Нейроны человеческого мозга способны объединяться в группы

Используя математический аппарат для построения модели работы человеческого мозга, ученые Солковского института в США доказали, что для того, чтобы передать сигналы к действию соседним нервным клеткам, десятки нейронов головного мозга объединяются для коллективной работы.

Как сообщается в статье исследователей, опубликованной в номере журнала Science от 2 апреля, открытие этого явления может быть использовано для изучения и лечения психических расстройств у людей, а также для создания новых принципов коммуникации вычислительных машин.

В своей работе американские исследователи использовали математический аппарат для построения модели работы так называемых "звездчатых клеток" головного мозга. Эти клетки, имеющие звездчатую форму, управляют большой частью активности всего головного мозга, поскольку обладают примерно шестью тысячами контактов с другими нервными клетками. Эти клетки также взаимодействуют и с нейронами особого отдела головного мозга, таламуса, который служит центром консолидации и переработки потоков информации от всех органов чувств человека. После обработки таламус передает информацию дальше через звездчатые клетки всем остальным отделам мозга.

При этом ученых удивил и подтолкнул к исследованию тот факт, что количество сигналов, приходящееся на звездчатые клетки со стороны нейронов таламуса, составляет всего 5%.

Нейронам таламуса необходимо объединиться в группу из нескольких десятков и послать свои сигналы в звездчатые нейроны одновременно

"Мы задались вопросом: как такое небольшое количество синапсов (соединений между нейронами) может иметь такое большое действие на всю работу мозга? Если бы определяющим фактором в этом было именно количество сигналов, передаваемых этими клетками друг другу в единицу времени, то сигналы таламуса были бы просто незаметны на фоне остальных 95% сигналов, поступающих в звездчатые нейроны от других клеток", - пояснил профессор Терренс Сейновски, соавтор публикации.

С помощью своей модели работы звездчатых клеток ученые показали, что решающим фактором в доставке нужного сигнала до клеток так, чтобы этот сигнал был услышан, распознан и передан дальше, является не общее количество нервных импульсов между этими клетками и клетками таламуса, а количество, приходящее в звездчатый нейрон в один и тот же момент времени. Иными словами, нейронам таламуса необходимо объединиться в группу из нескольких десятков и послать свои сигналы в звездчатые нейроны одновременно.

Ученые надеются, что с помощью их работы в будущем станет возможным расшифровывать "послания" отделов головного мозга, которыми они обмениваются с помощью своего специфического языка

"Согласно нашей модели, необходима синхронная работа всего тридцати синапсов звездчатых клеток из шести тысяч для того, чтобы поступающий в них сигнал был надежно услышан и распознан", - рассказал Си Пин Ван, ведущий автор публикации, слова которого приводит пресс-служба Солковского института в США.

Ученые надеются, что с помощью их работы в будущем станет возможным расшифровывать "послания" отделов головного мозга, которыми они обмениваются с помощью своего специфического языка.

"Применение теории инженерного дела для изучения мозга помогло нам узнать принципы взаимодействия нейронов друг с другом. С другой стороны, понимание уникальных механизмов работы мозга, отличных от работы компьютеров, может существенным образом затронуть сами принципы, которые используют инженеры в повседневной работе", - отметил Си Пин Ван.

Напомним, что совсем недавно ученые из Калифорнийского университета в Ирвайне, США, доказали, что регулярные умственные упражнения в зрелом возрасте позволяют сохранить здоровье и работоспособность мозга за счет стимуляции образования новых соединений между нейронами и поддержания правильных ритмов работы клеток, которые отвечают за формирование памяти.