Дослідження вчених з Університету Каліфорнії у Лос-Анджелесі (UCLA) може кардинально змінити наші уявлення про роботу мозку, призвести до створення нових підходів до лікування неврологічних розладів й навіть зумовити появу комп’ютерів, які мислять як люди.
Нервові імпульси, завдяки яким нейрони в мозку спілкуються між собою, виявляється, генерують не лише їхні тіла (соми), а й деревоподібні відростки – дендрити.
Досі вчені вважали, що нервові імпульси, які переміщуються між нейронами у вигляді електричних сигналів, генерує нейронне тіло (сома), а дендрити – розгалужені деревоподібні відростки, які пов’язують соми нейронів між собою, – лише пасивно їх проводять. Але команда з UCLA відкрила щось незвичайне: виявляється, нервові імпульси народжуються не лише у сомах, але й у самих дендритах, причому навіть вдесятеро частіше, ніж у сомах. Ці результати кидають серйозний виклик усталеним уявленням про те, що саме соми є первинним елементом у механізмі, який лежить в основі сприйняття, навчання та пам’яті.
«90% нервової тканини становлять саме дендрити. Якщо припустити, що вони активніші, ніж соми, то це кардинально змінює наше розуміння того, як мозок опрацьовує інформацію», – каже головний автор дослідження Маянк Мета, професор UCLA. Стаття з його описом опублікована 9 березня в журналі Science.
Значення цього дослідження, однак, не вичерпується лише констатацією ролі дендритів як генераторів нервових імпульсів. Його автори встановили ще й те, що напруга їхніх імпульсів значно коливається. Соми генерують лише імпульси «все-або-нічого», що нагадують біти цифрових комп’ютерів зі значенням «1» та «0». Своєю чергою, напруга імпульсів дендритів, яка може мати навіть більше початкове, ніж в імпульсів сом, з часом повільно змінюється. Це свідчить про те, що дендрити комунікують не за цифровим, а радше за аналоговим принципом.
«Ми встановили, що дендрити є гібридами, які поєднують цифрові й аналогові способи комунікації. Через це мозок відрізняється від цифрового комп’ютера й нагадує радше квантовий комп’ютер, який також є аналоговим. – каже Маянк Мета. – Це може започаткувати відхід від парадигми, в яку нейронауковці вірили понад шістдесят років».
Оскільки дендрити займають об’єм, що у понад сто разів перевищує об’єм сом, аналітична потужність мозку може бути в десятки разів більшою, ніж досі вважали, – стверджують дослідники.
Раніше науковці вже припускали, що дендрити також можуть породжувати нервові імпульси, але підтвердження цьому не було через делікатність цих відростків. Експерименти на щурах показали, що як тільки дослідники намагалися під’єднати електроди до дендритів, вони одразу ж гинули. Команда з UCLA знайшла спосіб, як обійти цю проблему, під’єднавши електроди не до самих дендритів, а біля них. За допомогою цього методу науковці вимірювали їхню активність протягом чотирьох днів у щурів, які вільно рухалися по лабіринту. Як виявилося, дендрити генерували вп’ятеро більше сигналів, ніж соми, коли тварини спали, і вдесятеро більше у стані бадьорості.
«Ми встановили, що "рішення" генерувати нервовий імпульс дендрити приймають набагато частіше, ніж соми. Через технологічні труднощі дослідження нервових імпульсів фокусувалися переважно на сомах. Ми відкрили таємне життя нейронів. Це значною мірою змінює уявлення про те, як працює мозок», – каже Маянк Мета.
Brain is 10 times more active than previously measured
ScienceDaily, 9.03.2017
Зреферував Євген Ланюк