Учёные рассказали об ошибочности выдвинутой в XX веке гипотезы о работе нейронов головного мозга

Новости науки. По словам учёных из Израиля, выдвинутые в начале прошлого столетия представления о том, как работают нейроны головного мозга человека, оказались ошибочными. Как известно, мозг человека содержит более 85 млрд нейронов (нервых клеток со всеми отростками, отходящими от неё). Каждый из них, образуя триллионы соединений, контактируется с другими клетками. Место соединения 1 нейрона и 1 клетки-получателя сигнала или 2 нейронов, через которые происходит передача нервного импульса называется синапсом. Всё это учёным известно давно: в прошлом веке физиологи уже знали, что любой нейрон функционирует как возбуждаемый централизованный элемент. Он в своём теле накапливает входящие электросигналы и при достижении ими определённого лимита генерирует непродолжительный электрический импульс в дендриты (многочисленные ответвления), на концах которых расположены шипики (мембранные выросты). Именно туда передается импульс, а если шипики одного нервной клетки соединяются с шипиками другой, то формируется синапс. Новое исследование, которое возглавили учёные Университета имени Бар-Илан (Израиль), развенчало традиционные предположения о работе нейронов. Луи Лапиком (1866-1952), физиологом из Франции, ещё в далёком 1907 году была предложена модель, по которой в дендритных шипиках клеток напряжение возрастает по мере накопления электросигналов. Нейрон в случае достижения определённого пика реагирует всплеском активности, вследствие чего напряжение уменьшается. Другими словами, нейрон не будет передавать так называемое "сообщение", пока он не "соберёт" достаточно сильный электрический сигнал. Нейробиологи в течение последующих ста лет изучали клетки мозга, базируясь на этой гипотезе. Однако теперь специалисты провели новые эксперименты и смогли доказать, что французский нейробиолог Лапик ошибся. Учёные выяснили, что любой нейрон работает не в качестве совокупности возбудимых элементов. Наоборот, его дендритные отростки могут по-разному действовать. Грубо говоря, так называемые "правый" и "левый" дендриты не дожидаются накопления сигналов для их суммирования и генерации импульса. Они, создавая совершенно разные импульсы, функционирует каждый в собственном направлении. "Мы, применяя новую экспериментальную установку, пришли к такому выводу, но в основном данные результаты могли быть получены при помощьи технологий, появившиеся уже в 80-е годы прошлого столетия. Вера в научные открытия вековой давности привела к такой задержке", — сообщил Идо Кантер, профессор и руководитель проекта. Команда учёных во главе с Кантером исследовала природу нейронного импульса – вспышки электрической активности. Суть одного эксперимента заключалась в необходимости применения электрического тока к нейрону со всех его сторон, а в другом специалисты использовали эффект множественных сигналов входа.

Полученные результаты являются свидетельством того, что направление полученного сигнала существенно может повлиять на реакцию нейрона. К примеру, слабый сигнал "слева" и примерно такой же "справа" нейрон не отзовётся импульсом и не суммирует, но если сигнал с бОльшей мощностью поступит с одной из сторон, то запустить реакцию нейрона может даже он один. Как утверждает Кантер, необходимо отказаться от классических представлений и снова изучить функциональные возможности мозговых клеток. Это очень важно, в первую очередь, для понимания сущности нейродегенеративных заболеваний. Неспособные провести грань между собой "лево" и "право" нейроны, возможно, могут стать завязкой для того, что выявлять происхождения этих болезней. Опыты, помимо этого, поставили под сомнение так называемый метод "сортировки шипиков", применяемый рядом групп научных сотрудников в разных странах мира. Он позволяет измерять активность множества нейронов одновременно, но, как и иные методы, базируется на предположениях, которые, пожалуй, вскоре будут считаться устаревшими официально. Однако для нейробиологов первостепенная задача – понять, каким образом происходит "сортировка" входящие сигналы и как нейроны формируют "отзыв". Также авторы подчёркивают, что ими был проведены эксперименты только с одним типом нейронов – пирамидальными нейронами, которые бывают также грушевидными, звездчатыми, неправильным, зернистыми и веретеновидными. Открытие, кроме применений в медицине, также может сыграть важную роль в разработке более продвинутых искусственных нейросетей. Работа израильских учёных была опубликована в научном издании Scientific Reports. Ранее стало известно о том, что исследователям удалось открыть новейшие свойства нейронных дендритов и впервые измерили ёмкость синапсов.