Обнаружен неизвестный ранее тип сигнала в мозге

Ученые обнаружили уникальную форму обмена клеточными сообщениями, происходящую в человеческом мозге. Это открытие свидетельствует о том, что наш мозг может быть даже более мощной вычислительной машиной, чем предполагалось ранее.

Исследователи из институтов Германии и Греции обнаружили механизм во внешних кортикальных клетках мозга, который самостоятельно производит новый "дифференцированный" сигнал, предоставляющий отдельным нейронам другой способ выполнения их логических функций.

Измеряя электрическую активность в срезах тканей, удаленных во время операции у больных эпилепсией и анализируя их структуру с помощью флуоресцентной микроскопии, неврологи обнаружили, что отдельные клетки коры головного мозга используют для связи не только обычные ионы натрия, но и кальций. Эта комбинация положительно заряженных ионов вызывала волны напряжения, никогда не наблюдавшиеся ранее и называемые – потенциалом действия дендритного кальция (dCaAPs).

Мозг, особенно человеческий – часто сравнивают с компьютером. Аналогия имеет свои пределы, но на некоторых уровнях они действительно выполняют задачи сходным образом: и мозг, и компьютер используют силу электрического напряжения для выполнения различных операций. В компьютерах это происходит в виде потока электронов через транзисторы.

В нейронах – сигнал имеет форму волны "открытия и закрытия" каналов, которые обмениваются заряженными частицами, такими как натрий, хлорид и калий. Этот импульс называется потенциалом действия, только вместо транзисторов – нейроны управляют этими сигналами с помощью дендритов.

Дендриты – это своего рода "светофоры" нашей нервной системы. Если потенциал действия значителен, он может быть передан другим нервным окончаниям, которые могут блокировать или передавать сообщение дальше. Дендриты играют центральную роль в понимании работы мозга и лежат в основе того, что определяет вычислительную мощность отдельных нейронов.

Поиск потенциала действия, опосредованного кальцием, для ученых представляет большой интерес. Моделирование того, как этот новый вид сигнала функционирует в коре головного мозга, обнаружило неожиданность – выяснилось, что в дополнение к логическим функциям, отдельные нейроны могут действовать как "исключительные", если сигнал для них передается определенным образом.

В планах нейробиологов – продолжение исследований, чтобы увидеть как dCaAPs ведут себя с остальными нейронами. Как именно этот новый инструмент, втиснутый в одну нервную клетку, может выполнять такие функции – это вопрос, на который предстоит найти ответ. Кроме того, ученым необходимо выяснить, проявляются ли подобные механизмы у других существ или же только у человека. Открытие также может повлиять на процесс создания нового вида сетевых транзисторов. Исследование опубликовано в научном журнале Science.

Источник: vk.com

Комментарии: