Компенсаторные процессы, обеспечивающие сохранение временной связи и памяти

После повреждения различных структур ЦНС воз­никают нарушения поведения, которые постепенно восстанавливаются. Это восстановление может быть не полным, но достаточно эффективным и при посто­янной тренировке достигает такого высокого уровня, что без специальных провокационных методов откло­нения не выявляются.

Видимо, в основе компенсаторных процессов выс­шей нервной деятельности лежит описанный М.Н. Ли­вановым феномен, который заключается в том, что при обучении повышается сходство состояний мно­жества структур головного мозга.

Так, при образовании пищедобывательного услов­ного рефлекса у обезьян изменяется активность: пре- и постцентральной, слуховой, зрительной, ассоциа­тивной теменной, нижневисочной коры, зубчатой фасции, мозжечка, хвостатого ядра, скорлупы, блед­ного шара, подушки, ретикулярной формации.

В этих структурах в динамике выработки пищево­го условного рефлекса можно зарегистрировать посте­пенное формирование специфического вызванного потенциала с наличием в нем поздней позитивной волны. При упроченном рефлексе эта позитивная вол­на регистрируется только в структурах, непосредствен­но заинтересованных в реализации рефлекса. Однако в тех случаях, когда возникали затруднения в функ­ционировании зоны восприятия сигнала или зоны его реализации, поздняя позитивная волна вновь возникала во множествах отведении. Следовательно, ком­пенсация обеспечивалась всей системой, которая была задействована при обучении.

Таким образом, следы памяти фиксируются не толь­ко в структурах, заинтересованных в восприятии и реализации ответной реакции на сигнал, но и в дру­гих структурах, участвующих в формировании вре­менной связи. В случае патологии эти структуры спо­собны замещать друг друга и обеспечивать нормаль­ную реализацию условного рефлекса.

Однако в компенсации нарушений функций вре­менной связи лежат и другие механизмы. Так, извес­тно, что один и тот же нейрон коры может участво­вать в реализации условного рефлекса при разных видах подкрепления, т.е. полифункциональность ней­рона позволяет компенсировать дисфункции, возни­кающие при использовании других путей нервной системы.

Наконец, компенсация нарушений условнорефлекторных процессов может обеспечиваться установле­нием новых межцентральных отношений между кор­ковыми структурами, корой и подкорковыми образованьями. Новые межцентральные отношения возни­кают и в случае повреждения различных образова­ний лимбической системы. Так, одновременное, однополушарное повреждение дорсальных и вентраль­ных областей гиппокампа, ядер медиальной области перегородки, базолатеральной части миндалины, ядер задней и латеральной частей гипоталамуса вызывает только кратковременное, до двух недель, специфи­ческое, для отдельной из названных структур, нару­шение условнорефлекторной деятельности.

В тех случаях, когда на стороне повреждения лим­бической структуры одновременно функционально выключалась кора больших полушарий головного мозга, нарушения условнорефлекторной деятельнос­ти сохранялись длительно. Следовательно, наиболее оптимально компенсаторные механизмы условнорефлекторных процессов реализуются с участием коры головного мозга.

Наиболее успешно проявляется компенсация на­рушений высшей нервной деятельности за счет межполушарных связей при повреждении отдельных об­ластей коры мозга после выработки условного реф­лекса.

Экспериментальная проверка такого рода компен­сации может быть продемонстрирована следующими опытами. У кошки вырабатывается оборонительный условный рефлекс удара лапой по мишени. Условным сигналом служит световое раздражение, безусловным подкреплением — электрокожное раздражение. Удар лапой по мишени прекращает болевое раздражение или предупреждает его. После упрочения такого реф­лекса удаляется сенсомоторная кора одного полуша­рия, или точно так же удаляется в одном полушарии, но только зрительная кора.

Повреждение сенсомоторной коры, как правило, приводит к незавершенности двигательной реакции на сигнал, неточности реакции, появлению некоординированных движений в ответ на сигнальный стимул.

Повреждение зрительной коры приводит к тому, что кошка на сигнал реагирует, но промахивается при попытке ударить по мишени. Такие нарушения после повреждения сенсомоторной или зрительной коры регистрируются не более двух недель. Спустя этот срок условнорефлекторная деятельность животных прак­тически полностью восстанавливается.

Для того чтобы убедиться в том, что эта компенса­ция обусловлена межполушарными механизмами, после восстановления условнорефлекторной деятельности у животных рассекают мозолистое тело, разоб­щая тем самым корковые межполушарные связи.

Рассечение мозолистого тела восстанавливает дис­функции условнорефлекторного поведения — именно того характера, которые возникают на начальных эта­пах после удаления коры в одном из полушарий.

Такие эксперименты показывают прямую зависи­мость компенсации дефицита корковой функции от межполушарных связей. Эти связи формируют новую систему между интактным полушарием и рассеянны­ми элементами коры, полисенсорными нейронами поврежденного полушария, что позволяет компенси­ровать нарушенную функцию.

Помимо отмеченного пути компенсации через меж­полушарные корковые связи, мозг имеет и другие возможности компенсации условнорефлекторного по­ведения. Так, если затруднено выполнение движения одной конечностью, нужная реакция может быть выполнена другой.

Следовательно, компенсаторные механизмы условнорефлекторной деятельности позволяют, организовал поведенческую реакцию различными путями. Особенно легко это осуществляется, когда страдает выходная структура коры, которая первоначально была обучена этой функции.

Такой путь компенсации обеспечивается, прежде всего, перестройками активности в симметричном относительно повреждения пункте коры другого полушария. В норме стимуляция коры вызывает в симметричном участке локальную активацию нейронов. Вокруг этой зоны формируется тормозное окружение, как правило, в два раза большей площади. После повреждения участка коры в симметричном ему пункт увеличивается число фоновоактивных нейронов, число полисенсорных нейронов, растет средняя частот, разрядов нейронов. Такая реакция коры свидетель­ствует о том, что у нее появляются большие возмож­ности участвовать в процессах компенсации.

Значительную роль в компенсации процессов выс­шей нервной деятельности играют структурыассо­циативной системы мозга.

К таким системам следует отнести ассоциативные ретикулярные образования ствола мозга, ассоциатив­ные ядра таламуса, ассоциативные поля области коры мозга и ассоциативные структуры проекционных зон коры мозга. У человека ассоциативные области мозга являются доминирующими по размерам.

В исследованиях на животных было показано, что разрушение задней доли гипофиза или всего гипофи­за нарушало условнорефлекторную деятельность. Это нарушение устранялось введением вытяжек из гипо­физа или вазопрессина, интермедина, АКТГ. Систе­матическое введение вазопрессина полностью восста­навливало условнорефлекторную деятельность. У интактных животных вазопрессин ускорял образова­ние временной связи. У животных с депрессией неостриатума, вызывающей нарушения выработки и вос­произведение ранее закрепленных выработанных ус­ловных рефлексов, введение вазопрессина также восстанавливает нормальную условнорефлекторную деятельность.

Оказалось также, что вазопрессин оптимизирует условнорефлекторное, сексуальное поведение. Например, условнорефлекторная побежка крысы самца к самке по лабиринту при введении вазопрессина вырабатыва­лась намного быстрее, чем в обычных условиях.

Вазопрессин вызывает разные эффекты в зависи­мости от способа введения. Подкожная инъекция нор­мализует водно-солевой обмен, не сказываясь на условнорефлекторной деятельности. Введение этого же препарата непосредственно в желудочки мозга устра­няет нарушения обучения и памяти и не влияет на процессы водно-солевого обмена.

Точно так же окситоцин при подкожном его введе­нии оказывает тормозное влияние на условнорефлек­торную деятельность, а введение его в желудочки мозга улучшает долгосрочную память, облегчает об­разование рефлексов.

Вазопрессин ухудшает кратковременную память и улучшает долгосрочную. Введение этого вещества пе­ред началом обучения затрудняет запоминание, или вообще делает обучение невозможным. Инъекция этого же препарата после обучения облегчает воспроизве­дение следов памяти.

В настоящее время существует представление, что вазопрессин участвует в регуляции процессов запо­минания и воспроизведения, а окситоцин в процес­сах забывания. Применение вазопрессина, как уже говорилось, улучшает процессы памяти и условно-рефлекторной деятельности, но и активная условно-рефлекторная деятельность увеличивает концентра­цию вазопрессина в крови в мозгу.

Следовательно, чем более активно мозг вовлекает­ся в условнорефлекторный процесс, тем больше в нем вазопрессина и тем успешнее процессы сохранения новых временных связей. Особенно это важно при деструктивных процессах в ЦНС, так как в это время возможно формирование новых временных связей, компенсирующих развивающуюся патологию.

Введение вазопрессина снижает зависимость жи­вотных от наркотиков, инъекция антител к вазопрессину увеличивает потребление наркотиков.

У человека интраназальное введение вазопрессина улучшает внимание, память, умственную работоспособ­ность, различные виды интеллектуальной деятельности.