記憶：記憶的神經化學機制

儘管它的許多表現和元間關係的原則，制定研究單個神經細胞功能的分子機制，目前還不清楚神經元的分子性質如何提供存儲，複製和分析信息 - 內存。

所獲取的知識（以及道德原則）不被繼承，而新的一代必須要了解這些，這一事實表明，學習是創造新的中間神經元的通信和由大腦重現這些鏈接作為配套能力提供的信息存儲的過程（激活它們）。然而，現代神經化學尚不能提供一個一致的理論來描述如何在活體大腦中對外界因素進行分析。人們只能概述神經生物學不同領域的科學家正在深入研究的問題。

幾乎所有的動物都能夠或多或少地分析外部環境的變化，並對它們做出適當的反應。在這種情況下，身體對外部反應的反复性往往不同於第一次碰撞。這個觀察表明生命系統有能力學習。他們有記憶，保留動物的個人經驗，形成行為反應，並且可以不同於其他個體的經驗。

生物記憶是多樣的。它不僅在腦細胞中是固有的。例如，對免疫系統的記憶很長一段時間（通常為終生）可以保存關於一次性體內外抗原的信息。當你重新見面時，免疫系統會引發抗體反應，讓你快速有效地擊敗感染。然而，免疫系統“知道”如何對已知因子做出反應，當遇到未知的代理時，它必須重新制定行為策略。與免疫系統不同，神經系統可以訓練在新環境中根據“生活經驗”制定行為策略，從而可以對未知的刺激產生有效的反應。

研究記憶分子機制時要回答的主要問題是：當神經元遇到外部刺激時會發生什麼樣的代謝變化，這些刺激使得存儲的信息能夠保存一段時間（有時很長）; 以何種形式存儲接收到的信息; 它是如何分析的？

在主動學習過程中，發生在幼年時期，神經元結構發生變化，突觸接觸密度增加，膠質細胞和神經細胞比例增加。很難區分大腦成熟過程和作為記憶分子載體的結構變化。然而，很明顯，為了全面發展智力，有必要解決外部環境所帶來的任務（回憶Mowgli的現像或適應生長在圈養的動物的生命的問題）。

在二十世紀的最後一個季度。試圖詳細研究愛因斯坦腦的形態特徵。然而，結果相當令人失望 - 沒有任何區別於平均現代大腦的特徵被揭示出來。唯一的例外是神經膠質細胞和神經細胞的比例過高（微不足道）。這是否意味著記憶的分子過程在神經細胞中沒有留下可見的痕跡？

另一方面，早已確定DNA合成抑製劑不影響記憶，而轉錄和翻譯抑製劑損害記憶過程。這是否意味著腦神經元中的某些蛋白質是記憶載體？

大腦的組織是這樣的，與外部信號的感知和對它們的反應相關的主要功能（例如，與運動反應有關）局限於大腦皮層的某些部分。然後，獲得的反應（條件反射）的發展應該是皮質相應中心之間的“結合”。對這個中心的實驗性損害必須破壞這個反射的記憶。

然而，實驗性神經生理學已經積累了大量證據表明，獲得性技能的記憶分佈在大腦的不同部位，而不僅僅集中在負責該功能的區域。受訓於在迷宮中定向自己的大鼠皮層局部干擾的實驗表明，恢復破壞技能所需的時間與破壞的體積成正比，並且不取決於其定位。

迷宮中行為的發展可能涉及一整套因素（嗅覺，味覺，視覺）的分析，負責此分析的大腦區域可能位於大腦的不同區域。因此，雖然對於行為反應的每個組成部分都存在大腦的某個部分，但是當他們相互作用時會發生一般反應。儘管如此，在大腦中，發現其功能與記憶過程直接相關的部門。它是一個海馬和一個杏仁核複合體，以及丘腦中線的核。

中樞神經系統的一系列變化，與信息的固定（圖像，行為類型等）有關，神經科學家被稱為英語語言學。關於存儲器的分子機制現代觀念表明，在記憶和存儲信息的過程中，腦的各結構的參與沒有被存儲在特定的n-gram，並且在執行壓印，固定和再現信息的神經網絡的建立和運作的調節。

在一般情況下，行為反應能力和大腦的電活動的研究中收集的數據，表明生命的行為和情緒表現是不是在大腦中的神經元的一組特定的本地化，並在不斷變化的大量神經細胞的反映全腦的機能的交互表示集成系統。

為了描述記憶新信息過程的流程，經常使用術語短期記憶和長期記憶。在短期記憶中，信息可以從一秒到幾十分鐘存儲，而在長期記憶中，信息有時候會在整個生命中被包含。要將第一種內存轉換為第二種內存，需要進行所謂的合併過程。有時它被分配到一個單獨的中間記憶階段。然而，所有這些可能反映出明顯過程的術語，還沒有充滿真正的生化數據。

記憶的類型及其調節（作者：Ashmarin，1999年）

記憶類型	抑製劑，影響
短期記憶	電休克，膽鹼溶解劑（阿托品，東莨菪鹼），甘丙肽，US1（引入大腦的特定部分）
中級記憶（合併）	能量代謝，哇巴因，缺氧，RNA和蛋白質的合成的抑製劑（茴香黴素，放線菌酮，嘌呤黴素，放線菌素d，RNA酶）的抑製劑，抗體蛋白質neurospecific（加壓素，蛋白質B-100），2-氨基-5- fosfornovalerianovaya酸（6- AGC）
長期（終身）記憶	不可逆轉地違反它的抑製劑是未知的。部分抑制阿托品，氟磷酸二異丙酯，東莨菪鹼

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短期記憶

分析來自各種感覺器官的信息及其處理的短期記憶是在突觸接觸的參與下實現的。這似乎是顯而易見的，因為這些過程進行的時間與合成新的大分子的時間是不相稱的。這可以通過突觸抑製劑抑制短時記憶的能力以及對蛋白質和RNA合成抑製劑的不敏感性來證實。

合併過程需要較長的時間，並且不符合嚴格限定的時間間隔（持續幾分鐘到幾天）。可能的是，這段時間的持續時間受到信息質量和大腦狀態的影響。大腦認為無關緊要的信息不會經歷整合併從記憶中消失。信息價值的問題是如何決定的，以及鞏固過程的真正神經化學機制是什麼，這仍然是一個謎。整合過程的持續時間使我們可以認為，持續進行“思考過程”是大腦持續不斷的狀態。進入大腦進行分析的信息的多樣性以及鞏固過程的各種不同抑制機製表明，在這個階段，各種神經化學機制參與了相互作用。

使用表中所示的化合物作為固結過程的抑製劑導致實驗動物中的健忘症（記憶力喪失） - 無法複製已發展的行為技能或呈現獲得的使用信息。

有趣的是，一些抑製劑在記憶信息（逆行性遺忘症）以及其他 - 在前一時期（順行性遺忘症）中應用時顯現出來。廣為人知的教雞實驗，以區分糧食和不可食用，但大小相似的物體。雞腦介紹了放線菌酮抑製劑合成放線菌酮不會干擾學習過程，但完全阻止了技巧的固定。相反，哇巴因鈉泵（Na / K-ATPase）抑製劑的施用完全抑制了學習過程而不影響已經形成的技能。這意味著N泵參與了短期記憶的形成，但不參與整合過程。此外，放線菌酮實驗的結果表明，新蛋白質分子的合成對於實施固結過程是必要的，但對於短期記憶的形成不是必需的。

因此，在短期記憶形成過程中的訓練包括激活某些神經元，鞏固 - 建立長期的神經網絡，鞏固需要合成特殊蛋白質的相互作用。不能預期這些蛋白質會成為特定信息的載體，它們的形成可能“僅僅”是激活神經連接的誘因。如何鞏固導致形成一個不能被打擾的長期記憶，但是可以根據需要復制，仍然不清楚。

同時，顯而易見的是創造一種強大的技能是神經元群體形成信號傳輸最有可能的網絡的能力，並且大腦的這種能力可以持續很長時間。一個這樣的interneuronal網絡的存在並不妨礙神經元參與類似的其他網絡。因此，很明顯，大腦的分析能力非常大，即使不是無限的。同樣清楚的是，這些能力的實現取決於訓練的強度，尤其是在發育過程中大腦成熟期間。隨著年齡的增長，學習能力下降。

學習與可塑性能力密切相關 - 突觸接觸功能變化發生在功能過程中的能力，旨在同步神經元活動和創建神經網絡。可塑性的表現伴隨著執行已知（例如，受體）或未知功能的特定蛋白質的合成。實施該程序的參與者之一是S-100蛋白質，其屬於膜聯蛋白並且尤其大量地存在於腦中（其名稱來源於在中性pH值下硫酸銨保持100％飽和的能力）。它在大腦中的含量比其他組織大幾個數量級。它主要聚集在神經膠質細胞中並在突觸接觸附近發現。S-100在大腦中的蛋白質含量在訓練後1小時開始增加，在3-6小時內達到最大值，在幾天內保持高水平。在大鼠腦室中引入這種蛋白質的抗體破壞了動物的學習能力。所有這些都使我們能夠將S-100蛋白作為創建神經網絡的參與者。

神經系統可塑性的分子機制

神經系統的可塑性被定義為神經元感知來自外部環境的信號改變基因組的硬決定性的能力。可塑性意味著為了響應外部環境的變化而改變神經元相互作用的功能程序的可能性。

可塑性的分子機制是多方面的。讓我們來看看谷氨酸能係統的主要例子。在谷氨酸能突觸處，同時發現離子型和代謝型的各種受體。在激發期間谷氨酸釋放到突觸間隙導致激活引起突觸後膜去極化的紅藻氨酸和AMPA激活的離子型受體。隨著跨膜電位的大小對應於靜息電位，NMDA受體不被谷氨酸激活，因為它們的離子通道被阻斷。由於這個原因，NMDA受體沒有立即激活的機會。然而，當突觸膜開始去極化時，從結合位點除去鎂離子，這極大地增加了受體對谷氨酸的親和力。

NMDA受體的激活導致鈣通過屬於NMDA受體分子的離子通道進入突觸后區。鈣的攝入量也通過電壓敏感性鈣離子通道觀察到被激活由於紅藻氨酸鹽和AMPA谷氨酸受體的操作。由於這些過程在突觸后區的聚集，鈣離子的含量增加。這個信號太弱改變眾多的酶，它們對鈣離子敏感的活性，但足以激活磷脂酶C-膜，其中所述基材是磷酸肌醇，並導致肌醇磷酸鹽的從內質網的積累和肌醇-3激活-fosfatzavisimogo鈣釋放顯著。

因此，離子型受體的激活不僅引起突觸后區膜的去極化，而且為離子鈣濃度的顯著增加創造條件。與此同時，谷氨酸在突觸區和代謝型受體中活化。結果，激活相應的“附著”到不同效應子系統的G蛋白成為可能。激活磷酸化各種靶標（包括離子型受體）的激酶可被激活，這改變了這些地層的通道結構的活性。

此外，谷氨酸受體也位於突觸前膜上，它也有機會與穀氨酸相互作用。該突觸區的代謝型受體與從谷氨酸再攝取原理操作的突觸間隙中激活谷氨酸去除系統有關。這個過程取決於N泵的活動，因為它是次要主動傳輸。

存在於突觸前膜上的NMDA受體的激活也導致突觸終止的突觸前區域中離子鈣水平的增加。鈣離子的積累使突觸小泡與膜的融合同步化，加速了介體向突觸間隙的釋放。

當突觸自帶系列激勵脈衝和游離鈣離子的總濃度持續升高，鈣依賴性的活化蛋白酶鈣蛋白酶可以觀察到，其切割結構蛋白之一胞襯蛋白掩蔽谷氨酸受體和預防與谷氨酸及其相互作用。因此，神經遞質到激發後突觸間隙的釋放提供了多種可能性，執行可以導致增強或信號，或進行剔除的抑制：突觸運行在多變量的原則，在每個時刻路徑實現取決於各種不同的因素。

在這些可能性中，最佳信號傳輸的突觸自我調節，結果被放大。這個過程被稱為長時程增強（LTP）。它包含的事實是，在長時間的高頻刺激下，神經細胞對輸入衝動的反應被證明會加強。這種現像是可塑性的一個方面，它是基於神經元細胞的分子記憶。長期增強期伴隨著特定蛋白激酶對某些神經元蛋白磷酸化的增加。增加細胞中鈣離子水平的結果之一是鈣依賴性酶（鈣蛋白酶，磷脂酶，鈣 - 鈣調蛋白依賴性蛋白激酶）的激活。這些酶中的一些與氧和氮的活性形式（NADPH氧化酶，NO合酶等）的形成有關。因此，自由基的積累可以記錄在被激活的神經元中，這被認為是代謝調節的次級介質。

自由基在神經細胞中積累的一個重要但不是唯一的結果是所謂的早期應答基因的激活。這個過程是細胞核對自由基信號的最早和最快的瞬態反應，這些基因的活化在5-10分鐘內發生並持續數小時。這些基因包括c-fos，c-jun，c-junB，zif / 268等基因。它們編碼幾個廣泛的特定轉錄蛋白家族。

在核因子NF-kV的參與下發生立即應答基因的激活，核因子NF-kV必須通過核膜滲透到細胞核中以實現其作用。它的滲透受到以下事實的阻礙：該因子是兩種蛋白質（p50和p65）的二聚體，與細胞質中的蛋白質抑製劑複合，並且不能穿透細胞核。抑制性蛋白質是特異性蛋白激酶磷酸化的底物，然後與復合體解離，這為NF-KB B核開闢了道路。蛋白激酶的激活輔因子是過氧化氫，因此捕獲細胞的自由基波導致上述許多過程，導致早期應答基因的激活。c-fos的激活還可以導致神經營養因子的合成和神經突和新突觸的形成。高頻刺激海馬引起的長時程增強導致激活zif / 268，編碼鋅敏感的DNA結合蛋白。NMDA受體拮抗劑阻斷zif / 268的長期增效和活性。

第一個在1949年開始嘗試理解分析大腦信息和製定行為策略的機制的人是SO Hebb。他建議，為了執行這些任務，應該在大腦中形成神經元的功能性關聯 - 局部神經網絡。提煉並深化了這些表述M. Rozenblat（1961），他提出了假設“無監督相關基礎學習”。根據他提出的觀點，在產生一系列放電的情況下，神經元可以通過自我調節與某些（通常在形態上彼此遠離）細胞的關聯來同步。

現代神經化學證實了這種以共同頻率自我調節神經元的可能性，解釋了用於創建神經間電路的一系列令人興奮的“放電”的功能意義。使用谷氨酸類似物用熒光標記，並用現代科技武裝起來，有可能表明，即使一個突觸激發起搏還算遙遠的突觸結構擴展，由於所謂的谷氨酸波的形成。形成這種波的條件是在某一頻率範圍內信號的頻率。抑制谷氨酸轉運蛋白增加了神經元在同步過程中的參與。

除了與學習（記憶）過程直接相關的谷氨酸能係統外，其他大腦系統也參與記憶的形成。據了解，學習能力與膽鹼乙酰轉移酶的活性呈正相關，而與乙酰膽鹼酯酶水解該介質的酶呈負相關。膽鹼乙酰轉移酶抑製劑破壞學習過程，膽鹼酯酶抑製劑有助於防禦性反射的發展。

在記憶的形成中，生物胺，去甲腎上腺素和5-羥色胺也參與進來。當開發具有負（elektrobolevym）條件反射增強是去甲腎上腺素能系統的激活，並且如果正（食品）加強去甲腎上腺素的代謝速率降低。相比之下，5-羥色胺有利於在積極強化條件下發展技能，並且對防禦性反應的形成產生不利影響。因此，在記憶鞏固的血清素能和去甲腎上腺素系統的過程是一種拮抗劑，和由血清素的過度積累疾病，很顯然，可以通過激活去甲腎上腺素能系統補償。

多巴胺參與調節記憶過程本質上是多因素的。一方面，它表明它可以刺激帶負面強化的條件反射的發展。另一方面，它降低神經元蛋白（例如B-50蛋白）的磷酸化並誘導磷酸肌醇交換。可以假定多巴胺能係統參與記憶鞏固。

在激發過程中在突觸中釋放的神經肽也參與記憶形成過程。血管活性腸肽增加了幾千倍的菸鹼型乙酰膽鹼受體介體的親和力，促進膽鹼能系統功能。從垂體後葉，其在下丘腦的視上核合成加壓素釋放激素，軸突電流被傳遞到垂體，在那裡它存儲在突觸小泡的後葉，並釋放到血液從中。這種激素以及垂體促腎上腺皮質激素（ACTH）在大腦中不斷地作為記憶過程的調節劑起作用。應當強調的是，這種效果是從他們的激素活性的不同 - 這些化合物的片段缺乏這種活動，對學習過程產生同樣的影響，以及整個分子。

非肽類記憶刺激器幾乎是未知的。這是一個例外，它被廣泛用於臨床吡拉西坦。後者是γ-氨基丁酸的化學類似物，屬於所謂的促智藥物組，其作用之一是增強腦循環。

通過研究乳清在記憶固定機制中的作用，20世紀下半葉，陰謀與神經化學家的思想聯繫在一起。故事開始於J. McConnell關於原始平面蠕蟲對原始反射平面蠕蟲發展的實驗。在創造了一個穩定的反射後，他將平靜分為兩部分，並檢查了從兩個部分再生的動物的相同反射的學習能力。令人驚訝的是，不僅從頭部獲得的個體具有增加的學習能力，而是從尾部再生的個體訓練得比對照個體快得多。為了訓練兩者，需要比對照動物再生的個體少三倍的時間。McConnell總結說，獲得的反應是由在平面體的頭部和尾部積累的物質編碼的。

在其他網站上複製McConnell的結果遇到了很多困難，因此科學家被宣佈為騙子，他的文章在所有科學雜誌上不再被接受發表。憤怒的作者創辦了自己的雜誌，他不僅發表了後續實驗的結果，還發表了他的評論家的漫畫，以及他為回應批評性評論而進行的實驗的漫長描述。由於麥康奈爾的正確性，現代科學可以重新分析這些原始的科學數據。

值得注意的是，組織“訓練”渦檢測乳清酸，這是一種代謝物所必需的獲得奈爾RNA合成結果的高含量的事實，可以被解釋為如下：對於更快的訓練條件創建增加含量的乳清酸ÿ “訓練有素”的平面人物。在研究再生平面人的學習時，他們面臨的不是記憶的轉移，而是技能轉移到其形成。

另一方面，事實證明，當在RNase存在下進行平面型再生時，只有從頭部片段獲得的個體表現出提高的學習能力。在二十世紀末進行獨立實驗。G. Ungar，允許從避免黑暗反射的腦動物中分離出一種稱為scotofobin（誘發恐懼黑暗）的15個成員肽。顯然，RNA和一些特定的蛋白質都能夠為觸發功能連接（interneuronal網絡）創造條件，類似於原始個體中激活的那些。

2005年，麥康納誕辰80週年慶，其中的實驗開始了分子記憶載體的研究。在20世紀和21世紀之交。已經出現了基因組學和蛋白質組學的新方法，使用這些方法可以揭示運輸RNA的低分子片段參與整合過程。

新的事實使得修改DNA不參與長期記憶機制的概念成為可能。腦組織中RNA依賴性DNA聚合酶的檢測以及其活性與學習能力正相關的存在表明DNA參與記憶形成過程的可能性。發現食物條件反射的發展激活了新皮層中DNA的某些區域（負責合成特定蛋白質的基因）。注意到DNA的激活主要影響基因組中很少複製的區域，並且不僅在核中而且在線粒體DNA中都觀察到，並且在更大程度上觀察到。抑制記憶的因素，同時抑制這些合成過程。

記憶中的一些興奮劑（Ashmarin，Stukalov，1996）

行動的特殊性	興奮劑
	連接類	物質的例子
相對具體的代理商	調節 肽	加壓素及其類似物，二肽pEAO，ACTH及其類似物
	非肽類 化合物	吡拉西坦，神經節苷脂
	RNA代謝調節劑	Orotate，低分子量RNA
廣泛的代理商	神經刺激器	苯基烷基 胺（苯胺），苯基烷基亞胺（synococarb）
	抗抑鬱藥	2-（4-甲基-1-哌嗪基）-10-甲基-3,4-二氮雜吩並吩惡嗪（氮雜）
	膽鹼能 係統的調節劑	Cholinomimetics，乙酰膽鹼酯酶抑製劑

該表顯示刺激記憶的化合物的例子。

研究DNA在記憶形成過程中的參與可能會給出一個合理的答案，即是否存在產生的技能或產生的印象可以繼承的條件。對祖先所經歷的長期事件的遺傳記憶可能存在於一些無法解釋的心理現象的基礎上。

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