Современные теории памяти, сознания, мышления

Разрабатываются различные нейрофизиологические теории памяти, сознания, мышления, в целом функционирования структур центральной нервной системы. Одной из них является теория сознания Дж.Экклса (1994), в которой особая роль отводится функциям апикальных дендритов пирамидных клеток коры больших полушарий (КБП). Находясь в V слое коры, они на уровне IV слоя собираются в дендритный пучок, который далее достигает I-ого слоя. Дж. Экклс предположил, что субъективный (психический) феномен, выявляемый интроспективными методами, которому он дал название «психон», связан с пучком апикальных дендритов пирамидных клеток, идущих к поверхности коры. На апикальных дендритах пирамидных клеток в I-м слое, идущих параллельно поверхности коры больших полушарий, образуют синапсы аксоны нейронов подкорковых структур - таламуса. Именно активность данных синапсов отражает все разнообразие ритмов работы КБП, регистрируемых при помощи электроэнцефалографии (ЭЭГ). Пучок дендритов из группы 70-100 соседних крупных и средних пирамидных клеток был назван «дендрон». Каждый денд-рон обладает множеством синапсов, на которых оканчиваются терминали аксонов. Открытия последних лет подтверждают особую роль пирамидных клеток, точнее, наличие особых, сложных функций, выполняемых дендритами. В ши-пиках дендритов обнаружен свой собственный аппарат транскрипции (синтеза РНК) и синтеза белков, важных не только для восстановления функций нейрона, но и для пластических модификаций. Информационная РНК переносится из ядра к определенному постсинаптическому участку дендрита, где осуществляется синтез новых белков и встраивание их в мембрану. Дж.Экклс приписал дендрону функции носителя единицы сознания. Отдельному дендрону соответствует отдельный психон, как единица локального ощущения. Множество пси-хонов пред-ставляют все разнообразие субъективных явлений. Эта теория сознания сводится к установ-лению связей между психонами и отдельными денд-ронами. Сознание, таким образом - есть следствие психонов, генерируемых соответствующими дендронами. Дж.Экклс признает существование невещественного начала, которое может воздействовать на дендриты. Невещественная передача может осуществляться за счет выброса кванта медиатора. В концепции сознания Дж. Экклса предполагается активное влияние психического феномена на поведенческие акты в виде «свободы воли». Влияния реализуются через управление вероятностью высвобождения квантов медиатора.

Согласно голографической концепции памяти [К.Прибрам, 1975] образцы событий прошлого восстанавливаются в мозгу, когда их представительства в различных структурах мозга в виде клеточных ансамблей с распределенной информацией восстанавливаются когерентными внешними или внутренними воздействиями. Авторы этой концепции считают, что указанные клеточные ансамбли мозга, порождающие медленные потенциалы, обусловленные постси-наптическими и дендритными процессами, по аналогии с физическими оптическими устройствами, играют роль оптических фильтров или экранов. Взаимодействие с ними в организме осуществляется на нескольких уровнях: периферические рецепторы, подкорковые образования и кора больших полушарий, особенно её колончатые организации. Вследствие этого поступившая в организм информация распределяется по всем корково-подкорковым уровням нейронной сети, точно так же, как она распределяется по всему узору физической голограммы. Благодаря этим процессам, вслед за узнаванием быстро воспроизводится дополнительное количество информации об опознанном объекте. В организации голографической энграммы принимают участие белковые молекулы, резонирующие частоты, которые когерентны воспроизводящим воспоминание стимулам.

В рамках «прожекторной теории сознания», предложенной Ф.Криком и являющейся развитием идеи И. П.Павлова, память рассматривается как зрительная, образная. Ф.Крик предположил наличие специального аппарата, создающего «луч прожектора», связав его с особой формой внимания и у-осцилляциями в электрической активности мозга. Модель Ф. Крика построена на анализе работы зрения. Различные отделы зрительной коры отвечают на разные признаки зрительных объектов. Нейроны-детекторы первичной зрительной коры (VI) реагируют на простые характеристики стимулов, например, на определенным образом ориентированную полоску. Нейроны кортикальных областей более высокого порядка (первичная и вторичная ассоциативная кора) отвечают на более сложные признаки (на определенные черты лица). Нейроны области V5 реагируют, главным образом, на движение зрительного стимула и не отвечают на цвет и форму. В области V4 находятся нейроны, отвечающие на цвет и форму предметов, нейроны области 7а - на положение стимула в пространстве относительно головы и тела. Но как возникают целостные образы, сцены, которые мы видим перед собой? Ф.Крик предположил, что в любой момент определенные нейроны, расположенные в разных кортикальных зонах могут кооперироваться, чтобы сформировать некоторый вид глобальной активности. Ее появление и соответствует зрительному осознанию.

В качестве предполагаемого механизма, связывающего нейроны в общую единую систему, он рассматривает одновременное появление у них коррелированных разрядов с частотой у-колебаний 35-70 Гц. Он обратил внимание на то, что нейроны, избирательно реагирующие на один и тот же стимул, обнаруживают сходные у-осцилляции без фазового сдвига. Кроме того, корреляция их у-активности при появлении в их рецептивных полях одного и того же объекта была больше, чем на появление различных объектов. Все это позволило утверждать, что синхронизация нейронной активности является механизмом объединения нейронов в ансамбль. Нейроны связываются в ансамбль за счет синхронизации активности на какое-то время. Они могут переключаться с одного ансамбля на другой. Синхронизация активности нейронов зрительной коры постулируется как способ пространственного связывания признаком. Включение и выключение у-осцилляций зависят от механизма последовательного (серийного) внимания, которое иногда называют «прожектором внимания». Оно характеризуется последовательным перемещением фокуса внимания с одного места в зрительном поле на другое. По мнению Ф.Крика, это движение более быстрое, чем движение глаз, которое представляет другую форму - более медленного внимания. Механизм внимания помогает группе взаимодействующих нейронов разряжаться когерентно на частоте 35-70 Гц. В результате создается глобальная единица активности, охватывающая нейроны в различных частях мозга. Согласно теории Ф.Крика, нейронные процессы, попадающие под «луч прожектора внимания», определяют содержание нашего сознания, в то время как нейронные процессы вне «света прожектора» образуют подсознание. Термин подсознание применяется для обозначения нейрональных событий, которые сознательно не переживаются, тогда как другие события субъективно осознаются. «Прожектор» означает, что пятном можно управлять. Эту функцию выполняет таламус, который создает «подсветку» на уровне коры, образуя си-наптические связи на апикальных дендритах пирамидных клеток в первом слое коры больших полушарий - дополнительное неспецифическое возбуждение, которое взаимодействуя со специфическим, усиливает его.

Осознание зрительного объекта требует участия не только внимания, но и кратковременной памяти, т. е работы корково-подкорковых структур, в частности, гиппокампа. Различая сенсорную и рабочую память, Ф. Крик подчеркивает особую роль рабочей памяти в процессах сознания. Рисуя картину в целом, он описывает процесс осознания зрительного объекта следующим образом. Мозг имеет топографическую карту, в которой закодированы локусы зрительного поля. Эта карта связана с различными картами признаков. Сигнал о локализации объекта в зрительном поле, возможно, возникающий от карты движения глаз в двухолмии среднего мозга, активирует соответствующие участки в картах признаков. За этим следует синхронное появление у-осцилляций у нейронов в различных локусах коры и на этой основе когерентное связывание признаков объекта. Когда проблема связи нейронов, реагирующих на объект, решена, на короткое время признаки объекта, на которые распространяется фокус внимания, автоматически записываются в рабочей памяти. Возможно, что 40 Гц осцилляции сами избирательно активируют механизмы памяти.

Помещение в рабочую память признаков позволяет использовать категориальные знания, которые также временно представлены в ней, и решить, какие нейроны должны разряжаться вместе, чтобы продуцировать окончательную репрезентацию объекта, на который направлено внимание. В ситуации произвольного внимания «луч прожектора» направляется командами из рабочей памяти. Связывая рабочую память с функциями фронтальных областей, он полагает, что активность фронтальных областей необходима, чтобы субъект сообщил о своем осознанном восприятии стимула. Богатство субъективных впечатлений основано на использовании и сенсорной памяти. Зрительное внимание в любой момент может быть переключено на иконическую, то есть краткосрочную память, чтобы извлечь из нее любую текущую информацию.

Главные положения и принципы теории Ф. Крика следующие:

информация, получаемая о целостном объекте, распределена по мозгу;
формирование целостного образа объекта предполагает участие быстрого механизма внимания;
целостный образ является результатом объединения нейронов в единую систему с помощью осциллятора 40 Гц, создающего синхронизацию разрядов по частоте 35-75 Гц и фазе;
выделяются две формы текущей памяти (сенсорная и рабочая), каждая из которых выполняет свою функцию по отношению к сознанию.

При этом главным положением выше отмеченных и других теорий памяти, сознания, мышления, в целом функционирования структур ЦНС является установленная способность нейронов к кластерообразованию путём их кооперативного взаимодействия. Характер этих взаимодействий имеет электрохимическую природу и обеспечивается прямыми и опосредованными многомиллионными контактами в диссипативной структуре - нейрональной сети, образованной кластерными объединениями нейронов с целью переработки, переноса и генерации новой информации. При этом, как уже отмечалось каждый нейрон может насчитывать до 20 тысяч синаптических бляшек, а управляющим параметром такой диссипативной структуры является нервный импульс определенной частоты и интенсивности. Такой принцип переработки информации лежит в основе процесса мышления, памяти, эмоций, сознания и алгоритма регуляции активности генома, то есть в осуществлении психосоматических взаимодействий. В кластерах нейроны, обретая определённую степень структурированности, в то же время сохраняют и степени свободы, возможность к перестройкам. При этом структура нейронных кластеров определяет их функциональные, управляющие и регуляторные свойства, а прочность связи между нейронами в кластере - стабильность соответствующей управляющей функции. В процессах оперативной памяти принимают участие также кластерные сообщества молекул воды, входящей в биологические жидкие среды и ткани, а долговременной - диссипативные структуры нейронных кластеров.