Типы высшей нервной деятельности

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПАМЯТИ. Типы высшей нервной  деятельности 

 
В формировании и осуществлении  высших функций мозга очень важное значение имеет общебиологическое свойство фиксации, хранения и воспроизведения информации, объединяемое понятием память. Память как основа процессов обучения и мышления включает в себя четыре тесно связанных между собой процесса: запоминание, хранение, узнавание, воспроизведение. На протяжении жизни человека его память становится вместилищем огромного количества информации: в течение 60 лет активной творческой деятельности человек способен воспринять 1013— 10 бит информации, из которой реально используется не более 5—10 %. Это указывает на значительную избыточность памяти и важное значение не только процессов памяти, но и процесса забывания. Не все, что воспринимается, переживается или делается человеком, сохраняется в памяти, значительная часть воспринятой информации со временем забывается. Забывание проявляется в невозможности узнать, припомнить что-либо или в виде ошибочного узнавания, припоминания. Причиной забывания могут стать разные факторы, связанные как с самим материалом, его восприятием, так и с отрицательными влияниями других раздражителей, действующих непосредственно вслед за заучиванием (феномен ретроактивного торможения, угнетения памяти). Процесс забывания в значительной мере зависит от биологического значения воспринимаемой информации, вида и характера памяти. Забывание в ряде случаев может носить положительный характер, например память на отрицательные сигналы, неприятные события. В этом справедливость мудрого восточного изречения: «Счастью память отрада, горю забвение друг». 
В результате процесса научения возникают физические, химические и морфологические изменения в нервных структурах, которые сохраняются некоторое время и оказывают существенное влияние на осуществляемые организмом рефлекторные реакции. Совокупность таких структурно-функциональных изменений в нервных образованиях, известная под названием «энграмма» (след) действующих раздражителей становится важным фактором, определяющим все разнообразие приспособительного адаптивного поведения организма. 
Виды памяти классифицируют по форме проявления (образная, эмоциональная, логическая, или словесно-логическая), по временной характеристике, или продолжительности (мгновенная, кратковременная, долговременная). 
Образная память проявляется формированием, хранением и воспроизведением ранее воспринятого образа реального сигнала, его нервной модели. Под эмоциональной памятью понимают воспроизведение некоторого пережитого ранее эмоционального состояния при повторном предъявлении сигнала, вызвавшем первичное возникновение такого эмоционального состояния. Эмоциональная память характеризуется высокой скоростью и прочностью. В этом, очевидно, главная причина более легкого и устойчивого запоминания человеком эмоционально окрашенных сигналов, раздражителей. Напротив, серая, скучная информация запоминается намного труднее и быстро стирается в памяти. Логическая (словесно-логическая, семантическая) память — память на словесные сигналы, обозначающие как внешние объекты и события, так и вызванные ими ощущения и представления. 
Мгновенная (иконическая) память заключается в образовании мгновенного отпечатка, следа действующего стимула в рецепторной структуре. Этот отпечаток, или соответствующая физико-химическая энграмма внешнего стимула, отличается высокой информативностью, полнотой признаков, свойств (отсюда и название «иконическая память», т. е. четко проработанное в деталях отражение) действующего сигнала, но и высокой скоростью угасания (хранится не более 100—150 мс, если не подкрепляется, не усиливается повторным или продолжающимся стимулом).  
 Нейрофизиологический механизм иконической памяти, очевидно, заключается в процессах рецепции действующего стимула и ближайшего последействия (когда реальный стимул уже не действует), выражаемого в следовых потенциалах, формирующихся на базе рецепторного электрического потенциала. Продолжительность и выраженность этих следовых потенциалов определяется как силой действующего стимула, так и функциональным состоянием, чувствительностью и лабильностью воспринимающих мембранрецепторных структур. Стирание следа памяти происходит за 100—150 мс. 
Биологическое значение иконической памяти заключается в обеспечении анализаторных структур мозга возможностью выделения отдельных признаков и свойств сенсорного сигнала, распознавания образа. Иконическая память хранит в себе не только информацию, необходимую для четкого представления о сенсорных сигналах, поступающих в течение долей секунды, но и содержит несравненно больший объем информации, чем может быть использовано и реально используется на последующих этапах восприятия, фиксации и воспроизведения сигналов. 
При достаточной силе действующего стимула иконическая память переходит в категорию краткосрочной (кратковременной) памяти. Кратковременная память — оперативная память, обеспечивающая выполнение текущих поведенческих и мыслительных операций. В основе кратковременной памяти лежит повторная многократная циркуляция импульсных разрядов по круговым замкнутым цепям нервных клеток ( 15.3) (Лоренте де Но, И. С. Беритов). Кольцевые структуры могут быть образованы и в пределах одного и того же нейрона путем возвратных сигналов, образуемых концевыми (или боковыми, латеральными) разветвлениями аксонного отростка на дендритах этого же нейрона (И. С. Беритов). В результате многократного прохождения импульсов по этим кольцевым структурам в последних постепенно образуются стойкие изменения, закладывающие основу последующего формирования долгосрочной памяти. В этих кольцевых структурах могут участвовать не только возбуждающие, но и тормозящие нейроны. Продолжительность кратковременной памяти составляет секунды, минуты после непосредственного действия соответствующего сообщения, явления, предмета. Реверберационная гипотеза природы кратковременной памяти допускает наличие замкнутых кругов циркуляции импульсного возбуждения как внутри коры большого мозга, так и между корой и подкорковыми образованиями (в частности, таламокортикальные нервные круги), содержащими как сенсорные, так и гностические (обучаемые, распознающие) нервные клетки. Внутрикорковые и таламокортикальные реверберационные круги как структурная основа нейрофизиологического механизма краткосрочной памяти образованы корковыми пирамидными клетками V—VI слоев преимущественно лобных и теменных областей коры большого мозга. 
Участие структур гиппокампа и лимбической системы мозга в краткосрочной памяти связано с реализацией этими нервными образованиями функции различения новизны сигналов и считывания поступающей афферентной информации на входе бодрствующего мозга (О. С. Виноградова). Реализация феномена краткосрочной памяти практически не требует и реально не связана с существенными химическими и структурными изменениями в нейронах и синапсах, так как для соответствующих изменений в синтезе матричных (информационных) РНК требуется большее время. 
Несмотря на различия гипотез и теорий о природе краткосрочной памяти, исходной их предпосылкой является возникновение непродолжительных обратимых изменений физико-химических свойств мембраны, а также динамики медиаторов в синапсах. Ионные токи через мембрану в сочетании с кратковременными метаболическими сдвигами во время активации синапсов могут привести к изменению эффективности синаптической передачи, длящейся несколько секунд. 
Превращение краткосрочной памяти в долговременную (консолидация памяти) в общем виде обусловлено наступлением стойких изменений синаптической проводимости как результат повторного возбуждения нервных клеток (обучающиеся популяции, ансамбли нейронов по Хеббу). Переход кратковременной памяти в долгосрочную (консолидация памяти) обусловлен химическими и структурными изменениями в соответствующих нервных образованиях. По данным современной нейрофизиологии и нейрохимии, в основе долговременной (долгосрочной) памяти лежат сложные химические процессы синтеза белковых молекул в клетках головного мозга. В основе консолидации памяти много факторов, приводящих к облегчению передачи импульсов по синаптическим структурам (усиленное функционирование определенных синапсов, повышение их проводимости для адекватных импульсных потоков). Одним из таких факторов может служить известный феномен посттетанической потенциации (см. главу 4), поддерживаемый реверберирующими потоками импульсов: раздражение афферентных нервных структур приводит к достаточно длительному (десятки минут) повышению проводимости мотонейронов спинного мозга. Это означает, что возникающие при стойком сдвиге мембранного потенциала физико-химические изменения постсинаптических мембран, вероятно, служат основой для образования следов памяти, отражающихся в изменении белкового субстрата нервной клетки. 
Определенное значение в механизмах долгосрочной памяти имеют и изменения, наблюдающиеся в медиаторных механизмах, обеспечивающих процесс химической передачи возбуждения с одной нервной клетки на другую. В основе пластических химических изменений в синаптических структурах лежит взаимодействие медиаторов, например ацетилхолина с рецепторными белками постсинаптической мембраны и ионами (Na+, K+, Са2+). Динамика трансмембранных токов этих ионов делает мембрану более чувствительной к действию медиаторов. Установлено, что процесс обучения сопровождается повышением активности фермента холинэстеразы, разрушающей ацетилхолин, а вещества, подавляющие действие холинэстеразы, вызывают существенные нарушения памяти. 
Одной из распространенных химических теорий памяти является гипотеза Хидена о белковой природе памяти. По мнению автора, информация, лежащая в основе долговременной памяти, кодируется, записывается в структуре полинуклеотидной цепи молекулы. Разная структура импульсных потенциалов, в которых закодирована определенная сенсорная информация в афферентных нервных проводниках, приводит к разной перестройке молекулы РНК, к специфическим для каждого сигнала перемещениям нуклеотидов в их цепи. Таким образом происходит фиксация каждого сигнала в виде специфического отпечатка в структуре молекулы РНК. Исходя из гипотезы Хидена, можно предположить, что глиальные клетки, принимающие участие в трофическом обеспечении функций нейрона, включаются в метаболический цикл кодирования поступающих сигналов путем изменения нуклеотидного состава синтезирующих РНК. Весь набор вероятных перестановок и комбинаций нуклеотидных элементов обеспечивает возможность фиксировать в структуре молекулы РНК огромный объем информации: теоретически рассчитанный объем этой информации составляет 10 —1020 бит, что значительно перекрывает реальный объем человеческой памяти. Процесс фиксации информации в нервной клетке находит отражение в синтезе белка, в молекулу которого вводится соответствующий следовой отпечаток изменений в молекуле РНК. При этом молекула белка становится чувствительной к специфическому узору импульсного потока, тем самым она как бы узнает тот афферентный сигнал, который закодирован в этом импульсном паттерне. В результате происходит освобождение медиатора в соответствующем синапсе, приводящее к передаче информации с одной нервной клетки на другую в системе нейронов, ответственных за фиксацию, хранение и воспроизведение информации. 
Возможным субстратом долговременной памяти являются некоторые пептиды гормональной природы, простые белковые вещества, специфический белок S-100. К таким пептидам, стимулирующим, например, условно-рефлекторный механизм обучения, относятся некоторые гормоны (АКТГ, соматотропный гормон, вазопрессин и др.). 
Интересная гипотеза об иммунохимическом механизме формирования памяти предложена И. П. Ашмариным. Гипотеза основана на признании важной роли активной иммунной реакции в консолидации, формировании долгосрочной памяти. Суть этого представления состоит в следующем: в результате метаболических процессов на синаптических мембранах при реверберации возбуждения на стадии формирования кратковременной памяти образуются вещества, играющие роль антигена для антител, вырабатываемых в глиальных клетках. Связывание антитела с антигеном происходит при участии стимуляторов образования медиаторов или ингибитора ферментов, разрушающих, расщепляющих эти стимулирующие вещества ( 15.4). 
Значительное место в обеспечении нейрофизиологических механизмов долговременной памяти отводится глиальным клеткам (Галамбус, А. И. Ройтбак), число которых в центральных нервных образованиях на порядок превышает число нервных клеток. Предполагается следующий механизм участия глиальных клеток в осуществлении условно-рефлекторного механизма научения. На стадии образования и упрочения условного рефлекса в прилегающих к нервной клетке глиальных клетках усиливается синтез миелина, который окутывает концевые тонкие разветвления аксонного отростка и тем самым облегчает проведение по ним нервных импульсов, в результате чего повышается эффективность синаптической передачи возбуждения. В свою очередь стимуляция образования миелина происходит в результате деполяризации мембраны олигодендроцита (глиальной клетки) под влиянием поступающего нервного импульса. Таким образом, в основе долговременной памяти могут лежать сопряженные изменения в нервно-глиальном комплексе центральных нервных образований. 
Возможность избирательного выключения кратковременной памяти без нарушения долговременной и избирательного воздействия на долговременную память в отсутствие каких-либо нарушений краткосрочной памяти обычно рассматривается как свидетельство разной природы лежащих в их основе нейрофизиологических механизмов. Косвенным доказательством наличия определенных различий в механизмах кратковременной и долговременной памяти являются особенности расстройств памяти при повреждении структур мозга. Так, при некоторых очаговых поражениях мозга (поражения височных зон коры, структур гиппокампа) при его сотрясении наступают расстройства памяти, выражающиеся в потере способности запоминать текущие события или события недавнего прошлого (произошедшие незадолго до воздействия, вызвавшего данную патологию) при сохранении памяти на прежние, давно случившиеся события. Однако ряд других воздействий оказывает однотипное влияние и на кратковременную, и на долговременную память. По-видимому, несмотря на некоторые заметные различия физиологических и биохимических механизмов, ответственных за формирование и проявление кратковременной и долговременной памяти, в их природе намного больше общего, чем различного; их можно рассматривать как последовательные этапы единого механизма фиксации и упрочения следовых процессов, протекающих в нервных структурах под влиянием повторяющихся или постоянно действующих сигналов. 
 
 
 
 
 
 

Наследственные  заболевания нервной системы  занимают большое место в структуре  наследственной патологии человека. Частота её обусловлена особой чувствительностью  нервной системы к различным  воздействиям в период закладки; множеством генов, отвечающих за анатомию и функцию  нервной системы. Таким образом, основную долю предмета медицинской  генетики составляют наследственные заболевания  нервной системы.

Миодистрофии.

• Первичные (миопатии)
• Вторичные (амиотрофии)

Первичная прогрессирующая  мышечная дистрофия – миопатия.

Хроническое наследственное заболевание, проявляющееся симметричными  атрофиями и слабостью мышц. Встречается  как семейная так и спорадическая форма. Толчком к проявлению болезни могут служить травмы, инфекции, интоксикации, физическое переутомление, истощение.

Патоморфология сводится в основном к перерождению мышечных волокон (атрофии и гипертрофии) и постепенной замене их соединительной и жировой тканью. Мышечные волокна истончены и неравномерны, местами отмечаются продольное расщепление и образование в них вакуолей, очаги некроза в саркоплазме. При гистохимическом исследовании в мышцах определяется увеличение кислых мукополисахаридов. Изменения в нервной системе незначительны и непостоянны.

Патогенез. В основе болезни лежат расстройства обмена веществ в мышечной ткани вследствие ферментного блока, что приводит к нарушению синтеза и ускоренному  распаду мышечного белка. Наиболее убедительны представления о  дефекте обмена в самом мышечном волокне.

Клиника. Характеризуется  постепенно нарастающими симметричными  атрофиями и слабостью мышц верхних  и нижних конечностей, лица, шеи, туловища. Поражение мышц конечностей и  туловища приводит к затруднению  передвижения ("утиная походка") и  оттопыриванию лопаток ("крыловидные лопатки"), выпячиванию живота ("лягушачий живот"), сужению талии ("осиная талия").

При распространении  процесса на лицо больной не может  наморщить лоб, плотно закрыть глаза, ("миопатическое лицо"), при смехе и улыбке углы рта чрезмерно растягиваются ("поперечная улыбка"). Наряду с атрофичными мышцами могут наблюдаться псевдогипертрофии некоторых мышц вследствие отложения жира и разрастания соединительной ткани. Выделен особый миосклеротический вариант (Сестана-Лежонна), при котором ретракции мышц доминируют в клинической картине. Симптомов органического поражения нервной системы не бывает. Исчезновение сухожильных рефлексов обусловлено мышечными атрофиями. Чувствительность, координация движений, тазовые функции сохранены. Имеют место разнообразные вегетативные нарушения; нередко вовлечение гладких мышц внутренних органов.

Ювенильная (поясноконечностная) форма Эрба-Ротта.

Самый частый вариант  прогрессирующей мышечной дистрофии. Наследуется по аутосомно-доминантному типу, реже – аутосомно-рецессивному. Первые симптомы возникают в детском  и юношеском возрасте. Амиотрофический процесс начинается с мышц тазового пояса и проксимальных отделов ног или реже плечевого пояса. Течение болезни медленно прогрессирующее.

Псевдогипертрофическая форма Дюшенна.

Частая форма, наследование рецессивное, сцеплено с полом, болеют мальчики. Пенетрантность высокая. Начинается в первые 5 лет жизни со слабости мышц тазового пояса и ног, а затем вовлекаются проксимальные отделы рук. Характерны псевдогипертрофии мышц. Рано выпадают коленные рефлексы. Часты вегетативно-эндокринные расстройства. Заметно снижен интеллект. Течение болезни быстропрогрессирующее – к 13 годам дети становятся полностью обездвиженными.

Плечелопаточно-лицевая форма Ландузи-Дежерина.

Наследуется по доминантному типу с полной пенетрантностью. Начало в возрасте 20–25 лет, с атрофии  мышц лица. Развивается гипомимия лица, потом процесс захватывает мышцы плечевого пояса, туловища, проксимальных отделов рук и дистальных отделов ног. Наблюдаются умеренные псевдогипертрофии, долго сохраняются сухожильные рефлексы. Течение сравнительно доброкачественное.

Окулярная миопатия.

Передаётся по аутосомно-доминантному типу, но встречаются также спорадические  случаи. Заболевают чаще в зрелом возрасте. Процесс захватывает в основном наружные мышцы глаз: развивается  двухсторонний птоз, затруднение  при движении глаз в стороны и  вниз. Двоение редко. Постепенно заболевание  генерализуется.

Лопаточно-перонеальная форма.

Передаётся по доминантному типу, характеризуется поздним началом (25–30) лет, преимущественным вовлечением  проксимальных отделов верхних  конечностей и дистальных отделов  ног.

Дистальная  миопатия.

Наследуется по доминантному типу. Начинается в возрасте 20–25 лет. Её отличает преимущественное поражение  мышц предплечий, кистей, голеней, стоп, медленное прогрессирование. Встречаются  также воспалительные и алкогольные  миопатии.

Диагностика. Часто  креатинурия как следствие дистрофического процесса в мышцах, повышена активность КФК, АСТ, АЛТ, альдолазы. В крови: увеличивается содержание пирувата и молочной кислоты, снижается – лимонной. На ЭМГ – снижение амплитуды биопотенциалов, полифазность и укорочение длительности одиночного потенциала. Достоверный диагноз может выставить патогистолог.

Лечение. Комплексное, курсовое, по 2–3 курса в год , 1,5-2 мес. Применяют витамины В1, В6, В12, С, Е а также АТФ, церебролизин, ноотропил, энцефабол, ретаболил. Положительный кратковременный эффект дают прозерин, галантамин, мистинон. Рекомендуются хвойные ванны, ЛФК, лёгкий массаж.

Спинальные  амиотрофиии.

Группа наследственных заболеваний, в основе которых лежит  поражение передних рогов спинного мозга. Клинически поражение передних рогов проявляется вялым параличом  и атрофией мышц. Кроме того, главным  образом у взрослых могут возникнуть фасцикуляции в покое, однако они более характерны для быстропрогрессирующих заболеваний. При медленно прогрессирующих поражениях – лишь при произвольном напряжении могут возникать неритмичные сокращения больших пучков мышц. В большинстве случаев наблюдается симметричная слабость проксимальной мускулатуры, и лишь для редких вариантов характерно поражение дистальных мышц, асимметричное поражение, вовлечение бульбарной мускулатуры. Чувствительных расстройств не бывает. Большинство форм наследуется по аутосомно-рецессивному типу, однако, у взрослых может наблюдаться аутосомно-доминантный или X-сцеплённый тип наследования.

Болезнь Верднига-Гоффмана (острая злокачественная инфантильная спинальная амиотрофия).

Аутосомно-рецессивное  заболевание. Первые проявления уже  во время беременности: вялое шевеление  плода. Течение злокачественное, быстро прогрессирующее. Начало в 5 мес. Средний  возраст смерти детей 7 мес. Основная причина смерти – респираторные  инфекции.

В первые дни после рождения выявляются явные парезы со снижением мышечного тонуса, полная арефлексия, характерен бульбарный синдром с фасцикуляциями в языке. Диафрагма не вовлекается, мимическая мускулатура – на поздней стадии. Болезнь ВГ выявляется в 60% случаев синдрома "вялого ребёнка".

Хроническая инфантильная спинальная амиотрофия.

Аутосомно-рецессивный  тип наследования. Отличается более  поздним началом (между 3 и 24 мес.) и  относительно медленным прогрессированием. Нередко первые симптомы возникают  после перенесённой инфекции или  пищевой интоксикации. Вялые парезы поднимаются с дистальных мышц ног  на мышцы бульбарной группы. Нередко отмечается общий гипергидроз. При позднем начале заболевание течёт более доброкачественно, поражая главным образом мышцы туловища и тазового пояса.

Болезнь Кугельберга-Веландер (ювенильная форма спинальной амиотрофии).

Болезнь возникает  между 2 и 15 годами, очень медленно прогрессирует. Больные длительно сохраняют  способность к самообслуживанию, и даже работоспособность. По клиническим  проявлениям напоминает миодистрофию Эрба.

Бульбоспинальная амиотрофия с глухотой (синдром Виалетто-ван Лэре).

Заболевание возникает  на 1–2 десятилетии жизни и проявляется  двусторонним снижением слуха и  нарастающей слабостью мимических мышц., дисфагией и дизартрией. Позднее мышечная слабость генерализуется. Смерть развивается в течение 10 лет от начала.

Спинальные амиотрофии взрослых (бульбоспинальная амиотрофия Кеннеди, дистальная форма, скапулоперонеальная, окулофарингеальная, мономелическая).

Классическая и  наиболее частая проксимальная форма  развивается между 15 и 60 годами, в  среднем около 35 лет. Течение заболевания  медленное, доброкачественное, с периодами  стабилизации. Тип наследования –  аутосомно-доминантный или рецессивный.

Диагностика. При  патоморфологическом исследовании выявляются уменьшение количества клеток в передних рогах спинного мозга, дегенеративные изменения в них. На ЭМГ – спонтанная биоэлектрическая активность в покое с наличием потенциалов фасцикуляций. При произвольных сокращениях регистрируется уреженная эл. активность с "ритмом частокола". Ферменты сыворотки крови обычно нормальны.

Невральная амиотрофия (болезнь Шарко-Мари).

Проявляющееся в основном атрофиями мышц дистальных отделов конечностей.

Может иметь как  семейный так и спорадический характер. Заболевание начинается в детском или юношеском возрасте.

Патоморфология. Наблюдаются перерождение осевых цилиндров и миелиновой оболочки периферических нервов и нервных корешков, атрофии клеток передних рогов, главным образом поясничной и шейной обл. спинного мозга. Изменения в мышцах носят преимущественно вторичный нейрогенный характер. Наряду с этим возможно вовлечение и проводящих систем спинного мозга.

Патогенез обусловлен нейротрофическими расстройствами в мышцах вследствие поражения передних корешков и периферических нервов, а также передних рогов.

Клиника. Основной симптом – симметричные атрофии  дистальных отделов конечностей, которые  начинаются обычно с ног. Нередко  эти изменения (свисающая стопа) сочетаются со стопой Фридрейха – несколько укороченной и имеющей высокий свод. Развивается своеобразная походка – штампующая, петушиная, степпаж. С течением времени атрофии распространяются на мелкие мышцы кисти и предплечья, развивается характерная поза – "рука Арана-Дюшене". Могут быть выражены фасцикулярные подёргивания. Постепенно угасают сухожильные рефлексы. Но, они могут увеличиваться при вовлечении боковых столбов. Иногда имеются боли и парастезии в конечностях, а в дистальных отделах – нарушение чувствительности. При пальпации периферических нервов в отдельных случаях обнаруживается небольшое их утолщение.