Чтение мыслей, субстрат памяти. Неврологические мишени при заболеваниях

Чтение мыслей представляется интригующим, но мышление - это лишь один их психических процессов, представляющий из себя обобщенное и опосредованное познаниереальности путем установления связей между объектами и явлениями. Мышление происходит на основе имеющейся информации, а, следовательно, невозможно без памяти, которая может быть, как врожденной, так и приобретенной. «Обучение - это приобретение знания о мире. Память – сохранение этого знания.» (E. R. Kandel, J. H. Schwartz «Principles of neural science», 2000 McGrow-Hill New York.) Мыслительные процессы могут происходить в сознании или бессознательно.

Не существует единственно верного определения сознания, но я воспользуюсь следующим из лекции д.мн.профессора кафедры психиатрии РязГМУ. А. В Меринова. Сознание – это нависшая степень отражения объективной реальности, заключающаяся в интеграции всех психических функций в единое цело так, что обладатель сознания способен различать череду событий окружающего мира и свое «Я» в этом мире. Из вышесказанного следует, что для чтения мыслей необходимо разобраться в природе этих процессов, что является большой научной и философской проблемой. Для дальнейшего размышления дадим определение, классификацию и рассмотрим механизмы разных форм памяти.

Память – это психический процесс заключающийся в фиксации, сохранении и воспроизведении накопленной информации. Классификация памяти по продолжительности сохранения материала.

Мгновенная память – удержание точной и полной картины только что воспринятого органами чувств. Кратковременная память - компонент памяти человека, в который информация поступает из сенсорной памяти, после обработки процессами восприятия, и из долговременной памяти, с помощью процессов целенаправленного и непроизвольного вспоминания, позволяющий удерживать на короткое время небольшое количество информации в состоянии, пригодном для непосредственного использования сознанием. Молекулярные механизмы данного явления заключаются в реверберации нервных импульсов в коре головного мозга, накоплении ионов кальция в терминалях аксонов нейронов вследствие их возбуждения (изменившийся заряд мембраны нейрона достигает его терминали, что приводит к открытию потенциал-зависимых кальциевых каналов, увеличению концентрации ионов кальция, необходимых для полимеризации тубулина и транспортировке по нему сократительными белками везикул с нейромедиаторами и их секреции в синаптическую щель, что приводит к циркуляции активирующих импульсов. Перемещение внимания от объекта кратковременной памяти приводит к уменьшению концентрации кальция в терминали аксона и прекращению нейротрансмиссии.) (приложение №1)

Оперативная память - это тип памяти, с помощью которого человек способен сохранять в уме информацию, с которой работает. Она также позволяет комбинировать информацию, полученную от органов восприятия, с долговременной и кратковременной памятью. Механизм заключается в том, что большая часть натриевых каналов, которые кооперированы с глутаматным рецептором и открываются при взаимодействии рецептора с медиатором, находится в инактивированном состоянии. Инактивация обусловлена наличием иона магния в канале – магниевая пробка. При выделении небольшого количества медиатора развивается возбуждающий постсинаптический небольшой амплитуды. Многократное возбуждение пресинаптической мембраны приводит к увеличению числа молекул медиатора. Как только на постсинаптической мембране возникает потенциал действия (на уровне организма это поведенческая реакция), происходит освобождение инактивированных каналов от ионов магния, открываются новые глутаматные возбуждающие рецепторы. Следовательно, эффективность данного синапса увеличивается во много раз. Возвращение магниевых пробок происходит очень медленно, в течение нескольких часов и даже суток. (Приложение №2)

Долговременная память – это тип памяти, обеспечивающий продолжительное удержание знаний , а также сохранение навыков и умений, характеризующихся большим объёмом информации. Механизмы этого типа связаны с активацией различных генов, синтезом белка, изменениями в контактах нейронов. Долговременная память подразделяется на эпизодическую (события из жизни человека) и семантическую (общие знания о мире). (приложение №3) Классификация памяти по характеру психической активности: 1) Двигательная 2) Образная 3)Эмоциональная 4) Словесно-логическая. Классификация памяти по характеру целей деятельности: 1) Непроизвольная память - это запоминание и воспроизведение, в котором отсутствует специальная цель что-то запомнить или припомнить. 2) Произвольная память - это установка на необходимость запомнить важные сведения, знания и воспроизвести их в нужный момент. Классификация памяти по ведущему анализатору: 1) Слуховая 2)Зрительная 3) Обонятельная … Некоторые виды памяти, например долговременная, структурно представляют из себя сумму нескольких ее форм. (1. Под редакцией Н. Бера и Н Фротшера «Топический диагноз по Питеру Дусу.» 2. Стивен М. Стал «Основы психофармакологии.» 3. В. В. Нуркова, Н. Б. Березанская «Общая психолгия.»)

На сегодняшний день существует модель хранения информации в нервной системе на клеточном и мозговом уровнях. На клеточном уровне модель выглядит следующим образом (рассмотрены клеточные механизмы без описания изменений на мозговом уровне, т. к. в условии задачи требуется описать молекулярные механизмы): Сенсорный сигнал попадает на афферентные нейроны, а далее на вставочные и т.д, что приводит к их возбуждению. Возбуждение нейронов при новизне информации приводит к активации различных клеточных путей, что приводит к активации ранних генов, таких как c-fos и c-jun, определяющих активность поздних генов и последующий синтез белка. Эти белки транспортируются в синапсы, которые были простимулированы, что приводило к электрохимическим изменениям белков (механизмы кратковременной и оперативной памяти) и праймированиию данного синапса, для фиксации эффекторных белков поздних генов. Это приводит к неврологическим изменениям и ассоциациям нейронных ансамблей, хранящим информацию. Модель неокончательна. Не известно какое место занимают прионные белки, эпигенетические изменения, ... в формировании памяти. (Приложение №3) (1. FLEXNER, J. B. Memory in mice as affected by intracerebral puromycin / J. B. FLEXNER, L. B. FLEXNER, E. STELLAR. — Текст : непосредственный // Science . — 1963.; 2. Н. Е. Малеева и соавт. Анализ экспрессии протоонкогена с-fos в коре головного мозга крыс при обучении 1989; 3. W. Tischmeyer et. Al. Accumulation of c-fos m RNA in rat hippocampus during acquisition of brightness discrimination. Behav. Neural Biol. 1991; 4. Frey and Morris 1997 «гипотеза синаптических ярлыков; 5. Mapping Molecular Memory: Navigating the Cellular Pathways of Learning 2012)

Теперь определимся с понятием мышление и с тем, что же мы хотим прочитать. Мышление – это психический процесс обобщеного и опосредованного познания реальности,зключающийсяв отражении связей между объектами и явлениями, основной функцией которого является переход от незнания к новому знанию. Оно опирается на законы логики и включает различные мыслительные операции: сравнение, анализ, синтез, обобщение, абстракция. Существует несколько классификаций мышления, но мы рассмотрим лишь классификацию по форме исходных условий для решения задачи. 1) Наглядно-действенное мышление заключается в вербальном преобразовании. 2) Наглядно-образное мышление заключается в оперировании образами и представлениями. 3) Абстрактно-логическое мышление заключается в логических операциях с понятиями.

Физиологической основой мышления является многообразие возникающих ассоциаций между ансамблями нервных клеток. Мышление неразрывно связано с речью. «Мысль – это речь минус звук.» Существует уникальный для мозга человека генератор – это речевой круг, контур передачи информации от сенсоров слуха и внутримышечной чувствительности к областям-анализаторам речи коры мозга, затем к областям воспроизведения речи, далее к мышцам речевого аппарата, и в свою очередь работа речевого аппарата активизирует определённые сенсорные системы, причём в процессе циркуляции информации происходит её постоянная модификация. (приложение №4).Стоит обратить внимание, что речь является средством выражения мышления, однако само мышление может существовать при отсуствии, утрате, или нарушениях речи. Таким образом мышление в первом приближении представляется циркулирующими электрическими импульсами между ансамблями нейронов, отражающих хранящуюся в них информацию. Следует отметить, что любые абстрактные понятия в нашей памяти образуются из чувственного опыта. (приложение №5) Также для дальнейших рассуждений следует помнить о паттернах, в том числе идеаторных и поведенческих, возникающих в нервной системе. За разные виды мышления ответственны разные участки головного мозга. (1. Под редакцией Н. Бера и Н Фротшера «Топический диагноз по Питеру Дусу.» 2. Стивен М. Стал «Основы психофармакологии.» 3. В. В. Нуркова, Н. Б. Березанская «Общая психолгия.»)

Так что же мы собираемся читать? На мой взгляд, для прочтения мыслей необходимо топически определить нервные ансамбли, которым соответствуют понятия или иные формы информации необходимые для конкретного и, на ранних этапах, заранее известного мыслительного процесса, то есть необходимо определить исходные данные для мышления. Это представляет трудность, т.к. нейронные ансамбли, хранящие условно одинаковую объективную информацию, будут индивидуальны для каждого человека, т.к. их формирование связано с субъективно разным чувственным опытом. Картирование, гипотетически, может быть осуществлено введением аминокислот, меченных радиоактивными изотопами, и последующим ПЭТ КТ, обнаруживающим нейроны с активно идущим синтезом белка, при намеренном создании следа памяти (заучивание определенных новых понятий необходимых для заготовленного мыслительного процесса). Далее необходимо различными методами и максимально полно зарегистрировать электрическую активность головного мозга (ЭЭГ+фМРТ, данные с имплантированных электродов и т.д.) так, чтобы было возможно проследить путь импульсов между этими ансамблями, что гипотетически позволит определить простейшие мысли.

Также представляется возможным определение мыслительных и поведенческих паттернов индивида с дальнейшим поиском их локализации в мозге, что уже, вероятно, позволит нам увидеть протекание заранее известных мыслей. Электрофизиологическую картину некоторого мышления следует примерить на модель теории функциональных систем П.К. Анохина. (приложение №6)

К тому же необходимо предположить наличие и попробовать обнаружить в мозге, вероятно на микроуровне, материальную основу реализации логических операций.

«Чтение мыслей» в определенном смысле реально уже сегодня. Детектор лжи позволяет не очень достоверно убедиться в правдивости ответов респондента. Высокотехнологичные протезы способны считать результат нашего намерения о движении с электрической активности периферических нервов.

Существуют сомнительные, неоднозначеные результаты,с анализом ЭЭГ с последующим распознавание фонем и некоторых слов, распознавание эмоций, предсказание движения и предсказание результата «камень-ножницы-бумага» путем регистрации электрической активности зоны Брока,которые могут требовать философсой интепретации. (1. «60 Minutes' video: Tech that reads your mind» 2. «Invariance of brain-wave representations of simple visual images and their names.» 3. Silent Speech BCI - An investigation for practical problems.)

На сегодняшний день невозможно полноценное чтение мыслей человека и других животных. Это сложная проблема диктуется малой детализаций электрической активности мозга, недостаточной совершенностью моделей мыслительных процессов, биологическими, техническими, этическими и философскими проблемами.

Стимуляция мишени – воздействие электродами на мозговые мишени.

1. Дискинезии и дистонии (фокальные как отдельные нозологические единицы: блефароспазм, спастическая кривошея, дистония стопы, писчий спазм, оромандибулярная дистония, спастическая дисфония; так и торсионная дистония).

Мишень - внутренний сегмент бледного шара.

2. Различные виды тремора (эссенциальный тремор, дистонический тремор, мозжечковый тремор, рубральный тремор Холмса, ортостатический тремор и др.) и мышечная ригидность

Мишень - вентральное промежуточное ядро таламуса.

3. Болезнь Паркинсона, смешанная форма.

Мишень - ядро Льюиса; внутренний сегмент бледного шара; ядра таламуса.

4. Паркинсонический тремор при дрожательной форме болезни Паркинсона.

Мишень - вентро-латеральные ядра таламуса (Vim), неопределенная зона/zona incerta (Zi).

5. Леводопа-индуцированные дискинезии на фоне лечения болезни Паркинсона (особенно при акинетико-ригидной форме), деменции с тельцами Леви, кортикобазальной дегенерации и некоторых других.

Мишень - внутренний сегмент бледного шара (паллидарная глубокая стимуляция мозга).

6. Первичный писчий тремор.

Мишень - вентральное ядро таламуса.

7. Идиопатические и вторичные дистонии с преобладанием дистонического тремора.

Мишень - внутренний сегмент бледного шара.

8. Идиопатические и вторичные дистонии с преобладанием тонических форм этих дистоний.

Мишень - вентральное ядро таламуса.

9. Хронические болевые синдромы.

Мишень - различные зоны моторной коры (для каждого пациента определяются индивидуально).

10 .При болезни Паркинсона: (Приложение №7)

1) Глубокая стимуляция мозга (DBS) бледного внутреннего шара уменьшает неконтролируемые дрожательные движения, называемые дискинезиями. Это позволяет пациенту принимать достаточное количество лекарств (особенно леводопы), что приводит к лучшему контролю симптомов.

2) DBS субталамического ядра непосредственно уменьшает симптомы болезни Паркинсона. Это позволяет снизить дозу антипаркинсонических препаратов.

3) DBS PPN может помочь при остановке походки, в то время как DBS таламуса может помочь при треморе. Эти цели обычно не используются.

10. Эпилепсия.

Мишень - центромедиальное ядро таламуса и др. А также применяется стимуляция блуждающего нерва.

11. Синдром Туретта.

Мишень - передний отдел бледного шара; лимбические части ядер лимбической нейронной петли.

Точный механизм действия DBS неизвестен. Различные гипотезы пытаются объяснить механизмы DBS:

1. Блокада деполяризации: электрические токи блокируют выход нейронов в месте расположения электрода или вблизи него.

2. Синаптическое торможение: это вызывает косвенную регуляцию выхода нейронов путем активации аксонных терминалов с синаптическими соединениями с нейронами вблизи стимулирующего электрода.

3. Десинхронизация аномальной колебательной активности нейронов

4. Антидромная активация либо активирует / блокирует удаленные нейроны, либо блокирует медленные аксоны.

DBS представляет собой прогресс по сравнению с предыдущими методами лечения, которые включали паллидотомию (то есть хирургическую абляцию бледного шара) или таламотомию (то есть хирургическую абляцию таламуса). Вместо этого тонкий провод с несколькими электродами имплантируется в бледный шар, вентральное промежуточное таламическое ядро или субталамическое ядро, и в терапевтических целях используются электрические импульсы. Провод от имплантата протягивается к нейростимулятору под кожей в области груди.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: