозными реакциями, труслив, характерны пассивно-оборонительные реакции. Проявление этих типов в поведении Павлов поставил в прямую зависимость с античной классификацией Гиппократа: При оценке этой типологии надо иметь в виду, что она была построена применительно к ВНД животных и непосредственно к человеку неприложима без существенных оговорок. Тип нервной системы врождённый и в целом его изменить нельзя. Однако И.П.Павлов экспериментально доказал возможность изменения отдельных его свойств. Так, оказалось возможным путём тренировки у безудержного типа (холерика), у которого сильный процесс возбуждения не уравновешен менее сильным процессом торможения, добиться силы тормозного процесса и привести его в определённое равновесие с процессом возбуждения. Павлов считал, что путём длительной тренировки можно укрепить нервную систему даже слабого типа, тем более, что, по мнению В.Д. Небылицина, слабый тип обладает высокой чувствительностью, благодаря которой он может приспосабливаться к условиям жизни. И.П.Павлов предлагал выделять человеческие типы высшей нервной деятельности на основе степени развития первой и второй сигнальной системы. Он выделял: 1. Художественный тип, для которого характерно конкретное мышление, преобладание первой сигнальной системы, то есть чувственное восприятие действительности. К этому типу относятся люди с хорошо развитым чувственным восприятием, выраженными аффектами на всё происходящее. Они склонны к профессиям чувственно-эмоционального круга. Этот тип часто отмечается у актеров, художников, музыкантов. При невротическом срыве люди художественного типа склонны давать реакции истерического круга. 2. Мыслительный тип, когда хорошо выражено отвлечение от действительности, абстрактное мышление. К этому типу относятся личности с хорошо развитым абстрактным мышлением и отвлеченными понятиями. Они склонны к занятиям математикой, теоретическими науками. При невротическом срыве склонны к психастеническому типу реакции. 3. Средний тип, когда нет преобладания того или иного образа мышления. Павлов считал, что крайние типы встречаются редко, а большинство людей относятся к среднему типу, то есть эта классификация, тоже не отражает все разнообразие форм ВНД человека. Многие ученые отмечают, что значение работ И.П.Павлова по проблеме темпераментов заключается прежде всего в выяснении роли свойств нервной системы как первичных и самых глубоких параметров психологической организации индивида. 81.Нейрофизиологические механизмы речи. Речевые структуры мозга. Латерализация речи. В создании звуков человеческой речи участвуют мышцы гортани, языка. Губ, мягкого неба, глотки и дыхательной мускулатуры., иннервирующиеся блуждающим, лицевым, диафрагмальными нервами, мотонейронами спинного мозга, регулирующими сокращение дыхательных мышц. Звуки возникают во время выдоха, когда поток воздуха проходит через гортань, а голосовые связки вибрируют. Частоту вибраций, высоту звука можно изменить посредством сокращения мышц гортани, регулирующих натяжение голосовых связок. Звуки соответствуют частотам с правильным периодом. Произведенные гортанью тоны преобразуются в звуки речи расположенными выше полостями носа и рта., выполняющие функцию резонатора. Сам процесс управляется сокращениями мышц языка, губ, мягкого неба и глотки и определяется как Артикуляция. Речевые структуры:Модель речевой деятельности Вернике-Гешвинда. Звуки голоса воспринимаются слуховыми рецепторами внутреннего уха человека, где происходит трансформация энергии звуковой волны в ПД слуховых нейронов. По слуховым нервами они поступают через медиальное коленчатое тело таламуса в первичную слуховую кору (поле 41) => в зону Вернике (22), обеспечивающую понимание значения услышанных слов и конструирование ответных => в зону Брока, где локализована память об артикуляции, на ней создается программа собственной речи => в первичную двигательную область коры, регулирующая мышцы артикуляции. При чтении текста сигналы направляются в сетчатку и по зрительному нерву к наружному коленчатому телу таламуса => в первичную => вторичную зрительную кору => информации попадает в угловую извилину теменной доли, где перерабатывается зрительная, слуховая и тактильная афферентная информация => в зону Вернике. Латерализация речи. Речевая деятельность обеспечивается только одним, доминирующим полушарием, обычно левым. Анатомические различия между полушариями мозга у человека подтверждаются при сравнении величины объема зоны Вернике (слева больше а 70%), указывая на генетически запрограммированное происхождение асимметрии мозга. Также на асимметрию указывает сопоставление борозд и извилин лобных долей. Объем зоны Брока в левом полушарии больше, чем в правом, так же, как и пирамидных нейронов. Анатомическая асимметрия является только необходимой основой, но не гарантией языковой специализации полушарий, которая происходит на ранних стадиях развития, когда специфическая функциональная активность способствует развитию и совершенствованию нейронных переключений между речевыми структурами левого полушария мозга. |