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.