Израильские специалисты из Университета имени Бар-Илан развенчали классические предположения о деятельности нейронов. Как выяснили журналисты «Фразы», исследователи обнаружили, что каждый нейрон функционирует не как совокупность возбудимых элементов.
Как сообщают Вести.Ru, его дендритные отростки могут действовать по-разному. То есть условно «левый» и «правый» дендриты не ждут накопления сигналов, чтобы суммировать их и генерировать импульс, как это считалось до сих пор, они «работают» каждый в своем направлении, создавая абсолютно разные импульсы.
«Мы пришли к такому выводу, используя новую экспериментальную установку, но, в принципе, эти результаты могли быть обнаружены с помощью технологий, существовавших уже с 1980-х годов. Вера в научные открытия столетней давности привела к этой задержке», — рассказал руководитель работы профессор Идо Кантер.
Его команда исследовала природу самого нейронного импульса — всплеска электрической активности. Один эксперимент предполагал применение электрического тока к нейрону с разных его сторон, а во втором ученые использовали эффект множественных входных сигналов.
Полученные результаты указывают на то, что направление принятого сигнала может существенно повлиять на реакцию нейрона.
Например, слабый сигнал «слева» и столь же слабый «справа» нейрон не суммирует и не отзовётся импульсом, а вот если с одной из сторон поступит более мощный сигнал, то даже он один может запустить реакцию нейрона.
По словам Кантера, необходимо отказаться от традиционных представлений и заново изучить функциональные возможности клеток мозга. В первую очередь, это крайне важно для понимания природы нейродегенеративных заболеваний. Возможно, нейроны, которые не способны дифференцировать «лево» и «право», могут стать отправной точкой для выявления происхождения этих болезней.
Также эксперименты поставили под сомнение метод «сортировки шипиков», который используют сотни научных групп по всему миру. Он помогает измерять активность сразу множества нейронов, но, как и прочие методы, основывается на предположениях, которые, возможно, вскоре будут официально признаны устаревшими.
Однако первоочередная задача для нейробиологов — понять, как нейроны «сортируют» входящие сигналы и как формируют «отзыв».
Кроме того, авторы подчёркивают, что они проводили эксперименты лишь с одним типом нервных клеток — пирамидальными нейронами (как на главном фото). А они бывают также грушевидными, зернистыми, звездчатыми, веретеновидными и неправильными.
Кстати, помимо медицинских применений, открытие может также внести свой вклад в создание более совершенных искусственных нейросетей.
Как известно, человеческий мозг содержит 85-86 миллиардов нейронов. Каждый из них соединяется с другими клетками, образуя триллионы соединений. Место контакта двух нейронов или нейрона и получающей сигнал клетки называется синапс. Через них осуществляется передача нервного импульса.
Более ста лет назад физиологи уже знали, что каждый нейрон функционирует как централизованный возбуждаемый элемент. Он накапливает входящие электрические сигналы в своём теле (соме) и, когда те достигают определённого предела, генерирует короткий электрический импульс в многочисленные ответвления — дендриты. На их концах расположены мембранные выросты — шипики. Именно туда отправляется импульс, и когда шипики одного нейрона соединяются с шипиками другого, формируется синапс. (Впрочем, это лишь одна разновидность контакта: синапсы также образуются при контакте самих дендритов, а также тел нейронов).
В 1907 году французский нейробиолог Луи Лапик предложил модель, согласно которой напряжение в дендритных шипиках нейронов увеличивается по мере накопления электрических сигналов. Когда достигается определённый максимум, нейрон реагирует всплеском активности, после чего напряжение сбрасывается. Это означает, что нейрон не будет отправлять «сообщение», если он ещё не «собрал» достаточно сильный электрический сигнал.
Последующие сто лет нейробиологи изучали клетки мозга, основываясь на этом знании. Нынешние исследования указывают на то, что Лапик ошибся.