Czy najlepszym poziomem opisu umysłu jest poziom molekularny?
Książka: "Information in the Brain A Molecular Perspective", Ira Black, neurobiolog, Dept. of Neuroscience and Cell Biology, Robert Wood Johnson Medical School.
Integracja mechanizmów uczenia się, przechowywania informacji, reprezentacji, odtwarzania informacji oraz komunikacji dokonuje się na poziomie molekularnym.
Neurocząsteczki - neurotransmitery i neuromodulatory, molekuły regulujące wzrost neuronów i czynniki troficzne - pośredniczą w reorganizacji systemu nerwowego.
Informacja ze środowiska wywołuje w organizmie zmiany, w których uczestniczą neurocząsteczki, zmiany nawet w genomie.
Neurocząsteczki odpowiedzialne za przetwarzanie informacji na bieżąco i za trwałe, długookresowe zmiany.
Symbole molekularne spełniają funkcje kognitywne, przyjmując, przetwarzając, gromadząc i aktywując informacje o zdarzeniach wewnętrznych i zewnętrznych.
Neurocząsteczki to zarówno hardware jak i software, funkcja i struktura.
Język neuronalny - symbole molekularne, komunikacja - sygnały molekularne.
Kombinatoryczna strategia neuronów: 4 neurotransmitery, 3 stopnie koncentracji każdy, to mamy 34 =81 różnych stanów.
Bodźce trwające sekundy lub minuty => zmiany koncentracji neurocząsteczek.
Pamięć to temporalne wzmocnienie informacji dochodzącej ze środowiska.
Symboliczne funkcje molekuł zależą od kontekstu.
Najpierw obwody chemiczne, potem struktura połączeń neuronów.
Mózg zmienia się pod wpływem umysłu a umysł pod wpływem mózgu.
Channel Gating, czyli jak generuje się impuls i otwierają kanały.
Mechanizmy plastyczności (uczenia się) mózgu
Plastyczność pamięciowa, rozwojowa i kompensacyjna.
Pamięciowa: LTP, długotrwałe wzmocnienie synaptyczne - zwiększenie przewodnictwa synaptycznego na dłuższy okres czasu, w hipokampie
Własności: specyficzność, asocjacyjność i kooperatywność.
Rozwojowa: tworzenie się mózgu i okresy krytyczne, czynniki chemotropowe.
Kompensacyjna: naturalna i przeszczepy oraz pobudzanie przez czynniki wzrostu i czynniki troficzne.
Neuroprzekaźniki i neuromodulatory
Neuroprzekaźniki: proste przekazywanie impulsów.
Kilka przekaźników w jednym neuronie, jeden dominujący przy słabych pobudzeniach (prawo Dale'a).
Neuromodulatory:
Tlenek azotu, tlenek węgla, małe cząsteczki, silna dyfuzja.
Neuropeptydy - łańcuchy aminokwasów, enkefaliny, endorfiny.
Białka:
Substancje psychoaktywne
Klasyfikacja według podziału WHO
Środki nootropowe.
Poprawiają szybkość uczenia się, zdolności do przypominania, przepływ informacji pomiędzy półkulami mózgu, zwiększają odporność mózgu na chemiczne i fizyczne zagrożenia - przynajmniej w teorii, bo brakuje porządnych wyników eksperymentalnych.
W wielu krajach są bary sprzedające napoje na nich oparte.
Na poziomie molekularnym istotne stają się też pola elektromagnetyczne, lokalne potencjały.
Eksperymenty wykazały synchronizację neuronów pod wpływem wytwarzanych przez nie pół, uczeni zachodzi więc w pewnym lokalnym obszarze w sposób sycnhroniczny, również z powodu neurotransmiterów i neuromodulatorów (zwłaszcza małych cząsteczek, takich jak NO) działających w pewnej objętości w przestrzeni miedzykomórkowej, nie tylko lokalnie.
System molekularnych przełączników nawet u komara jest bardzo wyrafinowany: receptory zapachu reagują na CO2, ale blisko człowieka blokowany jest receptor CO2 a działają receptory zapachu bakterii znajdujących się na stopach - z obecnych tam 10 szzepów 5 blokuje reakcję na CO2 u komara, który zaczyna się orientować w kierunku stóp (Remco Suer, w toku, 2011).
Literatura