Структурные перестройки нейронов
Согласно рассматриваемым теориям, долговременная память неразрывно связана с изменением молекулярных и клеточных структур нервной ткани. Чтобы информация надежно зафиксировалась, мозг должен физически измениться. Этот процесс затрагивает все ключевые отделы нейрона.
Изменения на уровне синапсов Синаптический аппарат реагирует на обучение двумя основными путями:
- Формируются абсолютно новые синаптические контакты непосредственно на телах нервных клеток.
- Происходит увеличение физических размеров уже существующих синапсов, что делает передачу сигнала более надежной.
Дендритные и аксональные изменения Воспринимающая и передающая части нейрона также подвергаются ремоделированию:
- Дендриты: происходит их активное разрастание. Кроме того, на дендритном дереве нейронов значительно увеличивается количество шипиков — специальных выпячиваний, которые служат местами образования новых синапсов.
- Аксоны: увеличивается число коллатералей (боковых ветвей) аксонов, что позволяет одному нейрону связываться с большим количеством клеток-мишеней.
Молекулярный уровень Внутри самих клеток возрастает число микротрубочек и других молекулярных образований. Формируются новые терминали на нейронах. В результате всех этих перестроек создается разветвленная сеть, которая способствует распространению гораздо большего объема информации по различным структурам головного мозга.
Экспериментальные подтверждения
Морфологические изменения при формировании следов памяти были убедительно доказаны в серии классических экспериментов на различных животных.
Опыты на заднежаберных моллюсках (аплизиях) Исследователи оценивали, как меняется количество сенсорных терминалей в активных зонах нейронов Aplysia при разных условиях среды:
- Норма: в обычном состоянии активные зоны содержат около 40% сенсорных терминалей.
- Привыкание (Habituation): если на моллюска длительно действуют монотонные раздражители, он перестает на них реагировать. Морфологически это проявляется сокращением числа терминалей до 10%.
- Сенситизация (Sensitization): при повышении чувствительности к стимулам наблюдается обратный процесс — число терминалей резко возрастает до 65%.
Опыты на грызунах Эксперименты на крысах и мышах доказали влияние внешней среды на анатомию мозга:
- Обогащенная среда: крысы, которые обучались сложным зрительным задачам и жили в клетках с большим количеством разнообразных раздражителей (игрушек, лабиринтов), имели значительно более толстую кору головного мозга по сравнению с животными, выросшими в обедненной (пустой) среде.
- Световая нагрузка: мыши, которых длительное время содержали в полной темноте, а затем резко подвергли воздействию света, продемонстрировали структурный ответ — у них были обнаружены гораздо более разветвленные дендриты пирамидных клеток коры.
Гипотеза Д. Хебба
Основой современных представлений о молекулярных и структурных механизмах памяти стала концепция, которую предложил канадский ученый Дональд Хебб.
Суть его гипотезы заключается в том, что долговременная фиксация следов памяти обеспечивается не только ростом и формированием новых межнейронных контактов. Критически важную роль играют стойкие изменения синаптической проводимости в пределах уже существующих пулов синапсов. Иными словами, когда нейроны активируются одновременно, связь между ними физически укрепляется, что облегчает передачу импульса в будущем.
Чтобы запомнить три уровня изменений, используйте ассоциацию с деревом: корни растут вглубь (разрастание дендритов и шипиков), ствол становится толще (увеличение размеров синапсов), а ветви тянутся к другим деревьям (рост коллатералей аксонов и новых терминалей).
Вопросы с занятий и экзамена
С какими именно изменениями в ЦНС связана долговременная память?
Согласно морфологическим теориям, она связана исключительно со структурными изменениями: ростом новых синапсов, дендритов, шипиков и аксональных коллатералей.
Как меняется количество терминалей у аплизий при привыкании и сенситизации?
В норме их 40%. При привыкании (habituation) их число падает до 10%, а при сенситизации — возрастает до 65%.
В чем главный смысл гипотезы Хебба?
Д. Хебб постулировал, что память фиксируется благодаря стойкому изменению проводимости в уже существующих синапсах, а не только за счет образования новых связей.
Что ещё разобрать по теме
- Молекулярные механизмы изменения синаптической проводимости (роль рецепторов)
- Отличия структурных изменений при кратковременной и долговременной памяти
- Процессы консолидации следа памяти на клеточном уровне
- Роль глиальных клеток в морфологических перестройках ЦНС
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Морфологические теории памяти» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 106 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Память»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.