Беседы о бионике

Первая основательная современная теория памяти, которая пользовалась довольно широким признанием до самого последнего времени, исходила из того, что память обусловлена чисто электрическими явлениями. Согласно этой простой и изящной теории, каждая поступившая в центральную нервную систему единица информации образует в мозгу электрическую цепь из нейронов. По этим цепочкам (а их может быть для восприятия информации, поступающей в течение всей жизни, бесконечное множество) "гуляют" токи определенной частоты, и каждая из них — это зашифрованный образ. Тот факт, что нервные импульсы от сенсорной системы прокладывают следы памяти различной силы и частоты через синапсы в нервной сети головного мозга и формируют схемы, способные к последующему воспроизведению, позволил английскому физиологу Ч. Шеррингтону найти для мозга весьма удачное образное сравнение. Ученый уподобил мозг "...волшебному ткацкому станку, на котором миллионы сверкающих челноков ткут мимолетный узор, непрестанно меняющийся, но всегда полный значения".

В начале беседы нами были отмечены опыты Джаспера и Пенфилда, которые показали, что в височной части больших полушарий коры головного мозга человека находятся отделы, раздражение которых электрическим током вызывает у людей определенные воспоминания. Эти эксперименты прекрасно согласовывались с "электрической" теорией памяти. Однако результаты поставленных позже других опытов заставили ученых усомниться в правильности этой теории. Различных подопытных животных приучали к выполнению тех или иных задач, а затем мощными электрошоками или сильнодействующими препаратами пытались стереть или разрушить электрические схемы памяти, но животные и после этого не теряли своей "квалификации". Не могла "электрическая" теория объяснить и многие другие факты: почему, например, сохраняется память, когда мозг поврежден и электрическая активность его коры почти полностью утрачена? Почему так мало выделяется энергии в мозгу, хотя по электрической теории памяти все должно было бы быть как раз наоборот?

В общем, память упорно не хотела укладываться в электрическую теорию, и ученым в конце концов пришлось от нее отказаться. Видимо, решили ученые, запоминание происходит за счет каких-то изменений внутри нейрона, на молекулярном уровне. И ученые занялись поисками химических основ памяти.

Первым проник в молекулярные глубины головного мозга шведский нейрофизиолог, профессор гистологии Гётеборгского университета Хольгер Хиден. Для проведения исследований на молекулярном уровне ему надо было прежде всего усовершенствовать методику выделения изолированных живых клеток мозга. Главная трудность в химии головного мозга заключается в том, что исследователям приходилось иметь дело с неоднородной тканью, и поэтому нередко результаты оказывались путаными и неясными. Начав свои исследования примерно в 1957 г., Хиден разработал специальный набор инструментов из нержавеющей стали, состоящий из микроножей и тончайших крючков. После года терпеливой и настойчивой практики он научился, пользуясь этим набором и стереомикроскопом, изолировать нейроны размером меньше пылинки. Он научился "счищать" с нейрона более мелкие глиальные клетки, а затем и выделять ядро из тела нейрона, что позволяло анализировать каждый его компонент по отдельности. Хиден обнаружил, что в нервных клетках содержится поразительно большое количество рибонуклеиновой кислоты (РНК) — в десять с лишним раз больше, чем в глиальных клетках. Кроме того, он установил, что процессы синтеза и разрушения РНК в нервных клетках протекают с большой скоростью. Более того, оказалось, что РНК нервных клеток отличается по составу от глиальной РНК. Все виды РНК состоят из четырех оснований: аденина, гуанина, цитозина и урацила, скомбинированных в различных пропорциях. Связь между основаниями и их чередование в молекуле определяют код, который несет на себе РНК. Хиден установил, что концентрация аденина и урацила в клетках обоих видов примерно одинакова. Но нервная клетка содержит пропорционально больше гуанина и меньше цитозина.