Рассмотрев в предыдущих статьях материальные элементы памяти, переходим к способам кодирования и переноса информации. Исследованы механизмы кодирования и спектр активности ионов водорода, как доминирующая характеристика в самом процессе кодирования информации. В частности, подчеркнута роль туннельного эффекта – способность иона водорода Н+ изменить свои координаты без потери энергии. Отмечена и возможность эстафетной передачи протона в базовых биохимических реакциях. Главное – по сравнению с другими ионами материальной структуры мозга – малая масса протона делает его уникальным в их ряду в рассматриваемом аспекте кодирования и переноса информации в реализации механизма памяти. Базовым понятием здесь является информационный код памяти. При этом собственно кодирование информации рассматривается как далеко не тривиальная задача, но вполне решаемая (то есть анализируемая в модели памяти), учитывая большое число параметров электрического нейронного сигнала. Другой аспект заключается в том, что каким бы образом не происходило кодирование, при сохранении информации в памяти должно происходить перекодирование параметров электрических сигналов с параметры структуры и энергии биополимеров или других накопителей. А равным образом, для извлечения информации из памяти должно осуществляться ее декодирование в образы, вербальные или иные характеристики. Заметим, что механизмы декодирования в структуре памяти ранее в известных автором работах не обсуждались вовсе. В статье рассматривается базовое понятие спектра активности ионов водорода. Именно спектр активности ионов водорода, как обобщенная характеристика активности протона, определяет все «тонкие» механизмы действенности ионно-молекулярной модели памяти. Показано, что единственная уникальность протона, как биохимического агента, и привела его к выделению – на фоне других ионов – в качестве важнейшего элемента памяти.
информационный код, ротон, вербальные характеристики, спектр активности ионов, туннельный эффект, эстафетная передача
Введение. В предыдущих статьях, завершено рассмотрение материальных элементов памяти головного мозга человека. Разумеется, для переноса информации из внешней среды на структурные элементы, обеспечивающие память, необходимо кодирование информации. рассмотрим эти вопросы.
Информационный код памяти. При обсуждении вопроса о кодировании поступающей информации в качестве элементов, которые осуществляют такое кодирование, рассматриваются исключительно нейроны (первые передатчики информации) и их объединения, то есть ведется речь о кодировании информации посредством разнообразных характеристик электрических импульсов [1,3,4]. Очевидно, кодирование информации, таким образом, – задача хотя и далеко не тривиальная, но и не очень сложная, учитывая множество параметров электрического сигнала. Наиболее простые из них – амплитуда сигналов и их частота (период), количество импульсов в пачке и, может быть, фаза. Помимо этого, наверняка в качестве кодовых используются другие временных характеристики (паттерны) сигналов, такие как длительность пачек и интервалов между ними и прочее. Кроме того, поскольку нейроны, как кодировщики информационных сигналов рассматриваются в совокупности, то важными характеристиками кода могут оказаться число одновременно возбужденных нейронов и их расположением в нейронном слое.
Другой аспект этой же проблемы заключается в том, что каким бы образом не происходило кодирование, при сохранении информации в памяти должно происходить перекодирование параметров электрических сигналов в параметры структуры и энергии биополимеров или других накопителей. На энергетическую сторону памяти довольно давно обращали (но не обратили) внимание, добавляя, что внутри «мембранной оболочки волокна остается только ионная взрывная дорожка возбуждения, никем еще не разгаданная и не переведенная с ясностью на физико-химический язык» [5].
1. Герасимов И.Г., Яшин А.А. Ионно-молекулярноая модель памяти. Введение. Основные определения. Виды памяти (краткий обзор) // Вестник новых медицинских технологий. 2013. Т. 20. № 4. C. 165-171.
2. Герасимов И.Г., Яшин А.А. Ионно-молекулярноая модель памяти. Материальные носители доставки и хранения информации // Вестник новых медицинских технологий. 2013. Т. 20. № 4. C. 171-176
3. Психофизиология / Под ред. Ю.А. Александрова. СПб.: Питер, 2007. 464 с.
4. Бернштейн Н.А. Современные искания в физиологии нервного процесса. М.: Смысл, 2003. 330 с.
5. Кобозев Н.И. Исследование в области термодинамики процессов информации и мышления. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1971. 196 с.
6. Бейтс Р. Определение pH. Л.: Химия, 1972. 398 с.
7. Певзнер Л. Основы биоэнергетики. М.: Мир, 1977. 310 с.
8. Френкель Я.И. Принципы теории атомных ядер. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1955. 248 с.
9. Белл Р. Протон в химии. М.: Мир, 1977. 382 с.
10. Манойлов В.Е. Электричество и человек. Л.: Энергия, 1975. 144 с.
11. Волькенштейн М.Б. Биофизика. М.: Наука. 1988. 592 с.
12. Либерман Е.А. Переносчики ионов через биологические мембраны. Биологические мембраны. М.: Медицина, 1973. С. 48-66.
13. Мецлер Д. Биохимия. В 3-х тт. Т. 2. М.: Мир, 1980. 606 с.
14. Рубин А.Б. Биофизика. В 2-х тт. Т. 2. M.: Высшая школа, 1987. 319 с.
15. Давыдов А.С. Биология и квантовая механика. К: Наук. думка, 1979. 296 с.
16. Рязанов А.Г., Спирин А.С. Организация ферментов на внутриклеточных структурах: эстафета у поверхности // Биохимия. 1989. Т. 54. № 5. С. 709-715.
17. Прибрам К. Языки мозга. М.: Прогресс, 1975. 464 с.
18. Линдсей П., Норман Д. Переработка информации у человека. М.: Мир, 1974. 550 с.
19. Герасимов И.Г. Подходы к оценке параметров спектра активности ионов водорода в биологических жидкостях. I. Электрохимический метод // Вестник новых медицинских технологий. 2006. Т. 13. № 1. С. 136-138.
20. Герасимов И.Г., Чугай А.В. Подходы к оценке параметров спектра активности ионов водорода в биологических жидкостях. II. Индикаторный метод // Вестник новых медицинских технологий. 2006. Т. 13. № 3. С. 48-49.
21. Герасимов И.Г. Спектр активности ионов водорода и возможности биорегулирования // Вестник новых медицинских технологий. 1999. Т. 6. № 1. С. 143-145.
22. Герасимов И.Г. Спектр активности ионов водорода в аспекте клеточной деятельности // Вестник новых медицинских технологий. 1999. Т. 6. № 3-4. С. 12-15.
23. Герасимов И.Г. Активность ферментов в поле ионов водорода // Вестник новых медицинских технологий. 2000. Т. 7. № 2. С. 26-28.
24. Эткинс П. Кванты. М.: Мир, 1977. 496 с.
25. Каганов М.И. Электроны, фононы, магноны. М.: Наука, 1979. 192 с.
26. Блюменфельд Л.А. Проблемы биологической физики. М.: Наука, 1977. 336 с.
27. Рубин А.Б. Биофизика. В 2-х тт. Т. 1. M.: Высшая школа, 1987. 319 с.
28. Чанг Р. Физическая химия с приложениями к биологическим системам. М.: Мир, 1980. 662 с.
29. Pak M.V., Hammes-Schiffer S. Electron-proton correlation for hydrogen tunneling systems // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. № 10. P. 103-110.
30. Ermakov V.N., Ponezna E.A. Modeling of microwave radiation action on alive systems by nonlinear resonant tunneling // Physics of the alive. 2002. V. 10. N. 1. P. 16-25.
31. Caspary M., Peskin U. Site-directed electronic tunneling through a vibrating molecular network // J. Chem. Phys. 2006. V. 125. № 18. P. 184703.
32. Masgrau L., Roujeinikova A., Johannissen L.O., Hothi P., Basran J., Ranaghan K.E., Mulholland A.J., Sutcliffe M.J., Scrutton N.S., Leys D. Atomic description of an enzyme reaction dominated by proton tunneling // Science. 2006. V. 312. № 5771. P. 237-241.
33. Camello C., Pariente J.A., Salido G.M., Camello P.J. Role of proton gradients and vacuola H+-ATPases in the refilling of intracellular calcium stores in exocrine cells // Curr. Biol. 2000. V. 10. № 3. P. 161-164.
