Пам’ять. Частина друга.

Які ж уявлення про пам’ять сформувалися останнім часом в науці? Теорія «нервових мереж» розглядає процес запам’ятовування як утворення на матриці – на мережі нейронів – якихось нових структур. Ці структури можна було б інакше назвати «малюнком», «схемою», в яку об’єднуються нейрони в процесі запам’ятовування. «Малюнок» кожної нової «мозаїки» залежить від характеру інформації, що запам’ятовується. «Малюнок» ж забезпечує надійне збереження інформації і можливість миттєво відшукати і витягти її. Математично доведено, що майже всі події і явища зовнішнього світу можуть бути представлені і відображені в таких «схемах» – «малюнках». І головне завдання дослідників полягає в тому, щоб виявити закони виникнення «мозаїк» на мережі нейронів, показати, який «малюнок» з нейронів відповідає тій чи іншій інформації, що запам’ятовується (образно кажучи, довести, що малюнки, наприклад, у вигляді концентричних кіл відповідають такому-то виду інформації, а зіркоподібні – такому-то…)

Існують і інші точки зору на цю проблему. Серед дослідників, скажімо, досить широко поширена думка: суворої залежності між «малюнком» і характером інформації немає, що в основі пам’яті лежить не утворення будь-якої певної структури нейронів, а робота систем нервових клітин, з’єднаних суто випадково. На думку цих дослідників, вирішальну роль в запам’ятовуванні грає тільки загальний, однаковий для всіх клітин принцип з’єднання і взаємодії нейронів. Так, вчений А. Коган вважає, що цей принцип вносить імовірнісний характер.

Подібні погляди знаходять підтвердження і в експерименті. Інженер Варшавський розробив і створив модель такої «нервової мережі», яка складається з простих елементів – «нейронів», з’єднаних суто випадково, Між окремими нейронами в цій мережі можуть виникати нові зв’язки. І ось виявилося, що така модель теж наділена пам’яттю! Більше того, в процесі запам’ятовування випадково поєднані елементи, що об’єднуються в певну конструкцію, близьку до тієї, яку людина створила б сама для цієї мети.

Вчені вважають, що коли вдасться створити досконаліші моделі нейронів, ніж нинішні, то в побудованих з них системах виникнуть ще більш цікаві якості, зокрема вищі здатності до запам’ятовування.

Багато пов’язаного з проблемою “вивчення пам’яті, можна пояснити, якщо виходити з розгляду двох видів пам’яті: короткочасної – оперативної пам’яті – і довгострокової – стабільної.

За припущенням вчених, основою функціонування оперативної пам’яті є механізм циркуляції збудження по замкнутим колам нейронів. Морфологічними роботами одного з дослідників ця гіпотеза була підтверджена: вчений виявив в нервовій системі структури, які могли б виконувати функцію короткочасної пам’яті. Однак математичний розрахунок обсягу такої пам’яті, проведений Дж. Нейманом, показав, що для подібного способу зберігання інформації необхідна більша кількість нервових клітин, ніж та, яка є в нервовій системі. Висновок: не можна все звести до циркуляції збудження по нейронним колам. Про це ж свідчить і факт навчання одноклітинних організмів, наприклад, інфузорій, у яких про циркуляцію збудження годі й казати.

Здатність інфузорії до навчання досліджував Сміт. Він поміщав туфельку в капіляр, настільки вузький, що туфелька з трудом могла повернутися в ньому. Туфелька плавала по капіляру і, дійшовши до стінки його, намагалася повернутися, щоб плисти в зворотному напрямку. Поворот вдавався їй лише після довгих зусиль і при сильній деформації всього тіла. Спочатку поворот тривав близько 4-5 хвилин; було чітко видно, що ця процедура давалася тварині з великими труднощами. Поступово туфелька все легше і легше стала долати труднощі. В результаті дванадцятигодинного тренування туфелька навчилася повертатися в капілярі за 1-2 секунди. Досягнення очевидні: туфелька в 150 разів швидше стала робити поворот.

Цікаві експерименти з інфузорією виконав Брамштедт. Його цікавило питання: чи запам’ятовує інфузорія форму судини, в якій вона знаходиться? Брамштедт помістив туфельку в циліндричну посудину і витримував її там протягом двох годин. Спочатку рухи туфельки в посудині були хаотичними, безладними. Вона кружляла в посудині, постійно змінюючи напрямок і лише зрідка стикаючись зі стінками посудини. Але після двогодинного перебування в циліндричній посудині туфелька починала ковзати по стінці судини, описуючи правильне коло.

Тепер дослідник помістив інфузорію в посудину, що має форму тригранної призми (причому його підставою служив трикутник, який можна було б вписати в основу першої судини – коло).

Виявилося характерне явище: туфелька, яка звикла до кола, стала стикатися зі стінками тригранної судини в їх середній частині, в той час як до «навчання» в круглому посуді вона частіше стикалася зі стінками в кутах. На думку автора, туфелька пристосувалася до циліндра і після переміщення в тригранник зберегла придбаний характер руху.

Брамштедт вирішив також з’ясувати, чи «запам’ятовує» інфузорія тільки форму судини або ж вона «пам’ятає» і її розміри. Для цього він спочатку навчав інфузорію у трьохгранній посудині і потім переносив її в більш простору чотиригранну посудину, підставою якої служив квадрат. «Учениця» продовжувала рухатися всередині зони, контури якої приблизно відповідали трикутнику. Отже, у інфузорії є чудові здібності до навчання і запам’ятовування, як форми, так і розмірів судини.

Ми привели ці дані лише для того, щоб проілюструвати наявність слідів реакцій або «пам’яті» (звичайно, не в звичайному нашому уявленні) у одноклітинних. Ми не будемо торкатися механізмів її утворення, не будемо розбирати, чи можна взагалі називати ці процеси навчанням, запам’ятовуванням. Питання ці знаходяться в значно ранній стадії вивчення навіть по відношенню до тих же проблем, але пов’язаним з більш високоорганізованими тваринами.

Далі буде.

Автори: А. Напалков, А. Туров.