Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Николис Дж. -> "Динамика иерархических систем: эволюционное представление" -> 175

Динамика иерархических систем: эволюционное представление - Николис Дж.

Николис Дж. Динамика иерархических систем: эволюционное представление — М.: Мир, 1989. — 490 c.
Скачать (прямая ссылка): dinamikaiearhicheskihsistem1989.pdf
Предыдущая << 1 .. 169 170 171 172 173 174 < 175 > 176 177 178 179 180 181 .. 187 >> Следующая

сопровождались увеличением выделения тРНК на нейрон в отделах коры,
ведающих процессами обучения (в 60-100 % подопытных животных). Это
указывает на стимуляцию генома нейрона, т. е. отклик тРНК можно
интерпретировать как отображение активации "молчавшего" до того участка
гена в клетках мозга. Ниже
/ Ген }
тРНК х (.трансляция)
\j г \ Рибосома
Репрессор Фермент у (трансляция) Прекурсор
УУУУУУУ7/7У/ V7 У/7////''/, У. /, //У//У/
Субстрат
Рис. А.1. Петля генетической обратной связи х, у. Уровень нуклеиновых
кислот и уровень белков следует рассматривать как два последовательных
иерархических уровня.
мы предлагаем гипотезу, что такая активация (обычно подавленных) генных
петель (переключателей) может быть обусловлена ионными флуктуациями,
проникающими в геном нейронов, и вызываться либо прямым стимулированием
извне (например, микроволновым излучением [П.13]), либо связью с
непрерывной шумовой электроволновой активностью постсинаптических
мембранных потенциалов (запускаемых гормонами или нейромедиаторами).
Рассмотрим кратко одну отдельную генетическую "петлю Жакоба - Моно", или
"генетический переключатель" (рис. А.1). На этой упрощенной схеме сигнал
РНК испускает ядро. Мгновенную концентрацию РНК обозначим через x(t). В
рибосоме сигнал транслируется, и синтезируются молекулы гормонов с
соответствующей мгновенной концентрацией y{t). Выделивший-
458
Приложения
ся фермент катализирует реакцию превращения из неактивного прекурсора в
молекулу репрессора. В свою очередь молекула репрессора (белок) реагирует
с геном так, что когда репрес-сор прикрепляется к гену, шРНК больше не
производится, и активность прекращается.
Гудвин [П.14] предпринял попытку показать, что при некоторых условиях
описанная выше петля обратной связи может быть колебательной системой с
мгновенными концентрациями х и у, нелинейно флуктуирующими относительно
своих стационарных значений. Особо ограничительным было принятое Гудвином
предположение о том, что концентрация фермента у убывает с постоянной
скоростью (независимо от концентрации). Предложенная Гудвином схема
первоначально не учитывала также запаздывание между х и у. Впоследствии
[П. 15] Гудвин модифицировал свою модель, включив в уравнения члены,
учитывающие запаздывание и распад веществ и зависящие от концентраций х я
у, а после экспериментов на аналоговых компьютерах Гудвин пришел к
заключению, что система способна совершать незатухающие колебания в
ограниченном диапазоне значений параметров. Позднее Гриффитс, критически
проанализировав модель Гудвина [П. 16], пришел к выводу, что незатухающие
колебания концентраций х и у не могут возникать при реалистических
значениях параметров. В результате оказывается, что простая генетическая
петля, изображенная на рис. А.1, в рамках детерминистического подхода
может вести себя только как переключатель, который большую часть времени
подавлен, т. е. находится в положении "выключено".
Недавно Тивари и др. [П. 16] выполнили на компьютере численное
моделирование системы Жакоба - Моно с учетом стохастических вариаций в
переменных х я у. Исследователи обнаружили, что под действием
стохастических флуктуаций (шума) в системе возникают незатухающие
колебания. "Одна петля обратной связи, осуществляющая репрессию, еще не
является "часовой" системой, а несколько таких петель, действующих
независимо, могли бы быть очень точными часами", - таков был вывод Тивари
и его сотрудников. Нам представляется, что индуцируемые извне
стохастические элементы в цепях генетического контроля являются
необходимыми предпосылками возбуждения и производства непрерывных
незатухающих колебаний в жестком переключательном элементе, который в
противном случае пребывает в состоянии покоя ("спит"). В нашей теории
такие стохастические элементы могут быть отождествлены с ионными
флуктуациями, идущими от непрерывной активности постсинаптических
мембран, проникающих в геном и массированно возбуждающих бывшие до того
подавленными гены. Будучи возбужденными, эти гены затем совершают
регулярные колебания в
Приложения
459
течение временного интервала At, пока стохастическое воздействие
сохраняет надлежащие характеристики.
Как показывает компьютерный анализ ЭЭГ, снятых во время обучения [П.18],
распределение частот и интегральной мощности в спектре сразу же после
первого предъявления связано с качеством его последующего запоминания. В
этих экспериментах более интенсивная быстрая и длительная активация ЭЭГ
после предъявления учебного материала систематически ассоциировалась с
лучшим качеством последующего запоминания, и, наоборот, очень низкие
уровни активации соответствовали отказу памяти- низкие уровни были
несовместимы с запоминанием информации, допускающим последующую
обработку.
В соответствии с нашей моделью мы предполагаем, что ЭЭГ должна быть
особенно активна в период закрепления памяти, чтобы создать как можно
больше петель в отдельных нейронах (одновременно во многих областях
Предыдущая << 1 .. 169 170 171 172 173 174 < 175 > 176 177 178 179 180 181 .. 187 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed