Память, ее значение и физиологические механизмы

Память - это способность живых существ воспринимать, отбирать, хранить и использовать информацию для формирования совершенных поведенческих реакций. Память является составной частью психической деятельности. Она помогает животному и человеку использовать свой прошлый опыт (видовой и индивидуальный) и приспосабливаться к условиям существования. Одним из механизмов памяти являются условные рефлексы, главным образом следовые.

По современным представлениям, различают кратковременную и долговременную память. Кратковременное запечатление в коре головного мозга следов раздражений может осуществляться за счет циркуляции нервных импульсов по замкнутым нейронным цепям. Это может продолжаться от нескольких секунд до 10-20 мин. Длительное удержание временных связей (долговременная память) основывается на молекулярных процессах и пластических изменениях, происходящих в синапсах и, возможно, в самих нервных клетках больших полушарий головного мозга. Высказываются различные предположения о сущности этих изменений. Одни исследователи считают, что при частом поступлении импульсов к нервной клетке по одним и тем же путям происходит разрастание пресинаптических образований и увеличение количества нервных синапсов. Есть также данные о том, что в синапсах возникают стойкие изменения ферментных систем при повторном прохождении нервных импульсов. Это облегчает проведение нервных импульсов. В последние годы установлено, что в нервной клетке в процессе ее возбуждения увеличивается содержание нуклеиновых кислот (дезоксирибонуклеиновая кислота - ДНК, рибонуклеиновая - РНК). ДНК обеспечивает передачу наследственной информации, РНК рассматривают как "молекулу" памяти. Качественные и количественные преобразования РНК приводят к изменению синтеза белков в протоплазме клетки, ее отростках и синапсах. Возможно, это облегчает передачу возбуждения через синапсы и способствует образованию новых синапсов. Вещества, угнетающие синтез РНК, нарушают долговременную память. За счет долговременной памяти могут длительно, иногда всю жизнь, сохраняться следы прежних раздражений.

Определенная роль в формировании памяти принадлежит эмоциям. При эмоциональном возбуждении усиливается циркуляция нервных импульсов по цепям нейронов. В результате этого в постсинаптических мембранах может образоваться больше рецепторного белка, что сказывается на длительности и прочности следа памяти.

В формировании памяти участвуют нейроны коры головного мозга, ретикулярной формации ствола мозга, гипоталамической области, лимбической системы, особенно гиппокампа.

Физиология сна

Сон - универсальное явление живой природы. Сон является физиологической потребностью организма. Он занимает примерно одну треть жизни человека. Если человек живет 60-70 лет, то, следовательно, больше 20 лет он проводит в состоянии сна.

Лишение сна переносится организмом тяжелее, чем лишение пищи. Без сна человек может находиться только 4-5 дней. После этого человек чувствует непреодолимую потребность во сне и засыпает в самых неудобных положениях, даже при сильном шуме.

Во время сна наблюдается ряд изменений в физиологических системах человека: отсутствуют реакция на многие раздражители внешней среды и сознание, резко снижена двигательная рефлекторная реакция, полностью тормозится условнорефлекторная деятельность организма. Обнаружены значительные изменения в активности вегетативных функций: уменьшается частота сердечных сокращений и величина кровяного давления; дыхание становится более редким и поверхностным; уменьшается интенсивность обмена веществ и несколько понижается температура тела; снижается деятельность системы пищеварения и почек. Во время глубокого сна отмечается понижение мышечного тонуса. У спящего человека большинство мышц полностью расслаблено.

Механизмы сна. Существует несколько теорий, объясняющих физиологическую сущность сна. Все теории сна можно разделить на две группы: гуморальные и нервные.

Среди гуморальных теорий наибольшее распространение получила теория "ядов сна" ("самоотравления"). Согласно этой теории, сон является следствием самоотравления мозга продуктами обмена веществ, которые накапливаются при бодрствовании (молочная кислота, углекислота, аммиак и др.).

В последние годы интерес к гуморальным (химическим) теориям сна вновь усилился. Это связано с тем, что было выделено и синтезировано особое вещество (низкомолекулярный полипептид), появление которого способствует наступлению сна, - гипногенный фактор. К естественным гипногенным факторам относят и серотонин. Очевидно, эти вещества могут вызвать сон лишь при определенных условиях, в частности при изменении обмена белков в центральной нервной системе.

И. П. Павлов на основе многолетних наблюдений над животными и людьми создал кортикальную теорию сна. В лаборатории И. П. Павлова было показано, что развитие естественного физиологического сна связано с деятельностью нейронов коры больших полушарий. В работающих нейронах коры головного мозга постепенно развивается утомление, которое создает условия для возникновения процесса торможения, способствующего восстановлению и отдыху нервных клеток. Вначале торможение возникает в более или менее ограниченной группе клеток коры головного мозга. Если торможение не встречает препятствия в виде сильного очага возбуждения, оно иррадиирует, охватывая всю кору головного мозга, и распространяется на подкорковые центры. Таким образом, в основе сна, по И. П. Павлову, лежит торможение, иррадиировавшее на всю кору головного мозга, подкорковые центры, промежуточный и средний мозг. "Сон есть внутреннее торможение, - писал И. П. Павлов, - иррадиированное, распространившееся сплошь на всю массу полушарий и на лежащие ниже отделы головного мозга"^*.

И. П. Павлов различал сон активный и пассивный. Активный сон возникает под влиянием длительно действующих монотонных раздражителей (колыбельная песня, стук колес идущего поезда и т. д.). Пассивный сон развивается при ограничении поступления нервных импульсов в кору больших полушарий.

В клинической практике известны случаи наступления длительного сна у больных с нарушенной функцией анализаторов. Отечественный терапевт С. П. Боткин наблюдал больную, у которой вследствие тяжелого заболевания были полностью потеряны зрение, слух и чувствительность кожи, за исключением небольшого участка на правой руке. Она все время находилась в состоянии сна. Когда прикасались к участку кожи, сохранившему чувствительность, больная просыпалась, с ней возможно было установить контакт.

В настоящее время теория "центра сна" получила новое объяснение, исходя из значения ретикулярной формации и ее взаимоотношения с корой головного мозга. Через ретикулярную формацию к коре головного мозга поступают афферентные импульсы. Они активируют, тонизируют кору головного мозга, поддерживают ее в бодрствующем состоянии. Если разрушить ретикулярную формацию или выключить ее фармакологическими веществами (аминазин), наступает сон. Таким образом, "центры" сна и бодрствования можно рассматривать как структуры, вызывающие изменения взаимоотношений между корой головного мозга и подкорковыми образованиями. В одних случаях эти взаимоотношения создают условия для развития сна, в других - бодрствования. Следовательно, понятие "центры сна и бодрствования" может быть принято условно.

В последние годы установлено, что нервные клетки коры головного мозга во время сна находятся не в состоянии покоя, а в состоянии ритмической активности, изменяется лишь ее характер: регулярные, непрерывные разряды клеток, характерные для бодрствования, сменяются короткими групповыми разрядами, которые разделены длительными промежутками отсутствия активности. По-видимому, торможение клеток коры головного мозга во время сна следует понимать не как отсутствие активности, а как переход этой активности на новый режим. Почему этот режим так важен для работы мозга, пока неясно. Имеется предположение, что при такой работе мозговые клетки как бы отключены от периферических раздражений, что создает лучшие условия для переработки информации, поступившей к ним во время бодрствования.

Дальнейшее изучение механизмов сна будет способствовать разработке более рациональных мероприятий, направленных на повышение эффективности сна, снижение нежелательных последствий длительного вынужденного бодрствования и борьбу с различными формами нарушений сна - бессонницей и повышенной сонливостью - нарколепсией.

Контрольные вопросы

1. Кто является создателем метода условных рефлексов?

2. Что понимают под высшей нервной деятельностью?

3. Что такое инстинкт? Приведите примеры инстинктов.

4. Что такое условный рефлекс?

5. Назовите принципы рефлекторной теории И. П. Павлова.

6. Укажите основные отличия условных рефлексов от безусловных.

7. Какие условия необходимы для образования условных рефлексов?

8. Каков механизм образования условных рефлексов?

9. На какие виды можно разделить условные рефлексы по рецепторному, эффекторному признакам и биологическому значению?

10. Какие условные рефлексы называют рефлексами высшего порядка?

11. Что такое ориентировочные рефлексы? Каковы их особенности?

12. Какие виды торможения условных рефлексов существуют?

13. В чем значение торможения условных рефлексов?

14. Какое значение имеют условные рефлексы в жизни животных и человека?

15. Что понимают под динамическим стереотипом? Каково его значение?

16. Какое значение имеет взаимодействие процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе для жизнедеятельности организма?

17. Какие существуют виды индукционных отношений между процессами возбуждения и торможения?

18. Какие предпосылки имеются у животных для формирования качественных особенностей высшей нервной деятельности человека?

19. В чем проявляется деятельность первой сигнальной системы? Каково ее значение?

20. Какие условия способствовали возникновению второй сигнальной системы у человека (Ф. Энгельс, И. П. Павлов)?

21. В чем проявляется деятельность второй сигнальной системы? Каково ее значение?

22. Какие взаимодействия существуют между первой и второй сигнальными системами?

23. Что следует понимать под типом нервной системы?

24. Какие свойства нервных процессов лежат в основе деления животных и человека по типам нервной деятельности?

25. Какие типы высшей нервной деятельности выделил И. П. Павлов у животных? Чем они характеризуются?

26. Что такое генотип и фенотип?

27. Какие типы высшей нервной деятельности у человека существуют? Чем они характеризуются?

28. Какое значение имеет сон для организма?

29. Какие характерные изменения функций возникают у человека во время сна?

30. Какие существуют виды сна и в чем их физиологическое отличие?

31. В чем сущность кортикальной теории сна И. П. Павлова?

32. Какие имеются современные данные, раскрывающие механизмы сна?

Задачи

1. У собаки произвели двустороннее удаление затылочной области коры головного мозга.

1) Могут ли у такой собаки вырабатываться условные рефлексы, если в качестве сигнала будет использован световой раздражитель?

2) Если да, то за счет каких структур они могут осуществляться?

2. В романе "Накануне" И. С. Тургенева так описывается состояние Елены после смерти Инсарова: "Елена перешла в соседнюю комнату, прислонилась к стене и долго стояла, как окаменелая". Какие изменения основных нервных процессов могли вызвать данное состояние героини романа?

3. Рассмотрите рисунок Бидструпа (рис. 90). На основании изображенных ситуаций, мимики и жестов людей охарактеризуйте типологические особенности их высшей нервной деятельности.

Рис. 90. Типологические особенности нервной системы человека

Глава XIII. Физиология органов чувств (анализаторы)