В настоящее время высказываются взгляды на неравнозначность для механизмов памяти нейронов коры мозга. На основании изучения структурных особенностей нейронов С. А. Саркисов выдвинул положение об особой роли в следовых процессах звездчатых клеток коры больших полушарий, имеющих отношение к формированию образа.
Хотя все исследователи согласны с тем, что формирование следа памяти связано с изменениями на нейронном уровне, однако пока еще не известно, какие структурные образования нейрона имеют к ним непосредственное отношение. Большинство ученых склонно думать, что основным элементом памяти является не весь нейрон в целом, а места его контакта с другими нейронами и их отростками — синапсы, расположенные на теле и на коротких ветвящихся отростках каждого нейрона, называемых дендритами (рис. 6, 7).
Это предположение кажется наиболее вероятным, так как среднее число синапсов на каждом нейроне может достигать тысячи. Следовательно, число элементов памяти в каждом нейроне огромно, что в бо́льшей степени может обеспечить требуемую емкость памяти.
Предположение о том, что основную роль в процессах памяти играют синапсы, подтверждается значительными изменениями в числе и расположении дендритов в процессе роста животных и человека, и особенно в первые годы жизни, когда приобретается огромный индивидуальный опыт. Сравнение нейронов и их отростков у человека в различном возрасте показывает, что значительно меняется количество дендритов в течение раннего периода развития. Относительный объем тел нейронов уменьшается, а объем дендритов увеличивается; поверхность дендритов возрастает, тогда как поверхность тел нейронов остается почти постоянной начиная с грудного возраста. Эти исследования, несомненно, указывают, что дендриты, разветвленность которых с годами сильно возрастает, имеют важное значение и, возможно, становятся базой для приобретения индивидуального опыта.
Близкие к этим данные получены при исследовании нервной системы в процессе эволюции животного мира — в филогенезе. Сравнительные исследования показывают, что структура нейрона и химические процессы в них меняются на протяжении эволюции очень незначительно. Основной признак, претерпевающий наиболее четкое развитие, — сложность и возрастающее количество связей между нейронами, а также увеличение их разнородности (гетерогенности). В настоящее время выявлено чрезвычайное разнообразие межнейронных связей и контактов между любыми частями нейронов. Особое значение имеют, по-видимому, шипики на дендритах. Эти образования представляют собой наиболее специализированные структуры, которые появляются только на определенном уровне эволюции мозга. Форма шипиков изменяется в связи с расширением и усложнением их функционального назначения. При определенных условиях в нервных центрах обнаруживается рост ответвлений и от длинного отростка нейрона — аксона. Возможно, что один из стимулирующих факторов роста — повышение функции в том или другом нервном центре. По-видимому, так можно объяснить усиление синтеза белка и нуклеиновых кислот, в частности рибонуклеиновой кислоты — РНК — в тренируемых нейронах. (Более подробно на этих исследованиях мы остановимся в разделе о биохимических теориях памяти.) Если даже рост происходит со скоростью, не превышающей времени восстановления периферического нерва, то и тогда, как указывает Г. Д. Смирнов, за 10 минут могут образовываться волокна протяженностью 30 ммк. В масштабах организации нервных центров это величина значительная.
В объяснении характера происходящих изменений возможны три варианта: образование новых синапсов, включение нефункционирующих синапсов и изменение их функциональных свойств. Наиболее признаны теории, связанные с изменением функциональных свойств синапсов. Согласно теории проторения путей память объясняется повышением проводимости синаптических межнейронных контактов. Прохождение импульсов через синапсы облегчается тем, что импульсы уже ранее циркулировали по синаптическим путям. Это приводит к изменению физических, скорее всего электрических, характеристик синаптических пластинок. Изменение синапсов, их гипертрофия при функционировании доказаны экспериментально. Можно полагать, что гипертрофия синапсов сопровождается повышением их функциональной активности. Такого рода «синаптическое облегчение», по-видимому, лежит в основе и условных рефлексов. Некоторые нервные пути существуют от рождения.