Нейротон. Занимательные истории о нервном импульсе

Проблема на сегодняшний день в том, что у любого позвоночного животного десятки миллиардов нейронов, а каждый нейрон образует ещё дополнительно до десяти тысяч связей с соседями. При обучении в памяти, возможно, меняется только несколько тысяч связей из этих триллионов. Отследить или целенаправленно изменить конкретную синаптическую связь на сегодняшний день невозможно.

В ходе дальнейших исследований молекулярных механизмов памяти оказалось, что в процессе памяти участвует не одна молекула, а целое семейство сходных молекул. И они участвуют в разных формах памяти и с вовлечением разных медиаторов. Но суть остаётся та же: есть белковые молекулы, увеличение количества которых в совершенно определённой части нервной клетки вызывает надолго изменение эффективности работы синапса. [68]

Есть и другие возможные кандидаты в «молекулы памяти» – прионоподобные белки. Как и прионы, они имеют две конформации – нормальную и патологическую, причём стоит только одной молекуле прионоподобного белка перейти в патологическую конформацию, как все соседние молекулы такого белка сразу же тоже эту конформацию приобретают. Но в отличие от прионов, у прионоподобных белков патологическая конформация не приносит вреда клетке – просто, раз в неё перейдя, прионоподобные белки так навсегда в ней и остаются. Такой конформационный переход выглядит очень соблазнительно для нейрофизиолога, занимающегося молекулярными механизмами памяти: ведь переход прионоподобного белка в новую конформацию может как раз и обеспечивать запоминание, то есть навсегда метить запомнившие что-либо синапсы. Определённые подтверждения того, что прионоподобные белки действительно имеют отношение к памяти, уже получены (Amitabha Majumdar et al., 2012. Critical Role of Amyloid-like Oligomers of Drosophila Orb2 in the Persistence of Memory). При этом интересно, что некоторые молекулярные каскады таких прионоподобных белков, судя по всему, связаны с деятельностью PKMζ – то есть PKMζ, и прионоподобные белки могут оказаться звеньями одной цепи, обеспечивающей память.

Однако не всё так однозначно. Некоторые данные откровенно противоречат такой жёстко определённой роли PKMζ в процессах запоминания.

Весьма авторитетные противники гипотезы утверждают, что блокаторы белка PKMζ помимо него блокировали что-то ещё, и именно это «что-то» и было связано с памятью. То есть вопрос о причастности PKMζ к формированию памяти пока остаётся открытым.

Пока же вопрос технологии запоминания остаётся на уровне гипотез и дискуссий, ничто не мешает и нам пофантазировать или, если хотите, повыдвигать гипотезы.

1См. главу Биохимический перенос памяти

Просто гипотеза

Пусть у нас есть нервная волна, бегущая по аксону – нейротон. Возможно, этот нейротон есть солитон, а может – ударная волна, в любом случае, его поведение подчиняется законам гидродинамики. Тогда возникает вопрос – что происходит с такой волной, распространяющейся в упругой трубе (аксоне), соединённой с неким объёмом – резонатором (телом клетки).

Возможна ли какая-то согласованность трубы, волны и резонатора? Если ответ – ДА, то, возможно, изменение свойств «резонатора» и есть способ хранения информации нервной клеткой. Фантастика? А может не такая уж и фантастика.

Замечу, что сома (тело) нервной клетки совсем необязательно должна изменять свой размер или форму. Пример. Есть такой древний музыкальный инструмент – сосудообразная флейта 

– флейта, корпус которой имеет сосудообразную форму, в отличие от большинства других духовых инструментов, выполненных в виде трубки. Сосудообразные флейты распространены у многих народов мира.

В нашем исследовании я бы выделил одну, наиболее современную и совершенную флейту – окарину. Окари́на (итал. ocarina – гусёнок) – изобретена в 1853 году итальянским мастером Джузеппе Донати. Корпус в виде головы гуся с 10 пальцевыми отверстиями 8 сверху и 2 снизу. Диапазон октава + кварта, звукоряд хроматический. Окарина появилась в результате преобразования простой сосудообразной флейты, распространившейся в Европе к середине XIX века и использовавшейся в качестве детской игрушки.

Рисунок 64 Флейта окарина

Примечательно в этих музыкальных инструментах – то, что они способны менять свои акустические свойства, не изменяя объёма, а только открывая и закрывая отверстия в корпусе. Я не утверждаю, что именно по такому принципу могут храниться биты информации в нейроне. Но, что-то в этом есть. Тем более что других предположений на сегодняшний день не много.

И совсем уж смелое предположение. Если допустить, что нейрон принципиально подобен окарине, и количество бит информации зависит от количества дендритов. Да это же просто невообразимый объём информации, несоизмеримо превосходящий все современные предположения.

История будущего. Заключение

Эта история, как и любая другая, начинается в прошлом.