Еще в 2020 году исследователи из институтов в Германии и Греции сообщили о механизме в клетках коры головного мозга, который генерирует новый «градуированный» сигнал между нейронами.
Ученые в недоумении: в человеческом мозге нашли уникальный сигнал
Недавно ученые обнаружили уникальную форму обмена клеточными сообщениями в человеческом мозге, которая ранее не наблюдалась.
Getty images
Таинственный сигнал заинтриговал исследователей. Вот что он означает.
Измеряя электрическую активность в срезах ткани, удаленных во время операции у пациентов с эпилепсией, и анализируя их структуру с помощью флуоресцентной микроскопии, неврологи обнаружили, что отдельные клетки в коре головного мозга используют для «возбуждения» не только обычные ионы натрия, но и кальция.
Эта комбинация положительно заряженных ионов вызвала никогда ранее не наблюдаемые волны напряжения, называемые потенциалами дендритного действия, опосредованными кальцием, или dCaAP.
Новый сигнал в мозге
Это логическая основа нашего мозга – пульсации напряжения, которые могут передаваться коллективно в двух формах: либо как сообщение с сигналом И (если срабатывают x и y, сообщение передается); либо сообщение ИЛИ (если срабатывают x или y, сообщение передается).
Возможно, нигде это не является более сложным, чем в плотной внешней части центральной нервной системы человека — коре головного мозга. Более глубокие второй и третий слои особенно толстые, они заполнены ответвлениями, которые выполняют функции высокого порядка, которые мы связываем с ощущениями, мышлением и моторным контролем.
Исследователи внимательно изучили ткани из этих слоев, подключив клетки к устройству, называемому соматодендритным пластырем, чтобы посылать активные потенциалы вверх и вниз по каждому нейрону, записывая их сигналы.
Чтобы убедиться, что какие-либо открытия не были уникальными для людей с эпилепсией, они дважды проверили свои результаты на нескольких образцах, взятых из опухолей головного мозга.
Хотя команда проводила аналогичные эксперименты на крысах, виды сигналов, которые они наблюдали, проходя через клетки человека, были очень разными.
Что еще более важно, когда они ввели в клетки блокатор натриевых каналов под названием тетродотоксин, они все равно обнаружили сигнал. Только после блокирования кальция все стихло.
Обнаружение потенциала действия, опосредованного кальцием, достаточно интересно. Но моделирование того, как этот чувствительный новый вид сигнала работал в коре головного мозга, выявило сюрприз.
В дополнение к логическим функциям типа И и ИЛИ, эти отдельные нейроны могут действовать как «эксклюзивные» пересечения ИЛИ (XOR), которые разрешают сигнал только тогда, когда другой сигнал классифицирован определенным образом.
Необходимо проделать дополнительную работу, чтобы увидеть, как dCaAP ведут себя во всех нейронах и в живой системе. Не говоря уже о том, является ли это признаком именно человеческого сознания или аналогичные механизмы развились у кого-то еще в животном мире.