Kitab “Dmitri Zimin’s Book Projects”in dəstəyi ilə nəşr edilib.

Bədii istiqamət və tərtibat Andrey Bondarenko

© Eric R. Kandel, 2006.

Bütün hüquqlar qorunur

© P. Petrov, rus dilinə tərcümə, 2011

© A. Bondarenko, bədii dizayn, layout, 2017

© Ast Nəşriyyat Evi MMC, 2017

CORPUS ® nəşriyyatı

Bu kitab “Dmitri Ziminin kitab layihələri” proqramının bir hissəsi kimi nəşr edilib və silsiləsi davam etdirir

"Dynasty Foundation Kitabxanası."

Dmitri Borisoviç Zimin VimpelCom şirkətinin (Beeline), Dynasty qeyri-kommersiya proqram fondunun və Moskva vaxtı fondunun təsisçisidir.

“Dmitri Ziminin kitab layihələri” proqramı oxuculara yaxşı məlum olan üç layihəni özündə birləşdirir: “Süllə Fondunun Kitabxanası” elmi-populyar kitabların nəşri, Moskva vaxtı Fondunun nəşriyyat istiqaməti və “Maarifçi” mükafatı. Rusdilli elmi-populyar ədəbiyyat.

İnsan psixikasının bioloji mahiyyətini dərk etmək 21-ci əsrdə elmin əsas vəzifəsidir. Biz qavrayışın, öyrənmənin, yaddaşın, təfəkkürün, şüurun və iradənin hüdudlarının bioloji mahiyyətini anlamağa çalışırıq. Cəmi bir neçə onilliklər əvvəl bioloqların bu hadisələri araşdırmaq imkanının olacağı ağlasığmaz görünürdü. XX əsrin ortalarına qədər insan psixikasının ən dərin sirlərinin, kainatdakı ən mürəkkəb hadisələr sisteminin bioloji analiz üçün, bəlkə də molekulyar səviyyədə də əlçatan olması fikri ciddi qəbul oluna bilməzdi.

Son əlli ildə biologiyada əldə edilən möhtəşəm irəliləyişlər bunu mümkün etmişdir. James Watson və Francis Crick-in 1953-cü ildə DNT-nin strukturunu kəşf etməsi, genlərdə yazılan məlumatların hüceyrələrin fəaliyyətinə necə nəzarət etdiyini öyrənmək üçün rasional əsas yaratmaqla biologiyada inqilab etdi. Bu kəşf genlərin tənzimlənməsinin fundamental prinsiplərini - genlərin hüceyrələrin fəaliyyətini təyin edən zülalların sintezini necə təmin etdiyini, orqanizmin inkişafı zamanı genlərin və zülalların necə işə salınıb-söndüyünü, onun strukturunu təyin etdiyini anlamağa imkan verdi. Bu əlamətdar nailiyyətlərin arxada qalması ilə biologiya, fizika və kimya ilə birlikdə təbiət elmləri bürcündə mərkəzi yer tutdu.

Yeni bilik və inamla silahlanmış biologiya özünün ən ali məqsədinə - insan psixikasının bioloji təbiətini dərk etməyə tələsdi. Uzun müddət qeyri-elmi hesab edilən bu istiqamətdə işlər artıq sürətlə davam edir. Üstəlik, elm tarixçiləri 20-ci əsrin son iki onilliyini nəzərdən keçirdikdə, çox güman ki, təəccüblü bir faktı müşahidə edəcəklər: o dövrün insan psixikasına dair ən qiymətli kəşflər bu sahədə ənənəvi olaraq işləyən elmlərdən gəlməyib. fəlsəfə, psixologiya və ya psixoanaliz kimi. Bunlar molekulyar biologiyanın təsirli nailiyyətləri sayəsində çiçəklənən yeni sintetik intizam olan beyin biologiyası ilə bu fənlərin birləşməsindən mümkün olmuşdur. Nəticə, həyatın böyük sirlərini araşdırmaq üçün molekulyar biologiyanın gücündən istifadə edən yeni psixika elmi oldu.

Yeni elm beş prinsipə əsaslanır. Birincisi, psixikamızın beyindən ayrılmaz olmasıdır. Beyin, hisslər yaradan, düşüncə və hissləri tənzimləyən və hərəkətləri idarə edən mürəkkəb, hesablama qabiliyyətinə malik güclü bioloji orqandır. Beyin təkcə qaçış və ya yemək kimi motor davranışının nisbətən sadə formaları üçün deyil, həm də insan təbiətinin kvintessensiyasını gördüyümüz mürəkkəb hərəkətlər üçün cavabdehdir: düşünmək, danışmaq və ya sənət əsərləri yaratmaq. Bu aspektdə insan psixikası beynin yerinə yetirdiyi əməliyyatlar sistemi kimi görünür, demək olar ki, yerimək ayaqların yerinə yetirdiyi əməliyyatlar sistemi kimi, yalnız beyin vəziyyətində sistem daha mürəkkəbdir.

İkinci prinsip ondan ibarətdir ki, beynin ən sadə reflekslərindən tutmuş dil, musiqi və təsviri sənət sahələrində ən yaradıcı fəaliyyət formalarına qədər hər bir psixi funksiyası beynin müxtəlif hissələrində işləyən xüsusi sinir dövrələri tərəfindən həyata keçirilir. Buna görə də insan psixikasının biologiyasını terminlə ifadə etmək daha yaxşıdır ağıl biologiyası, termindən daha bu sxemlər tərəfindən həyata keçirilən əqli əməliyyatlar sistemini göstərən ağıl biologiyası, psixikamızda müəyyən bir yeri nəzərdə tutur və beynimizdə bütün zehni əməliyyatların həyata keçirildiyi müəyyən bir yerə sahib olduğumuzu göstərir.

Üçüncü prinsip: bütün bu zəncirlər eyni elementar siqnal vahidlərindən - sinir hüceyrələrindən (neyronlardan) ibarətdir. Dördüncüsü: sinir sxemləri sinir hüceyrələrinin daxilində siqnallar yaratmaq və onları hüceyrələr arasında ötürmək üçün xüsusi maddələrin molekullarından istifadə edir. Və son prinsip: bu xüsusi siqnal molekulları təkamüllə qorunur, yəni milyonlarla illik təkamül ərzində dəyişməz qalırlar. Onların bəziləri qədim əcdadlarımızın hüceyrələrində olub və bu gün bizim ən uzaq və təkamül ibtidai qohumlarımızda - bakteriya və maya kimi birhüceyrəli orqanizmlərdə və qurdlar, milçəklər və ilbizlər kimi sadə çoxhüceyrəli orqanizmlərdə rast gəlinir. Bu canlılar öz mühitlərində müvəffəqiyyətlə manevr etmək üçün gündəlik həyatlarını idarə etmək və ətraf mühitə uyğunlaşmaq üçün istifadə etdiyimiz maddələrin molekullarından istifadə edirlər.

Beləliklə, yeni ağıl elmi təkcə özümüzü dərk etməyimizə (necə qavradığımız, öyrəndiyimiz, yadda saxladığımız, hiss etdiyimiz və hərəkət etdiyimiz) yol açmır, həm də bioloji kontekstdə özümüzə təzə nəzər salmaq imkanı verir. təkamül. O, insan psixikasının ibtidai əcdadlarımızın istifadə etdiyi maddələr əsasında inkişaf etdiyini, müxtəlif həyat proseslərini tənzimləyən molekulyar mexanizmlərin qeyri-adi konservatizminin psixikamız üçün də xarakterik olduğunu anlamağa imkan verir.

Psixi biologiyanın şəxsi və sosial rifahımız üçün nə qədər edə biləcəyinə görə, elmi ictimaiyyət indi yekdildir: bu intizam 20-ci əsrdə genin biologiyası necə idisə, 21-ci əsr üçün də o olacaq.

Sokrat və Platon iki min ildən çox əvvəl psixi proseslərin mahiyyəti haqqında ilk dəfə fərziyyələr aparmağa başlayandan bəri Qərb mütəfəkkirlərinin zehnini məşğul edən əsas suallara cavab verməklə yanaşı, yeni psixi elm həm də məsələlərin praktiki şəkildə dərk edilməsi imkanlarını açır. gündəlik həyatımız üçün vacib olan psixika ilə bağlı məsələlər. Elm alimlərin səlahiyyəti olmaqdan çıxıb. İndi o, müasir həyatın və mədəniyyətin ayrılmaz hissəsidir. Kütləvi informasiya vasitələri demək olar ki, hər gün geniş ictimaiyyət üçün çətin başa düşülən xüsusi xarakterli məlumatlar ötürür. İnsanlar Alzheimer xəstəliyindən qaynaqlanan yaddaş itkisi və yaşa bağlı yaddaş itkisi haqqında oxuyurlar və çox vaxt uğursuz olaraq bu iki pozğunluq arasındakı fərqi başa düşməyə çalışırlar, birincisi qaçılmaz şəkildə proqressivləşir və ölümlə nəticələnir, ikincisi isə nisbətən yüngül xəstəlik. Onlar nootrop dərmanlar haqqında eşidirlər, lakin onlardan nə gözlədikləri barədə çox az təsəvvürləri var. Onlara genlərin davranışa təsir etdiyi və bu genlərdəki pozğunluqların ruhi xəstəliklərə və nevroloji pozğunluqlara səbəb olduğu deyilir, lakin bunun necə baş verdiyi izah edilmir. Nəhayət, insanlar genderlə bağlı qabiliyyət fərqlərinin kişi və qadınların təhsilinə və karyerasına təsir etdiyini oxuyurlar. Bu o deməkdirmi ki, qadınların beyni kişilərdən fərqlidir?

Erik (Erik) 7 noyabr 1929-cu ildə Vyanada Kolomiyadan olan Herman və Şarlotta Kandelin yəhudi ailəsində anadan olub. Hermann Kandel Vyananın Kutschkergasse şəhərində bir oyuncaq mağazasına sahib idi və onların Lüdviq adlı böyük oğlu var idi. Erik Vyana ibtidai məktəbində oxuyub. 1939-cu ildə Kandel ailəsi Hitler rejiminin təqiblərinə görə Avstriyanı tərk etmək məcburiyyətində qalır. Erik və Lüdviq əvvəlcə Belçikaya, sonra isə ABŞ-a getdilər və burada valideynləri ilə yenidən görüşə bildilər.

Nyu Yorkda Kandel ailəsi Bruklində məskunlaşıb. Erik əvvəlcə ingilis dilini bilmirdi. Son hərfi buraxaraq adını Amerika üslubuna dəyişdirmək qərara alındı: Eric. Soyadın tələffüzü də dəyişdi [mənbə qeyd olunmayıb 1432 gün] 217 nömrəli dövlət ibtidai məktəbində, sonra Flatbuşdakı İvrit Məktəbində (İngiliscə Flatbush Yeshivah), daha sonra Erasmus Hall dövlət liseyində (Erasmus Hall Liseyi) oxuyub. Məktəb qəzetinə qeydlər yazır, idmanı sevirdi.

Universitetlər

1944-cü ildə Erik Kandel Harvard Universitetinə daxil olur və burada müasir Avropanın tarixi və ədəbiyyatını öyrənir. Ziqmund Freydin əsərləri və psixoanaliz ilə maraqlandı - bu, onu psixiatriya ilə məşğul olmağa sövq etdi. 1952-ci ildə Nyu York Universitetinin Tibb Fakültəsinə daxil olub. 1955-ci ilin payızında o, Kolumbiya Universitetində Harri Qrundfest laboratoriyasında təcrübə keçdi və burada fərdi sinir hüceyrələri üzərində təcrübələr aparmağı öyrəndi. 1956-cı ilin iyununda Denise Bistrenlə evləndi və həmin il Nyu Yorkdakı Montefiore Klinikasında psixiatriya üzrə internatura keçdi. 1960-62-ci illərdə Harvard Tibb Məktəbində Massaçusets Psixi Sağlamlıq Mərkəzində rezidenturasını bitirmişdir.

1957-ci ildən 1960-cı ilə qədər Milli Psixi Sağlamlıq İnstitutunda Ueyd Marşallın laboratoriyasında çalışdı, məhz bu zaman Kendal təcrübələrinin mövzusu olaraq Aplysia californica-nı seçmək qərarına gəldi. 1962-ci ilin sentyabrında Kandel Tautz laboratoriyasında Aplysia sinir hüceyrələrini öyrənmək üçün Parisə köçdü və 1965-ci ildə bu tədqiqatların ilk nəticələrini dərc etdi.

Mükafatlar və tanınma

1983 - Dixon mükafatı

1983 - Əsas Tibbi Tədqiqat üçün Albert Lasker Mükafatı, "Hüceyrə biologiyası üsullarının davranışın öyrənilməsində tətbiqi, öyrənmə və yaddaşın altında yatan mexanizmləri aşkar etmək üçün".

Günün ən yaxşısı

1986 - Silliman mühazirəsi

1987 - Beynəlxalq Gairdner Mükafatı, "Sinir hüceyrələrində öyrənmə və yaddaş mexanizmlərinin aydınlaşdırılmasına görə".

1988 - Biologiya Elmləri kateqoriyasında ABŞ Milli Elm Medalı, "Sadə öyrənmə və yaddaşa töhfə verən ilk hüceyrə və molekulyar mexanizmləri kəşf etdiyinə görə."

1988 - ABŞ Milli Elmlər Akademiyasının Elmi İcmal Mükafatı, "Öyrənmənin hüceyrə əsasının müasir öyrənilməsinə böyük təsir göstərən sadə sistemlərdə əldə edilən tapıntıları daha yüksək formalarda əldə edilənlərlə əlaqələndirdiyinə görə".

1988 - Jan-Lui-Signore-Preis

1988 - Pasarow mükafatı

1993 - Harvey Mükafatı, "Öyrənmə və yaddaşın hüceyrə və molekulyar əsaslarının izahına bənzərsiz və fundamental töhfələrinin tanınmasına görə."

1997 - Pour le Mérite für Wissenschaften und Künste

1997 - Ralf Cerard Mükafatı

1999 - Tibb üzrə Wolf Mükafatı, "Qısamüddətli yaddaşın uzunmüddətli formaya çevrildiyi orqanizm, hüceyrə və molekulyar mexanizmlərin aydınlaşdırılmasına görə."

2000 - Fiziologiya və ya Tibb üzrə Nobel Mükafatı (Arvid Carlsson və Paul Greengard ilə paylaşılır), "sinir sistemində siqnal ötürülməsi ilə bağlı kəşflərinə görə".

2000 - Tibb üzrə Heineken Mükafatı, "Öyrənmə prosesləri və yaddaşın altında yatan molekulyar mexanizmlər üzrə qabaqcıl tədqiqatına görə."

2005 - "Elm və İncəsənətə görə" Avstriya Fəxri Nişanı

2006 - Benjamin Franklin medalı

2006 - Los Angeles Times Kitab Mükafatı

2008 - Viktor Frankl Mükafatı

2008 - Vyananın fəxri vətəndaşı

2012 - Avstriyaya xidmətlərinə görə Şərəf ordeninin 2-ci dərəcəli Böyük Zabit Xaçı

2012 - Siyasi Kitab üzrə Bruno Kreyski Mükafatı

Erikin valideynləri müasir Ukrayna ərazisində anadan olublar: anası Kolomyada, atası Oleşko şəhərində (Lvov yaxınlığında). Erikin valideynləri 1923-cü ildə evləndilər. Atamın o vaxt öz oyuncaq mağazası var idi. Lakin 1938-ci ilin martında Avstriyanın Almaniya tərəfindən ilhaqından sonra yəhudilərin əmlakı müsadirə olundu - Erikin atası Herman Kandelin mağazası da istisna deyildi.

Doqquz yaşında Erik və onun on dörd yaşlı qardaşı Lüdviqin taleyinə Atlantik okeanını özləri keçmək tapşırılıb. 1939-cu ilin yazında Antverpendən Gerolstein gəmisində üzdülər. Mayın 11-də qardaşlar əmilərini ziyarət etmək üçün Bruklinə gəldilər. Daha sonra onların valideynləri də uğurla ABŞ-a çatdılar.

Babasının səyləri sayəsində Erik bütün yəhudi ənənələrinə başladı, buna görə də 1944-cü ildə məzun olduğu Flatbush Yeshiva-ya heç bir problem olmadan qəbul edildi. Daha sonra Erasmus Hall məktəbinə daxil olub, orta təhsilini burada alıb. Kandel Erasmus Hallda olarkən məktəb qəzetində idman köşə yazarı kimi çalışırdı. Ali təhsilini Harvard Universitetində alıb. 1952-ci ildə Nyu York Universitetinin Tibb Məktəbində təhsil almağa başladı. Təhsil alarkən gələcək həyat yoldaşı Denise Bystrin ilə tanış olur. Bu müddət ərzində o, Kolumbiya Universitetində Harri Qrundfestin laboratoriyasında da tədqiqatlar aparıb. 1962-ci ildə Aplysia californica mollyuskasını öyrənmək üçün Parisə getdi. Bu, onun gələcək taleyini müəyyənləşdirdi.

Dəniz mollyusku Aplysia'nın sinir sistemini bir model kimi istifadə edərək, o, sinaptik fəaliyyətdə dəyişikliklərin yaddaş mexanizminin əsasını təşkil etdiyini kəşf etdi. Qısamüddətli yaddaşın formalaşmasında sinapsda zülalın fosforilləşməsi mühüm rol oynayır. Uzunmüddətli yaddaşın formalaşması həm də zülal sintezində transformasiyalar tələb edir ki, bu da sinapsın forma və funksiyasında dəyişikliklərə səbəb olur. Verilmiş sinapsın hər iki neyronu həyəcanlandıqda onun sinaptik yarığında dəyişikliklər baş verməyə başlayır ki, bu da özlüyündə onların qısamüddətli yaddaşla əlaqəli olduğunu sübut etmir, baxmayaraq ki, onlar siqnalın sinapsdan keçməsinə təsir göstərir. Yaddaşdakı təsvir müsbət rəyin - özünü həyəcanlandırmanın köməyi ilə saxlanılırsa, o zaman sinapsdakı dəyişikliklər, əlbəttə ki, əlaqəni poza və bu təsviri söndürə bilər, lakin əksinə deyil.

Erik Kandel əvvəlcə məməlilərdə yaddaşın formalaşması mexanizmlərini öyrənməyə başladı, lakin onların sinir sistemi yaddaşın əsas proseslərini başa düşmək üçün çox çətin oldu. Alim daha sadə eksperimental modeldən - çoxu böyük (1 mm-ə qədər) olan 20 min neyrondan ibarət Aplysia sinir sistemindən istifadə etmək qərarına gəlib.

Erik Kandel sübut etdi ki, Apliziyada həm qısa, həm də uzunmüddətli yaddaş sinapsda “lokallaşdırılıb”; 90-cı illərdə siçanlar üzərində oxşar tədqiqatlar aparıb. Alim sübut edə bildi ki, mollyuskada aşkar edilən eyni yaddaş formalaşması məməlilərdə də var.

Erik Kandel insanlarda oxşar yaddaş mexanizmlərini kəşf etdi. Deyə bilərik ki, insan yaddaşı "sinapslarda lokallaşdırılmışdır" və sinaps funksiyasındakı dəyişikliklər müxtəlif yaddaş növlərinin formalaşması prosesində əsasdır. Yaddaşın sinapsın özündə lokallaşdırılmadığını, lakin bu sinapsın keçiriciliyi ilə müəyyən edildiyini söyləmək daha yaxşıdır. Yaddaş prosesinin bütün mürəkkəb kompleksini dərk etmək yolu hələ uzun olsa da, Erik Kandelin tədqiqatlarının nəticələri sonrakı elmi tədqiqatlar üçün əsas olmuşdur.

2000-ci ildə Erik Kandel, Arvid Karlsson və Pol Qrinqard ilə birlikdə "sinir sistemində siqnal ötürülməsi ilə bağlı kəşflərinə görə" Fiziologiya və Tibb üzrə Nobel Mükafatına layiq görüldü.

2000-ci ildə amerikalı nevroloq Erik Kandel, iki həmkarı Pol Qrinqard və Arvid Karlsson ilə birlikdə "sinir sistemində siqnal ötürülməsi ilə bağlı kəşflərinə görə" Fiziologiya və Tibb üzrə Nobel Mükafatını aldı.

“Korpus” nəşriyyatında rus dilində nəşr olunan “Yaddaş axtarışında” kitabında Kandel yaddaşın öyrənilməsinə həsr olunmuş həyatını və elmi fəaliyyətini ətraflı təsvir edir. Onilliklər boyu inkişafını müəyyən edən bu karyerada ən vacib məqam eksperiment üçün obyektin seçilməsi idi.

İdeal orqanizm

50-ci illərin sonunda hələ çox gənc alim olan Kandeli öyrənmə və yadda saxlama prosesinin bioloji əsasları məsələsi ən çox maraqlandırırdı. O, əmin idi ki, onları ayrı-ayrı hüceyrələr səviyyəsində öyrənmək, davranışın ən sadə formaları - reflekslərlə işləmək lazımdır.

Kandelə ideal orqanizmi tapmaq üçün altı ay lazım olub. Məməlilər uyğun deyildi - sinir sistemi çox mürəkkəb idi. Onurğasızlar arasından seçim etmək lazım idi. Lakin Kandelin həmkarları xərçəng, xərçəng, arı, milçək, qurd və ya ilbizlərlə təcrübə apararkən, o, özü üçün Aplysia mollyuskasını seçib.

Aplysia ilk dəfə antik dövrdə təsvir edilmiş, onu dəniz dovşanı adlandırmışdır (ürəksiz qulaqlı heyvana uzaqdan bənzədiyinə görə).

Bəzi qədim təbiətşünaslar Apliziyanı müqəddəs heyvan hesab edirdilər - onun təhlükəyə reaksiyası onları çox heyran edirdi: narahat olduqda, Aplysia mürəkkəbə bənzər parlaq bənövşəyi maye ifraz edir.

Kandel üçün bu, radikal instinktiv seçim idi. O zaman Apliziyanı hər ikisi Fransada yaşayan yalnız iki bioloq ətraflı tədqiq edirdi. Kandelin onların təcrübəsinə ehtiyacı olduğu üçün o, həmin vaxt uğurla işlədiyi ABŞ-dakı Milli Sağlamlıq İnstitutunu tərk edib başqa qitəyə köçməli oldu.

Amma qərar özünü doğrultdu. Fakt budur ki, Aplysia sinir sistemi sadədir və az sayda hüceyrədən ibarətdir. Üstəlik, hüceyrələr çox böyükdür - bəziləri hətta çılpaq gözlə də görünür. Beləliklə, alim mollyuskada bu və ya digər davranış formasını idarə edən bütün sinir dövrələri sisteminin xəritəsini çəkə bildi.

Kandel uzun illər öyrənmə və yaddaşın formalaşması prosesləri ilə bağlı mühüm tədqiqatlar apardığı bir obyekt tapdı:

Belə çıxır ki, Aplysia ilə eksperimental obyekt kimi işləmək sadəcə təəccüblü informativ deyil, həm də çox əyləncəlidir. Aplysia ilə araşdırmaya uyğun heyvan tapmaq ümidindən doğan ehtirasla başlayan münasibətim böyüyərək ciddi bir əlaqəyə çevrildi.

Bu yazıda biz Aplysianın tədqiqi nəticəsində əldə edilmiş neyrofizioloji nəzəriyyələrin əsas kəşfləri və eksperimental təsdiqləri haqqında danışacağıq.

Ən sadə davranış formaları belə təlimin təsiri altında dəyişir

Kandeli tamamilə məşhur rus fizioloqu İvan Petroviç Pavlovun davamçısı hesab etmək olar. Onun Aplysia ilə ilk təcrübələri Pavlovun təcrübələrinə bənzəyirdi - süni hiss stimullarının köməyi ilə Kandel mollyuskadan davranış dəyişikliklərinə nail olur. Yeganə fərq ondadır ki, məməlinin davranışı, hətta refleks də mollyuskadan qat-qat mürəkkəbdir - sadə orqanizmdə isə Kandel davranış dəyişikliklərinin fərdi sinir əlaqələri səviyyəsində baş verdiyini göstərə bilmişdir.

Aplysia qəlpələrdən istifadə edərək nəfəs alır və onları qorumaq üçün refleksiv şəkildə geri çəkir. Bütün Aplysiaslarda eyni neyronlar buna cavabdehdir. Belə görünür ki, belə sadə davranış sağlam orqanizmdə həmişə eynidir. Ancaq məlum oldu ki, bu belə deyil:

mollyuskun dərisinin səthinə təkrar toxunma ilə gill geri çəkilmə refleksinin amplitüdü tədricən azalır və refleksdə iştirak edən neyronlar arasındakı əlaqə zəifləyir - bu təsirdir. asılılıq;

həssaslığın artmasına səbəb olan elektrik şokları halında ( sensitizasiya) mollyuskada gilin geri çəkilmə refleksi gücləndi və neyronlar arasında əlaqə də artdı;

alternativ toxunuşlar və elektrik şokları (zəif və güclü qıcıqlanmalar), Kandel Aplysia-nın hər ikisinin birləşməsini təmin etdi - mollyuska hətta yüngül qıcıqlanma ilə də qəlpələrini güclü şəkildə geri çəkməyə başladı - bu klassikdir. şərti refleks.

Aplysia neyronları doqquz sinir düyünlərinə - qanqliyalara birləşir. Gill geri çəkilmə refleksi ilə əlaqəli reaksiyalar böyük qarın ganglionunda baş verir

Bu nə deməkdir? Mollyuska məməlilərdə, o cümlədən insanlarda öyrənməni xarakterizə edən mürəkkəb davranışların sadə davranış analoqlarına malikdir. Aplysia təcrübəmi xatırladım, və onun gill geri çəkilmə refleksi əvvəlki stimullaşdırmadan asılı olaraq fərqli işləyirdi.

Öyrənmə və yaddaş neyronlar arasındakı əlaqələrdəki dəyişikliklərdir

Bir mollyuskada gill geri çəkilmə refleksi tam olaraq necə işləyir? Aplysia-nın sadə quruluşu sayəsində Kandel bu reaksiyanın mexanizmini anlaya bildi. Məlum oldu ki, bunun üçün iki müxtəlif növ neyron cavabdehdir - stimullaşdırma zamanı fəaliyyət potensialının yarandığı sensor neyronlar və gilllərin geri çəkilməsinə səbəb olan cavab potensialının yarandığı motor neyronları.

Qıcıqlanmaya alışma və ya əksinə, həssaslığın artması nəticəsində sensor neyron və motor neyron arasında əlaqə dəyişdi - onlar arasında siqnal ötürülməsinin səmərəliliyi azaldı və ya artdı.

Canlılarda öyrənmə prosesi hər hansı bir xüsusi neyronda deyil, iki neyron arasında sabit əlaqə daxilində baş verir. Bu əlaqə, neyronların əlaqəsi adlanır sinaps.

Ən sadə formalarda öyrənmə əvvəlcədən müəyyən edilmiş əlaqələrdən ibarət geniş repertuardan seçir və bu əlaqələrin müəyyən bir hissəsinin gücünü dəyişdirir.

Erik Kandel, nevroloq, Nobel mükafatı laureatı

Jurnal məqaləsində Aplysia ilə aparılmış ilk təcrübələrin nəticələrini yekunlaşdıran Kandel vurğuladı ki, şərtli reflekslərin inkişaf etdirilməsi üsullarından istifadə davranış dəyişikliyinin daha mürəkkəb formalarını öyrənməyə imkan verə bilər. Və onun haqlı olduğu ortaya çıxdı.

Öyrənmə sinir sistemində fizioloji dəyişikliklərə səbəb olur

Yaddaşımız qısamüddətli və uzunmüddətli olaraq bölünür. Birincisi olduqca kiçik bir həcmə malikdir - bu, sonda, deyək ki, yarım dəqiqədə qəbul etdiyimiz və sonra rahatlıqla unutduğumuz şeydir. Xatırladıqlarımız uzunmüddətli yaddaşda saxlanılır və bunun üçün beyində yeni bir protein sintez olunur.

Ancaq göründüyü kimi, söhbət təkcə zülaldan getmir. Aplysia üzərində aparılan təcrübələr göstərmişdir ki, öyrənmə prosesi zamanı sinir sistemində sinir əlaqələrinin sayı dəyişir.

Uzunmüddətli yaddaş formalaşdıqda, neyronlar yeni sonluqlar yetişdirir, yeni əlaqələr əldə edir və köhnələrini gücləndirir. Əgər siz dəfələrlə sinir sistemini asılılıq yaradırsınızsa, o zaman neyronlar, əksinə, mövcud sonluqları geri çəkir və onların əlaqələri qeyri-aktiv olur.

Beləliklə, öyrənmə sinir sistemində daimi fizioloji dəyişikliklərə səbəb olur. Aplysia nümunəsindən istifadə edərək, belə görünürdü: təcrübə zamanı mollyusk eyni qüvvənin toxunuşlarına intensiv reaksiya verməyi öyrəndi və əvvəlcə yalnız qəlpələrini geri çəkirdisə, indi də mürəkkəbi buraxmağa başladı.

Bu o deməkdir ki, qıcıqlanmanın təsiri altında hiss neyronunun əlaqəsi təkcə qəlpələrə cavabdeh olan motor neyronla deyil, həm də mürəkkəb vəzinin motor neyronu ilə artmışdır. Aplysia toxunmağa qarşı gücləndirilmiş reaksiyanın yaddaşına sahib olduğundan, sensor neyron növbəti qıcıqlanma ilə bir anda iki motor neyronuna gücləndirilmiş siqnal verməyə başladı - və heyvan fərqli davranmağa başladı.

90-cı illərdə əvvəlcə meymunlarda, sonra insanlarda öyrənmə nəticəsində somatosensor korteksdə daimi dəyişiklikləri sənədləşdirən təcrübələr aparıldı.

Xüsusilə, skripkaçı və violonçel ifaçılarının simləri sıxdıqları sol əlin barmaqlarına cavabdeh olan korteksin sahəsi qeyri-musiqiçinin beynindən iki dəfə böyük olduğu aşkar edilmişdir. Bundan əlavə, uşaqlıqdan simli çalanların bu sahə yeniyetməlik və sonradan çalmağa başlayanlara nisbətən daha yaxşı inkişaf edir - beynimiz uşaqlıqda daha plastikdir. Yeri gəlmişkən, sağ əlin barmaqlarına cavabdeh olan sahə bu şəkildə inkişaf etmir, çünki onlar daha sadə bir işi yerinə yetirirlər - yayı tuturlar.

Neyrotransmitterlər yaddaşın formalaşmasına kömək edir

Kandelə görə, o və həmkarları Apliziyanı sinaptik əlaqələr səviyyəsində tədqiq etməklə, yalnız “elmi labirintin xarici dairələri vasitəsilə yol açırdılar”. Alimin yeni vəzifəsi bu sinaptik dəyişikliklərin molekulyar səviyyədə necə baş verdiyini dəqiq müəyyən etmək idi.

Təəssüf ki, bu qısa məqalənin formatı tədqiqatın nəticələrini ətraflı izah etməyə imkan vermir. Yadda saxlama mexanizminin sxematik təsviri belə çətin görünür:

Əslində, bu sxem son akkord idi, bundan sonra Kandelə və onun həmkarlarına Nobel mükafatının verilməsi məsələsi bitmiş sövdələşmə oldu.

Çox sadələşdirmək üçün deyə bilərik ki, yeni təcrübələr sayəsində yaddaşın formalaşması prosesində üçüncü iştirakçı - modulator interneyron aşkar edilmişdir. O, vurğulayır serotonin- beynin nahiyələrinə sakitləşdirici təsiri ilə xalq arasında “xoşbəxtlik hormonu” kimi tanınan nörotransmitter. Aplysia da serotoninə malikdir və onun köməyi ilə əvvəllər haqqında danışdığımız sensor və motor neyronları arasında sinaptik əlaqənin güclənməsi baş verir.

Molekulyar səviyyədə sxemin qalan hissəsi təxminən aşağıdakı kimidir. Həssas neyronun sonu tənzimləyici bir proteini aktivləşdirən bir siqnal maddəsi istehsal edir - protein kinaz A. Bu protein başqa bir neyrotransmitterin sərbəst buraxılması üçün şərait yaradır - qlutamat, beynimizdə stimullaşdırıcı təsir göstərir. Bu reaksiya aktiv olsa da, biz (əziz Aplysia kimi) qısamüddətli yaddaş effekti yaşayırıq.

Reaksiya davamlı olaraq təkrar edildikdə (məsələn, Aplysia-da daimi qıcıqlanma) protein kinaz A çox bol olur və həssas neyronun nüvəsinə nüfuz edir. Bununla yaddaşın formalaşmasının son vacib elementi aktivləşir - CREB proteini. Bu protein gen ifadəsini tənzimləyir və sinir hüceyrələrinin quruluşunu dəyişdirir genetik səviyyədə. Davranışda və uzunmüddətli yaddaşda dəyişiklikləri təmin edən yeni sinir sonlarının böyüməsi burada baş verir.

Təcrübələr zamanı alimlər CREB zülalının işini blokladılar və təkcə bu, uzunmüddətli yaddaşın formalaşmasının qarşısını almaq üçün kifayət idi, qısamüddətli yaddaş isə əvvəlki kimi işləyirdi.

Təkrarlanan sarsıntılar Aplysia üçün vacib təcrübədir, necə ki, pianoda ifa etməyi öyrənmək və ya fransız fellərinin birləşməsini öyrənmək bizim üçün mühüm təcrübə ola bilər: təkrarlama öyrənmənin anasıdır, çünki uzunmüddətli yaddaş üçün lazımdır.

Erik Kandel, nevroloq, Nobel mükafatı laureatı

Təbii ki, Kandel vurğulayır ki, bu prinsipdə çoxlu istisnalar var. Məsələn, travmatik və ya qeyri-adi emosional təcrübə adi nümunədən yan keçməyə və xatirələrin bütün şəklini tez bir zamanda yazmağa imkan verir.

Bir sirr: bu, bədənin gen ifadəsini boğmaq üçün mexanizmləri söndürən və genetik dəyişikliklərin daha sürətli baş verməsini təmin edən zülallara sahib olması səbəbindən baş verir. Ancaq bu barədə daha çox, bəlkə də, növbəti dəfə.

Arvid Karlsson.

Pol Qrinqard.

Erik Kandel.

Sinaptik lövhənin quruluşu - iki neyron arasındakı əlaqə.

Aplysia molluskunun sinir sistemi cəmi 20 min neyrondan ibarətdir, buna görə də yaddaş proseslərini öyrənmək rahatdır.

2000-ci il üçün Fiziologiya və Tibb üzrə Nobel Mükafatı İsveçə verildi Arvid Karlsson və amerikalılar Pol Qrinqard Və Erik Kandel. Onların işi siqnalların sinir sistemində bir neyrondan digərinə necə ötürüldüyünü anlamağa imkan verdi. Bu proses onların təmas nöqtələrində - sözdə sinapslarda baş verir. Bir neyronun uzun prosesi digərinin bədənində bir uzantı ilə başa çatır - vasitəçi maddələrin daim istehsal olunduğu lövhə. Proses boyunca sinir siqnalı gəldikdə, mikroskopik veziküllərdə toplanan bu maddələr lövhə ilə qəbuledici neyron arasındakı boşluğa buraxılır və sonuncunun membranında ionlar üçün kanallar açılır. İonların axını sinir impulsunun mahiyyəti olan neyronun daxili hissəsi ilə ətraf mühit arasında başlayır.

Göteborq Universitetinin Farmakologiya departamentində çalışan Arvid Karlsson, dopaminin beyin funksiyası üçün vacib bir vasitəçi olduğunu kəşf etdi (tədqiqatdan əvvəl dopaminin bədəndə yalnız istehsal üçün yarı bitmiş məhsul kimi istifadə edildiyinə inanılırdı. başqa bir məlum vasitəçinin - norepinefrin). Bu kəşf Parkinson xəstəliyi kimi beyində dofamin istehsalının qeyri-kafi olması ilə bağlı sinir xəstəliklərinin müalicəsi üçün dərman preparatlarının hazırlanmasına imkan verdi.

Nyu Yorkdakı Rokfeller Universitetinin əməkdaşı Pol Qrinqard vasitəçilərdən istifadə edərək sinir impulsunun sinaps vasitəsilə ötürülməsi prosesinin təfərrüatlarını açıqlayıb. O göstərdi ki, dopaminin sinaptik yarığa daxil olması başqa bir vasitəçinin - siklik adenozin monofosfatın konsentrasiyasının artmasına səbəb olur və bu da öz növbəsində müəyyən zülalların molekullarına fosfat qruplarını bağlamaq olan xüsusi bir fermenti aktivləşdirir. fosforilat zülalları). Neyron membranındakı ion kanalları xüsusi zülaldan hazırlanmış tıxaclarla bağlanır. Fosfat bu zülalın molekullarına yapışdıqda, onların forması dəyişir və tıxaclarda ionların hərəkətinə imkan verən dəliklər əmələ gəlir. Məlum oldu ki, sinir hüceyrəsindəki bir çox digər proseslər zülalların fosforilasiyası və defosforilasiyası vasitəsilə dəqiq idarə olunur.

Kolumbiya Universitetində (ABŞ) işləyən Avstriya əsilli Erik Kandel tropik dəniz mollyusku Aplysia-nın yaddaşını öyrənərək, Qrinqardın kəşf etdiyi ionların membran vasitəsilə hərəkətini idarə edən zülalların fosforlaşma mexanizminin də iştirak etdiyini kəşf etdi. yaddaşın formalaşması. Sonradan Kandel göstərdi ki, qısamüddətli yaddaş fosfat əlavə edildikdə zülalların formasının dəyişməsinə, uzunmüddətli yaddaş isə yeni zülalların sintezinə əsaslanır. Erik Kandel bu yaxınlarda öz kəşfləri əsasında yaddaşı yaxşılaşdıran dərmanlar hazırlayacaq əczaçılıq şirkəti yaradıb.

Fizika üzrə Nobel mükafatı laureatları haqqında - Z. İ. Alferov, T. Kroemer və D.-S. Kilbi - "Elm və həyat" jurnalının 2000-ci il, No 12-də oxumaq olar.