Memorie: mecanismele neurochimice ale memoriei

Deși mecanismele moleculare ale funcționării unei singure celule nervoase au fost studiate în multe dintre manifestările lor și au fost formulate principiile organizării conexiunilor interneuronale, încă nu este clar modul în care proprietățile moleculare ale neuronilor asigură stocarea, reproducerea și analiza informațiilor - memoria.

Faptul că cunoștințele dobândite (ca principiile morale) nu se transmit prin moștenire, iar noile generații trebuie să le învețe din nou, ne permite să considerăm că învățarea este un proces de creare a unor noi conexiuni interneuronale, iar memorarea informațiilor este asigurată de capacitatea creierului de a reproduce aceste conexiuni (de a le activa) atunci când este necesar. Cu toate acestea, neurochimia modernă nu este încă capabilă să prezinte o teorie consistentă care să descrie modul în care se desfășoară analiza factorilor lumii exterioare în creierul viu. Putem doar să schițăm problemele la care lucrează intens oamenii de știință din diverse domenii ale neurobiologiei.

Aproape toate speciile de animale sunt capabile să analizeze într-o oarecare măsură schimbările din mediul extern și să reacționeze în mod adecvat la acestea. În același timp, reacția repetată a organismului la influența externă este adesea diferită de prima întâlnire. Această observație arată că sistemele vii au capacitatea de a învăța. Acestea au o memorie care păstrează experiența personală a animalului, care formează reacții comportamentale și poate diferi de experiența altor indivizi.

Memoria biologică este diversă. Este inerentă nu doar celulelor creierului. Memoria sistemului imunitar, de exemplu, stochează informații despre un antigen străin care a intrat odată în organism pentru o perioadă lungă de timp (adesea pentru o viață întreagă). Când este întâlnit din nou, sistemul imunitar declanșează o reacție pentru a forma anticorpi, permițând ca infecția să fie învinsă rapid și eficient. Cu toate acestea, sistemul imunitar „știe” cum să reacționeze la un factor cunoscut, iar atunci când întâlnește un agent necunoscut, trebuie să dezvolte o nouă strategie comportamentală. Sistemul nervos, spre deosebire de sistemul imunitar, poate învăța să creeze o strategie comportamentală în circumstanțe noi, bazată pe „experiența de viață”, ceea ce îi permite să dezvolte un răspuns eficient la un iritant necunoscut.

Principalele întrebări la care trebuie să se răspundă atunci când se studiază mecanismele moleculare ale memoriei sunt următoarele: ce modificări metabolice au loc în neuroni atunci când aceștia întâlnesc un stimul extern, permițând stocarea informațiilor primite pentru o anumită perioadă (uneori lungă) de timp; sub ce formă sunt stocate informațiile primite; cum sunt analizate?

În timpul procesului de învățare activă care are loc la o vârstă fragedă, se observă modificări în structura neuronilor, densitatea contactelor sinaptice crește, iar raportul dintre celulele gliale și cele nervoase crește. Este dificil de distins între procesul de maturare a creierului și modificările structurale care sunt purtătoare moleculare ale memoriei. Cu toate acestea, este clar că pentru dezvoltarea deplină a inteligenței este necesară rezolvarea problemelor prezentate de mediul extern (amintiți-vă de fenomenul Mowgli sau de problemele de adaptare la viața în natură ale animalelor crescute în captivitate).

În ultimul sfert al secolului al XX-lea, s-au făcut încercări de a studia în detaliu caracteristicile morfologice ale creierului lui A. Einstein. Cu toate acestea, rezultatul a fost destul de dezamăgitor - nu au fost dezvăluite caracteristici care să îl distingă de creierul mediu al unei persoane moderne. Singura excepție a fost un ușor (nesemnificativ) exces al raportului dintre celulele gliale și cele nervoase. Înseamnă aceasta că procesele de memorie moleculară nu lasă urme vizibile în celulele nervoase?

Pe de altă parte, s-a stabilit de mult timp că inhibitorii sintezei ADN-ului nu afectează memoria, în timp ce inhibitorii transcripției și traducerii agravează procesele de memorare. Înseamnă acest lucru că anumite proteine din neuronii creierului sunt purtători de memorie?

Organizarea creierului este astfel încât principalele funcții asociate cu percepția semnalelor externe și a reacțiilor la acestea (de exemplu, cu o reacție motorie) sunt localizate în anumite părți ale cortexului cerebral. Atunci dezvoltarea reacțiilor dobândite (reflexe condiționate) ar trebui să reprezinte o „închidere a conexiunilor” între centrele corespondente ale cortexului. Deteriorarea experimentală a acestui centru ar trebui să distrugă memoria acestui reflex.

Cu toate acestea, neurofiziologia experimentală a acumulat o mulțime de dovezi care arată că memoria abilităților dobândite este distribuită în diferite părți ale creierului și nu este concentrată doar în zona responsabilă de funcția în cauză. Experimentele cu leziuni parțiale ale cortexului la șobolani antrenați să navigheze printr-un labirint au arătat că timpul necesar pentru restabilirea abilității deteriorate este proporțional cu amploarea deteriorării și nu depinde de localizarea acesteia.

Probabil, dezvoltarea comportamentului în labirint include analiza unui întreg set de factori (olfactivi, gustativi, vizuali), iar zonele creierului responsabile de această analiză pot fi localizate în diferite zone ale creierului. Astfel, deși o anumită zonă a creierului este responsabilă pentru fiecare componentă a reacției comportamentale, reacția generală se realizează prin interacțiunea lor. Cu toate acestea, au fost descoperite zone în creier a căror funcție este direct legată de procesele de memorie. Acestea sunt hipocampul și amigdala, precum și nucleii liniei mediane a talamusului.

Neurobiologii numesc engramă ansamblul de modificări ale sistemului nervos central asociate cu înregistrarea informațiilor (imagine, tip de comportament etc.). Ideile moderne despre mecanismele moleculare ale memoriei indică faptul că participarea structurilor cerebrale individuale la procesul de memorare și stocare a informațiilor nu constă în stocarea unor engrame specifice, ci în reglarea creării și funcționării rețelelor neuronale care imprimă, înregistrează și reproduc informații.

În general, datele acumulate în studiul reflexelor comportamentale și al activității electrice a creierului indică faptul că atât manifestările comportamentale, cât și cele emoționale ale vieții nu sunt localizate într-un anumit grup de neuroni din creier, ci sunt exprimate prin modificări ale interacțiunilor unui număr mare de celule nervoase, reflectând funcționarea întregului creier ca un sistem integral.

Termenii memorie pe termen scurt și memorie pe termen lung sunt adesea folosiți pentru a descrie procesul de memorare a informațiilor noi în timp. În memoria pe termen scurt, informațiile pot fi stocate de la fracțiuni de secundă până la zeci de minute, în timp ce în memoria pe termen lung, informațiile pot fi uneori stocate pe tot parcursul vieții. Pentru a transforma primul tip de memorie în al doilea, este necesar așa-numitul proces de consolidare. Uneori este evidențiat ca o etapă separată a memoriei intermediare. Cu toate acestea, toți acești termeni, reflectând probabil procese evidente, nu au fost încă completați cu date biochimice reale.

Tipuri de memorie și modularea lor (bazat pe: Ashmarin, 1999)

Tipuri de memorie	Inhibitori, efecte
Memoria pe termen scurt	Electroșoc, anticolinergice (atropină, scopolamină), galanină, US1 (injecție în anumite părți ale creierului)
Memorie intermediară (consolidare)	Inhibitori ai metabolismului energetic, ouabaină, hipoxie, inhibitori ai sintezei ARN și proteinelor (anizomicină, cicloheximidă, puromicină, actinomicină O, RNază), anticorpi împotriva proteinelor neurospecifice (vasopresină, proteina B-100), acid 2-amino-5-fosfornovaleric (6-ARU)
Memoria pe termen lung (pe tot parcursul vieții)	Inhibitorii care îl perturbă ireversibil sunt necunoscuți. Parțial suprimat de atropină, fluorofosfat de diizopropil, scopolamină.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Memoria pe termen scurt

Memoria pe termen scurt, care analizează informațiile provenite de la diverse organe de simț și le procesează, se realizează cu participarea contactelor sinaptice. Acest lucru pare evident, deoarece timpul în care se desfășoară aceste procese este incomparabil cu timpul de sinteză a noilor macromolecule. Acest lucru este confirmat de posibilitatea inhibării memoriei pe termen scurt de către inhibitorii sinaptici și de insensibilitatea acesteia la inhibitorii sintezei proteinelor și ARN-ului.

Procesul de consolidare durează mai mult și nu se încadrează într-un interval strict definit (care durează de la câteva minute la câteva zile). Probabil, durata acestei perioade este afectată atât de calitatea informațiilor, cât și de starea creierului. Informațiile pe care creierul le consideră neimportante nu sunt supuse consolidării și dispar din memorie. Rămâne un mister cum se decide chestiunea valorii informațiilor și care sunt mecanismele neurochimice reale ale procesului de consolidare. Însăși durata procesului de consolidare ne permite să considerăm că este o stare constantă a creierului, care implementează continuu „procesul gândirii”. Natura diversă a informațiilor care intră în creier pentru analiză și gama largă de inhibitori ai procesului de consolidare, diferiți prin mecanismul lor de acțiune, ne permit să presupunem că în această etapă sunt implicate în interacțiune diverse mecanisme neurochimice.

Utilizarea compușilor enumerați în tabel ca inhibitori ai procesului de consolidare provoacă amnezie (pierderea memoriei) la animalele de experiment - incapacitatea de a reproduce abilitatea comportamentală dobândită sau de a prezenta informațiile primite pentru utilizare.

Este interesant faptul că unii inhibitori își arată efectul după prezentarea informațiilor care trebuie reținute (amnezie retrogradă), în timp ce alții - atunci când sunt utilizați în perioada precedentă acesteia (amnezie anterogradă). Experimentele privind învățarea puilor de găină să distingă cerealele de obiectele necomestibile, dar de dimensiuni similare, sunt cunoscute pe scară largă. Introducerea inhibitorului de sinteză a proteinelor cicloheximidei în creierul puilor nu a interferat cu procesul de învățare, dar a împiedicat complet consolidarea abilității. Dimpotrivă, introducerea inhibitorului pompei de Na (Na/K-ATPaza), ouabaina, a inhibat complet procesul de învățare, fără a afecta abilitățile deja formate. Aceasta înseamnă că pompa de Na este implicată în formarea memoriei pe termen scurt, dar nu participă la procesele de consolidare. Mai mult, rezultatele experimentelor cu cicloheximidă indică faptul că sinteza de noi molecule de proteine este necesară pentru procesele de consolidare, dar nu este necesară pentru formarea memoriei pe termen scurt.

Prin urmare, învățarea în timpul formării memoriei pe termen scurt implică activarea anumitor neuroni, iar consolidarea implică crearea unor rețele interneuronale pe termen lung, în care sinteza unor proteine speciale este necesară pentru consolidarea interacțiunilor. Nu ar trebui să ne așteptăm ca aceste proteine să fie purtătoare de informații specifice; formarea lor poate fi „doar” un factor stimulator pentru activarea conexiunilor interneuronale. Rămâne neclar modul în care consolidarea duce la formarea memoriei pe termen lung, care nu poate fi perturbată, dar poate fi reprodusă la cerere.

În același timp, este clar că în spatele creării unei abilități stabile se află capacitatea unei populații de neuroni de a forma o rețea în care transmiterea semnalului devine cea mai probabilă, iar această capacitate a creierului poate fi păstrată pentru o lungă perioadă de timp. Prezența unei astfel de rețele interneuronale nu împiedică neuronii să fie implicați în alte rețele similare. Prin urmare, este clar că abilitățile analitice ale creierului sunt foarte mari, dacă nu chiar nelimitate. De asemenea, este clar că implementarea acestor abilități depinde de intensitatea învățării, în special în perioada de maturare a creierului în ontogeneză. Odată cu vârsta, capacitatea de învățare scade.

Capacitatea de învățare este strâns legată de capacitatea de plasticitate - capacitatea contactelor sinaptice de a suferi reorganizări funcționale care apar în timpul funcționării, menite să sincronizeze activitatea neuronală și să creeze rețele interneuronale. Manifestarea plasticității este însoțită de sinteza unor proteine specifice care îndeplinesc funcții cunoscute (de exemplu, receptori) sau necunoscute. Unul dintre participanții la implementarea acestui program este proteina S-100, care aparține anexinelor și se găsește în creier în cantități deosebit de mari (și-a primit numele de la capacitatea de a rămâne solubilă la saturație de 100% cu sulfat de amoniu la valori de pH neutru). Conținutul său în creier este cu câteva ordine de mărime mai mare decât în alte țesuturi. Se acumulează în principal în celulele gliale și se găsește în apropierea contactelor sinaptice. Conținutul de proteină S-100 din creier începe să crească la 1 oră după învățare și atinge un maxim în 3-6 ore, rămânând la un nivel ridicat timp de câteva zile. Injectarea de anticorpi împotriva acestei proteine în ventriculele creierului șobolanilor perturbă capacitatea de învățare a animalelor. Toate acestea ne permit să considerăm proteina S-100 ca participantă la crearea rețelelor interneuronale.

Mecanismele moleculare ale plasticității sistemului nervos

Plasticitatea sistemului nervos este definită ca abilitatea neuronilor de a percepe semnale din mediul extern care modifică determinismul rigid al genomului. Plasticitatea implică abilitatea de a modifica programul funcțional al interacțiunii neuronale ca răspuns la schimbările din mediul extern.

Mecanismele moleculare ale plasticității sunt diverse. Să luăm în considerare principalele, folosind ca exemplu sistemul glutamatergic. În sinapsa glutamatergică, se găsesc simultan receptori cu proprietăți diferite - atât ionotropi, cât și metabotropi. Eliberarea glutamatului în fanta sinaptică în timpul excitației duce la activarea receptorilor ionotropi activați de kainat și AMPA, provocând depolarizarea membranei postsinaptice. Când valoarea potențialului transmembranar corespunde valorii potențialului de repaus, receptorii NMDA nu sunt activați de glutamat, deoarece canalele lor ionice sunt blocate. Din acest motiv, receptorii NMDA nu au șansa de activare primară. Cu toate acestea, când începe depolarizarea membranei sinaptice, ionii de magneziu sunt îndepărtați din situsul de legare, ceea ce crește brusc afinitatea receptorului față de glutamat.

Activarea receptorilor NMDA determină intrarea calciului în zona postsinaptică prin canalul ionic aparținând moleculei receptorului NMDA. Intrarea calciului este observată și prin canalele de Ca dependente de potențial, activate de receptorii de kainat și AMPA glutamat. Ca urmare a acestor procese, conținutul de ioni de calciu din regiunile perimembranare ale zonei postsinaptice crește. Acest semnal este prea slab pentru a modifica activitatea numeroaselor enzime sensibile la ionii de calciu, dar este suficient de semnificativ pentru a activa fosfolipaza C perimembranară, al cărei substrat este fosfoinozitolul, și pentru a provoca acumularea de fosfați de inozitol și activarea eliberării de calciu dependentă de inozitol-3-fosfat din reticulul endoplasmatic.

Astfel, activarea receptorilor ionotropi nu numai că provoacă depolarizarea membranei în zona postsinaptică, dar creează și condiții pentru o creștere semnificativă a concentrației de calciu ionizat. Între timp, glutamatul activează receptorii metabotropi din regiunea sinaptică. Ca urmare, devine posibilă activarea proteinelor G corespunzătoare „legate” de diverse sisteme efectoare. Pot fi activate kinaze care fosforilează diverse ținte, inclusiv receptorii ionotropi, ceea ce modifică activitatea structurilor canalelor acestor formațiuni.

Mai mult, receptorii de glutamat sunt localizați și pe membrana presinaptică, care are și ea șansa de a interacționa cu glutamatul. Receptorii metabotropi din această zonă a sinapsei sunt asociați cu activarea sistemului de eliminare a glutamatului din fanta sinaptică, care funcționează pe principiul recaptării glutamatului. Acest proces depinde de activitatea pompei de Na, deoarece este un transport activ secundar.

Activarea receptorilor NMDA prezenți pe membrana presinaptică determină, de asemenea, o creștere a nivelului de calciu ionizat în regiunea presinaptică a terminalului sinaptic. Acumularea de ioni de calciu sincronizează fuziunea veziculelor sinaptice cu membrana, accelerând eliberarea mediatorului în fanta sinaptică.

Când o serie de impulsuri excitatorii ajung la sinapsă și concentrația totală de ioni de calciu liberi este persistent crescută, se poate observa activarea calpainei proteinazei dependente de Ca, care descompune una dintre proteinele structurale fodrina, ceea ce maschează receptorii de glutamat și previne interacțiunea acestora cu glutamatul. Astfel, eliberarea unui mediator în fanta sinaptică în timpul excitației oferă o varietate de posibilități, a căror implementare poate duce la amplificarea sau inhibarea semnalului sau la respingerea acestuia: sinapsa funcționează pe un principiu multivariat, iar calea realizată în orice moment depinde de o varietate de factori.

Printre aceste posibilități se numără și auto-reglarea sinapsei pentru cea mai bună transmitere a semnalului amplificat. Acest proces se numește potențare pe termen lung (LTP). Constă în faptul că, odată cu stimularea prelungită de înaltă frecvență, răspunsurile celulei nervoase la impulsurile primite sunt amplificate. Acest fenomen este unul dintre aspectele plasticității, care se bazează pe memoria moleculară a celulei neuronale. Perioada de potențare pe termen lung este însoțită de o fosforilare crescută a anumitor proteine neuronale de către protein kinaze specifice. Unul dintre rezultatele creșterii nivelului de ioni de calciu din celulă este activarea enzimelor dependente de Ca (calpaină, fosfolipaze, protein kinaze dependente de Ca-calmodulină). Unele dintre aceste enzime sunt legate de formarea formelor active de oxigen și azot (NADPH oxidază, NO sintază etc.). Ca urmare, în neuronul activat se poate înregistra acumularea de radicali liberi, care sunt considerați mediatori secundari ai reglării metabolismului.

Un rezultat important, dar nu singurul, al acumulării de radicali liberi într-o celulă neuronală este activarea așa-numitelor gene de răspuns timpuriu. Acest proces este cel mai timpuriu și mai tranzitoriu răspuns al nucleului celular la un semnal de radical liber; activarea acestor gene are loc în decurs de 5-10 minute și continuă timp de câteva ore. Aceste gene includ grupurile c-fos, c-jun, c-junB, zif/268 etc. Acestea codifică mai multe familii mari de proteine regulatoare specifice ale transcripției.

Activarea genelor de răspuns imediat are loc cu participarea factorului nuclear NF-kB, care trebuie să pătrundă în nucleu prin membrana nucleară pentru a-și implementa acțiunea. Pătrunderea sa este împiedicată de faptul că acest factor, care este un dimer a două proteine (p50 și p65), se află într-un complex cu un inhibitor proteic în citoplasmă și nu este capabil să pătrundă în nucleu. Proteina inhibitoare este un substrat pentru fosforilare de către o protein kinază specifică, după care se disociază de complex, ceea ce deschide calea pentru NF-kB în nucleu. Cofactorul activator al protein kinazei este peroxidul de hidrogen, prin urmare, un val de radicali liberi, care captează celula, provoacă o serie de procese descrise mai sus, ducând la activarea genelor de răspuns timpuriu. Activarea c-fos poate provoca, de asemenea, sinteza neurotrofinelor și formarea de neuriți și noi sinapse. Potențarea pe termen lung indusă de stimularea de înaltă frecvență a hipocampului are ca rezultat activarea zif/268, care codifică o proteină de legare a ADN-ului sensibilă la Zn. Antagoniștii receptorilor NMDA blochează potențarea și activarea pe termen lung a zif/268.

Unul dintre primii care au încercat să înțeleagă mecanismul analizei informațiilor în creier și să dezvolte o strategie comportamentală în 1949 a fost S. O. Hebb. El a sugerat că, pentru a îndeplini aceste sarcini, ar trebui să se formeze în creier o asociație funcțională de neuroni - o rețea interneuronală locală. M. Rosenblatt (1961) a rafinat și aprofundat aceste idei formulând ipoteza „învățării nesupravegheate a bazei de corelație”. Conform ideilor pe care le-a dezvoltat, în cazul generării unei serii de descărcări, neuronii se pot sincroniza datorită asocierii anumitor celule (adesea distanțate morfologic una de cealaltă) prin auto-reglare.

Neurochimia modernă confirmă posibilitatea unei astfel de auto-reglări a neuronilor la o frecvență comună, explicând semnificația funcțională a seriei de „descărcări” excitatorii pentru crearea circuitelor interneuronale. Folosind un analog de glutamat cu marcaj fluorescent și înarmați cu tehnologie modernă, a fost posibil să se demonstreze că, chiar și atunci când se stimulează o sinapsă, excitația se poate răspândi la structuri sinaptice destul de îndepărtate datorită formării așa-numitei unde de glutamat. Condiția pentru formarea unei astfel de unde este repetabilitatea semnalelor într-un anumit mod de frecvență. Inhibarea transportorului de glutamat crește implicarea neuronilor în procesul de sincronizare.

Pe lângă sistemul glutamatergic, care este direct legat de procesele de învățare (memorare), și alte sisteme cerebrale participă la formarea memoriei. Se știe că abilitatea de a învăța prezintă o corelație pozitivă cu activitatea colin acetiltransferazei și o corelație negativă cu enzima care hidrolizează acest mediator - acetilcolinesteraza. Inhibitorii colinei acetiltransferazei perturbă procesul de învățare, iar inhibitorii colinesterazei promovează dezvoltarea reflexelor defensive.

Aminele biogene, norepinefrina și serotonina, participă, de asemenea, la formarea memoriei. Atunci când se dezvoltă reflexe condiționate cu întărire negativă (durere electrică), sistemul noradrenergic este activat, iar cu întărire pozitivă (alimentară), rata metabolismului norepinefrinei scade. Serotonina, dimpotrivă, facilitează dezvoltarea abilităților în condiții de întărire pozitivă și afectează negativ formarea unei reacții defensive. Astfel, în procesul de consolidare a memoriei, sistemele serotoninergic și norepinefrinic sunt un fel de antagoniști, iar tulburările cauzate de acumularea excesivă de serotonină pot fi, aparent, compensate prin activarea sistemului noradrenergic.

Participarea dopaminei în reglarea proceselor de memorie are o natură multifactorială. Pe de o parte, s-a constatat că poate stimula dezvoltarea reflexelor condiționate cu întărire negativă. Pe de altă parte, reduce fosforilarea proteinelor neuronale (de exemplu, proteina B-50) și induce schimbul de fosfoinozitide. Se poate presupune că sistemul dopaminergic este implicat în consolidarea memoriei.

Neuropeptidele eliberate în sinapsă în timpul excitației sunt implicate și în procesele de formare a memoriei. Peptida intestinală vasoactivă crește afinitatea receptorilor colinergici față de mediator de câteva mii de ori, facilitând funcționarea sistemului colinergic. Hormonul vasopresină, eliberat din glanda pituitară posterioară, sintetizat în nucleii supraoptici ai hipotalamusului, este transferat prin curent axonal către glanda pituitară posterioară, unde este stocat în vezicule sinaptice și de acolo este eliberat în sânge. Acest hormon, precum și hormonul adrenocorticotrop hipofizar (ACTH), funcționează constant în creier ca regulatori ai proceselor de memorie. Trebuie subliniat faptul că acest efect diferă de activitatea lor hormonală - fragmente ale acestor compuși, lipsite de această activitate, au același efect asupra procesului de învățare ca și moleculele întregi.

Stimulentele memoriei non-peptidice sunt practic necunoscuți. Excepțiile sunt orotatul și piracetamul, care sunt utilizate pe scară largă în practica clinică. Acesta din urmă este un analog chimic al acidului gama-aminobutiric și aparține grupului așa-numitelor medicamente nootropice, unul dintre efectele cărora este creșterea fluxului sanguin cerebral.

Studiul rolului orotatului în mecanismele de consolidare a memoriei este asociat cu o intrigă care a entuziasmat mințile neurochimiștilor din a doua jumătate a secolului XX. Povestea a început cu experimentele lui J. McConnell privind dezvoltarea unui reflex condiționat la lumină la viermii plați primitivi, planaria. După ce a creat un reflex stabil, el a tăiat planaria transversal în două părți și a testat capacitatea de a învăța același reflex la animalele regenerate din ambele jumătăți. Surpriza a fost că nu numai că indivizii obținuți din partea capului au avut o capacitate de învățare crescută, dar și cei regenerați din coadă au învățat mult mai repede decât indivizii de control. A fost nevoie de 3 ori mai puțin timp pentru a învăța ambele decât pentru indivizii regenerați din animalele de control. McConnell a concluzionat că reacția dobândită este codificată de o substanță care se acumulează atât în partea capului, cât și în cea a cozii planariei.

Reproducerea rezultatelor lui McConnell pe alte obiecte a întâmpinat o serie de dificultăți, drept urmare omul de știință a fost declarat șarlatan, iar articolele sale nu au mai fost acceptate pentru publicare în toate revistele științifice. Autorul furios și-a fondat propria revistă, unde a publicat nu numai rezultatele experimentelor ulterioare, ci și caricaturi ale recenzorilor săi și descrieri lungi ale experimentelor pe care le-a efectuat ca răspuns la comentariile critice. Datorită încrederii lui McConnell în propria sa dreptate, știința modernă are oportunitatea de a reveni la analiza acestor date științifice originale.

Este demn de remarcat faptul că țesuturile planarienilor „antrenați” conțin un conținut crescut de acid orotic, care este un metabolit necesar pentru sinteza ARN-ului. Rezultatele obținute de McConnell pot fi interpretate după cum urmează: condițiile pentru o învățare mai rapidă sunt create de un conținut crescut de orotat la planarienii „antrenați”. Atunci când studiem capacitatea de învățare a planarienilor regenerați, întâlnim nu transferul de memorie, ci transferul abilității către formarea acesteia.

Pe de altă parte, s-a dovedit că atunci când regenerarea planariană are loc în prezența RNazei, doar indivizii obținuți din fragmentul de cap demonstrează o capacitate de învățare sporită. Experimente independente efectuate la sfârșitul secolului al XX-lea de G. Ungar au făcut posibilă izolarea din creierul animalelor cu reflex de evitare a întunericului a unei peptide cu 15 membri numite scotofobină (un inductor al fricii de întuneric). Se pare că atât ARN-ul, cât și unele proteine specifice sunt capabile să creeze condiții pentru lansarea unor conexiuni funcționale (rețele interneuronale) similare cu cele care au fost activate la individul original.

În 2005, s-au împlinit 80 de ani de la nașterea lui McConnell, ale cărui experimente au pus bazele studiului purtătorilor de memorie moleculară. La cumpăna dintre secolele XX și XXI, au apărut noi metode de genomică și proteomică, a căror utilizare a făcut posibilă identificarea implicării fragmentelor de ARN de transfer cu greutate moleculară mică în procesele de consolidare.

Noi fapte permit reconsiderarea conceptului de neimplicare a ADN-ului în mecanismele memoriei pe termen lung. Descoperirea ADN polimerazei ARN-dependente în țesutul cerebral și prezența unei corelații pozitive între activitatea sa și capacitatea de învățare indică posibilitatea participării ADN-ului la procesele de formare a memoriei. S-a constatat că dezvoltarea reflexelor condiționate de alimente activează brusc anumite zone (gene responsabile de sinteza proteinelor specifice) ale ADN-ului în neocortex. Se observă că activarea ADN-ului afectează în principal zonele care se repetă rar în genom și se observă nu numai în ADN-ul nuclear, ci și în cel mitocondrial, iar în acesta din urmă într-o măsură mai mare. Factorii care suprimă memoria suprimă simultan aceste procese sintetice.

Câteva stimulente de memorie (pe baza: Ashmarin, Stukalov, 1996)

Specificitatea acțiunii	Stimulente
	Clase de conexiune	Exemple de substanțe
Agenți relativ specifici	Peptide de reglare	Vasopresină și analogii săi, dipeptidă pEOA, ACTH și analogii săi
	Compuși non-peptidici	Piracetam, gangliozide
	Regulatori ai metabolismului ARN-ului	Orotat, ARN cu greutate moleculară mică
Agenți cu spectru larg	Neurostimulatoare	Fenilalchilamine (fenamină), fenilalchiloidnonimine (sidnocarb)
	Antidepresive	Diclorhidrat de 2-(4-metil-1-piperazinil)-10-metil-3,4-diazafenoxazină (azafen)
	Modulatori ai sistemului colinergic	Colinomimetice, inhibitori ai acetilcolinesterazei

Tabelul prezintă exemple de compuși care stimulează memoria.

Este posibil ca studiul implicării ADN-ului în procesele de formare a memoriei să ofere un răspuns bine fundamentat la întrebarea dacă există condiții în care abilitățile sau impresiile formate pot fi moștenite. Este posibil ca memoria genetică a evenimentelor antice trăite de strămoși să stea la baza unor fenomene mentale încă neexplicate.

Conform unei opinii ingenioase, deși nedovedite, zborurile din vise care însoțesc formarea finală a creierului matur, experimentate de fiecare dintre noi în tinerețe, reflectă senzația de zbor trăită de strămoșii noștri îndepărtați în momentul în care își petreceau noaptea în copaci. Nu este fără motiv că zborurile din vise nu se termină niciodată cu o cădere - la urma urmei, acei strămoși îndepărtați care nu au avut timp să se agațe de crengi la cădere, deși au experimentat această senzație înainte de moarte, nu au dat naștere la urmași...