В развитии темы создания ионно-молекулярной модели памяти рассмотрены с позиций биофизико-химии материальные носители доставки и хранения информации, как базового субъекта памяти. Цель статьи - обоснование и определение материальной основы информационных процессов памяти, реализуется в решении поставленных задач, а именно: исследование топологии памяти в головном мозге, клеточной физиологии памяти, молекулярной биохимии памяти, роли элементарных частиц в формировании памяти, включая термодинамическую гипотезу Н.И. Кобозева, принцип Пригожина - Онзагера и другие концепции. Показано, что для мозга складывается топографическая карта памяти, дающая представление о локализации структур, обеспечивающих память. В части клеточной физиологии памяти соответствующие процессы протекают при участии нейронов, электрическая активность которых вариабельна в процессах получения и извлечения информации, то есть нейроны являются приемниками и передатчиками информации; не исключаются функции анализаторов и селекторов. При этом электрические процессы в нейронах являются результатом биофизикохимических реакций, в которых доминируют ДНК-РНК и молекулы белковой формы: ферменты и нейропептиды. Показано, что наиболее перспективно исследование материальных носителей в сфере действенности элементарных частиц, обеспечивающих энергетический (электромагнитный) базис работы памяти.
ионно-молекулярная модель, материальные носители, топология памяти, клеточная физиология памяти, молекулярная биохимия памяти, элементарные частицы, теория Н.И. Кобозева, принцип Пригожина-Онзагера
Введение. В первой статье серии, посвященной заглавной теме [1], даны основные определения, необходимые для дальнейшего изложения, обсуждаются виды памяти и сделан краткий обзор существующих на данный момент в научной литературе моделей памяти.
Разумеется, память имеет материальную основу, причем у высших животных единственным ответственным за память анатомическим отделом является головной мозг, который, в свою очередь, функционально или анатомически можно подразделять на отделы и более мелкие структуры. Именно о материальных носителях доставки и хранения информации в головном мозге и пойдет речь в данной работе.
Топология памяти в головном мозге. Многочисленными исследованиями установлены отделы головного мозга, которые отвечают за реализацию памяти. Таким образом, складывается топографическая карта памяти, которая, конечно, не является окончательной, однако дает представление о локализации структур, обеспечивающих память. Локализация структур, обеспечивающих память, зависит, в частности, от ее вида [2,3]. В основном функцию памяти приписывают кор-тексу (коре, серому веществу) префронтальному (примыкающему к предлобной кости) [2-6], темпоральному (примыкающему к височной кости) и фронтальному (примыкающему к лобной кости). Отмечают, что при выполнении заданий, например, для рабочей памяти средний вентролатеральный фронтальный кортекс час-
1. Daselaar, S.M. Triple dissociation in the medial temporal lobes: recollection, familiarity, and novelty / S.M.Daselaar, M.S.Fleck, R.Cabeza // J. Neurophysiol-2006.- Vol. 96.- №4.- P. 1902-11.
2. Brain activations associated with shifts in response criterion on a recognition test. Can. / M.B. Miller [et al.]// Exp. Psychol.- 2001.- vol. 55.- №2.- P. 162-73.
3. fMRI evidence of word frequency and strength effects in recognition memory / G.I. De Zubicaray [et al.] // Brain. Res. Cogn. Brain. Res.- 2005.- Vol. 24. №3.- P. 587-98.
4. Hazy, Т.Е. Banishing the homunculus: making working memory work / Т.Е. Hazy, R.C. Frank, R.C. O´Reilly// Neuroscience.- 2006.- Vol. 139.- №1.- P. 105-18.
5. Global and fine information coded by single neurons in the temporal visual cortex / Y. Sugase [et al.] Nature.- 1999.-400(6747).- P. 869-73.
6. Honig´s model of working memory and brain activation: an fMRI study / N.I. Landro [et al.]// Neuroreport.-2001,-vol. 12.- №18.- P. 4047-54.
7. The temporal context model in spatial navigation and relational learning: toward a common explanation of medial temporal lobe function across domains / M.W. Howard [et al]// Psychol. Rev.- 2005.- vol. 112.- №1.- P. 75-116.
8. Психофизиология / Под ред. Ю. А. Александрова. СПб.: Питер, 2007.
9. Сергеева, Г.Н. Анатомо-физиологический очерк. Нервные болезни / Г.Н. Сергеева.- СПб.: СпецЛит, 2004.
10. Казаков, В.Н. Анализ стационарности фоновой активности нейронов рострального гипоталамуса с применением кумулятивной частоты / В.Н. Казаков, И.Э. Кузнецов, И.Г. Герасимов // Эксперим. клин. мед. 2000;1:42-4.
11. Казаков, В.Н. Информационный подход к анализу низкочастотной импульсной активности нейронов рострального гипоталамуса / В.Н. Казаков, И.Э. Кузнецов, И.Г. Герасимов, Д.Ю. Игнатов // Нейрофизиол.-2001.- Vol. 33.- №4.- Р. 272-8.
12. Прибрам, К. Языки мозга / К. Прибрам.- М.: Прогресс, 1975.
13. Groves, P.M. Haabituation: Adual-process theory / P.M. Groves, R.F. Thompson // Psych. Rev.- 1970.- Vol. 77.- P. 419-50.
14. Александров, Ю.И. Психофизиологическое значение активности центральных и периферических нейронов в поведении / Ю.И. Александров.- М.: Наука, 1989.
15. Крушинский, Л.В. Биологические основы рассудочной деятельности / Л.В. Крушинский.- М.: Изд-во МГУ, 1977.
16. Швырков, В.Б. Психофизиологическое изучение структуры субъективного отражения / В.Б. Швырков // Психол. журн.- 1985.- Vol. в.- №3.- С. 22-37.
17. Беритов, И.С. Структура и функции коры большого мозга / И.С. Беритов.- М.: Наука, 1969.
18. Hyden, Н.А. RNA and functional characteristic of neuron and glia in learning. RNA and brain functional in learning. Derkly - Los Angeles.- H.A. Hyden, 1964.
19. Hyden, H.A. The question of molecular basis memory trace / H.A. Hyden // Biology memory.- 1970.- P. 101-13.
20. Лурия, A.P. Основы нейропсихологии / A.P. Лу-рия.- M.: Академия, 2003.
21. Wong, A.J. Recognition of general patterns using neural networks / A.J. Wong // Biol. Cybern.- 1988.-58-№6.- P. 361-72.
22. Громова, E.A. Эмоциональная память и ее механизмы / E.A. Громова.- М.: Наука, 1980.
23. Батуев, А.С. Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем / А.С. Батуев.- СПб.: Питер, 2005.
24. Бородкин, Ю.С. Нейрохимические основы кодирования и передачи информации на уровне синапса. Память в механизмах нормальных и патологических реакций / Ю.С. Бородкин.- Л.: Медицина, 1976.
25. Matthies. Н. Biochemical regulation of synaptic connectivity. Memory and transfer of information / H. Matthies.- N.Y. - L.: Plenum Press, 1973.
26. Иванов-Муромский, К.А. Мозг и память / К.А. Иванов-Муромский.- К.: Наук. Думка, 1987.
27. Хорн, Г. Память, импринтинг и мозг. Исследование механизмов / Г. Хорн.- М.: Мир, 1988.
28. Phosphorylation of extra-nuclear ERK/MAPK is required for long-term memory consolidation in the crab Chasmagnathus / M. Feld [et al.] // Behav. Brain. Res.- 2005,-vol. 158.- №2.- P. 251-61.
29. Lessons from a crab: molecular mechanisms in different memory phases of Chasmagnathus / A. Romano [et al.] // Biol. Bull.- 2006.- Vol. 210.- №3.- P. 280-8.
30. Делякур, Ж. Мозг и разум / Ж. Делякур.- К.: Факт, 1999.
31. Виноградова, О.С. Гиппокамп и память / О.С. Виноградова.- М.: Наука, 1975.
32. Designing analogues of mini atrial natriuretic peptide based on structural analysis by NMR and restrained molecular dynamics / K. Sugase [et al.]// J. Med. Chem.- 2002.- Vol. 45.- №4.- P. 881-7.
33. Sugase, K. Mechanism of coupled folding and binding of an intrinsically disordered protein / K. Sugase, H. J. Dyson, P.E. Wright // Nature.- 2007.- Vol. 447(7147).-P. 1021-25.
34. Акмаев, И.Г. Нейромиммуноэндокринные аспекты деятельности мозга. Мозг. Теоретические и клинические аспекты / И.Г. Акмаев.- М.: Медицина, 2003.
35. Arbuthnott, К. Cognitive inhibition in selection and sequential retrieval / K. Arbuthnott, J.I. Campbell // Mem. Cognit.- 2000.- Vol. 28.- №3.- P. 331-40.
36. Беритов, И.С. Структура и функции коры большого мозга / И.С. Беритов.- М.: Наука, 1969.
37. Кобозев, Н.И. Исследование в области термодинамики процессов информации и мышления / Н.И. Кобозев.- М.: Изд-во Моск. ун-та, 1971.
38. Каганов, М.И. Электроны, фононы, магноны / М.И. Каганов.- М.: Наука, 1979.
39. Герасимов, И.Г. Передача информации электромагнитными полями посредством ионного поля организма / И.Г. Герасимов // Электродинамики и техника СВЧ и КВЧ.- 1999.- Vol. 7.- №3.- Р. 119-23.
