Суперкомп'ютер у кожному з нас. Відкриття нового сигналу в клітинах мозку натякає на його обчислювальні можливості

Чи можна сказати, що людський мозок щойно став ще більш запаморочливим? Завдяки новому відкриттю вчених, які натрапили на нову, небачену раніше форму обміну повідомленнями між клітинами, у людства з'явилися всі підстави для такої заяви. Так, у людському мозку було зареєстровано новий, раніше ніколи небачений сигнал, пише Science Alert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

Дослідники з Німеччини та Греції нещодавно виявили в клітинах зовнішньої кори головного мозку механізм, який виробляє новий загадковий "градуйований" сигнал. Цей сигнал може дати окремим нейронам абсолютно новий спосіб виконувати свої логічні функції. Можна сказати, що це модернізація обчислювальної потужності нашим мозком.

Вчені досліджували це нове захоплююче відкриття, аналізуючи електричну активність у ділянках тканини, витягнутих під час операції з видалення епілепсії. Вони виявили, що окремі клітини кори головного мозку використовують для "пострілу" не тільки типові іони натрію, а й кальцію. І коли ці позитивно заряджені іони з'єднуються, вони викликають безпрецедентну хвилю напруги, подібної до якої раніше не спостерігалося. Названі "dCaAPs", ці дендритні потенціали дії, опосередковані кальцієм, можуть змінити гру, коли йдеться про те, як ми розуміємо людський мозок.

Ми знаємо, що порівняння мозку з комп'ютером має свої обмеження, але в певному сенсі це споріднені душі. Обидва вони спираються на електричну напругу для виконання різноманітних операцій — у комп'ютерах це простий потік електронів через транзистори, а в нейронах — хвилі заряджених частинок, таких як натрій, хлорид і калій. Замість транзисторів у нейронах використовуються дендрити для хімічного управління цими повідомленнями.

За словами нейробіолога з Університету Гумбольдта Метью Ларкума, дендрити мають вирішальне значення для розуміння роботи мозку, оскільки саме вони визначають обчислювальну потужність окремих нейронів. Подумайте про них як про світлофори в нашій нервовій системі. Якщо потенціал дії досить значний, він може бути переданий іншим нервам, які можуть або заблокувати, або передати повідомлення.

У корі головного мозку, зовнішній частині центральної нервової системи людини, цей ефект пульсації стає ще складнішим. Другий і третій шари кори головного мозку особливо щільні та зморшкуваті, і в них зосереджені гілки, що виконують функції високого порядку, такі як відчуття, мислення та руховий контроль.

Саме на цих шарах зосередилися дослідники, підключивши клітини до пристрою під назвою "соматодендритний патч-кліппер" для запису їхніх сигналів. І коли вони вперше побачили дендритні потенціали дії, стався той самий колективний момент "еврика".

Але на цьому відкриття не закінчилися, адже команда також виявила, що ці окремі нейрони можуть діяти як програмна операція "XOR" — дозволяти сигнал лише тоді, коли інший сигнал має певну градацію. Традиційно вважається, що операція XOR вимагає мережевого рішення, але ці клітини, схоже, вже все зрозуміли.

Ще багато чого належить дізнатися про те, як dCaAPs поводяться в цілих нейронах і в живій системі. Але знання того, що наші окремі клітини мають кілька додаткових трюків у рукаві, може призвести до появи всіляких нових способів об'єднання транзисторів у мережу та розробки більш досконалого обладнання. Хто знає, які ще сюрпризи готує нам людський мозок, відомий як найскладніша конструкція у Всесвіті? Кожен день, коли ми дізнаємося про нього щось нове, є захоплюючою подією для всієї науки.

Раніше Фокус писав про те, що старість робить мозок повільнішим. Але в цьому є величезні плюси.