В човешкия мозък откриха сигнал от нов тип

Учените наскоро откриха уникална форма на обмен на съобщения между клетките в човешкия мозък, която не е била наблюдавана досега. Изследването, в което се описва откритието, е публикувано в списание Science.

Откритието показва, че нашият мозък може да е много по-мощно изчислително устройство, отколкото сме предполагали.

Още през 2020 г. изследователи от институти в Германия и Гърция съобщиха за наличието на механизъм в клетките във външната кора на мозъка, който самостоятелно произвежда нов променлив сигнал, който може да даде възможност на отделните неврони да изпълняват своите логически функции по по-различен начин.

Чрез измерване на електрическата активност в участъци от тъкани, отстранени по време на операция на пациенти с епилепсия, и анализ на структурата им с помощта на флуоресцентна микроскопия, невролозите са констатирали, че отделните кортикални клетки използват калциеви йони за активиране, а не само натриеви (както обикновено).

Тази комбинация от положително заредени йони предизвиква непознати досега вълни на напрежение, наречени калциево-медиирани дендритни потенциали на действие или dCaAPs.

Мозъкът – особено човешкият – често се сравнява с компютър. Аналогията, разбира се, е много ограничена, но на някои нива те наистина изпълняват сходни задачи. И двата използват електрическо напрежение, за да извършват различни операции.

В компютрите това става чрез преминаване на електрони в транзисторите. В невроните сигналът се предава като вълна от отварящи се и затварящи се канали, които обменят заредени частици като натрий, хлор и калий. Този импулс от протичащи йони се нарича потенциал на действие.

Невроните контролират тези съобщения по химичен път в краищата на израстъци, наречени дендрити.

„Дендритите са от централно значение за науката за мозъка, защото именно те определят изчислителната мощ на отделните неврони“, споделя неврологът от Хумболтовия университет Матю Ларкъм пред Уолтър Бекуит по време на конференцията на Американската асоциация за напредък в науката през месец януари 2020 г.

Дендритите са светофарите на нашата нервна система. Ако потенциалът на действие е достатъчно значим, той може да бъде предаден към другите нерви, които могат да блокират или предадат съобщението.

Пулсациите на напрежението са логическата основа на нашия мозък и те могат да се предават колективно в две форми: или това ще бъде съобщение AND (съобщението се предава, ако се задействат и x, и y), или съобщение OR (съобщението се предава, ако се задейства или x, или y).

Може би най-сложната част на човешката централна нервна система е плътната, набраздена от гънки външна част – кората. Дълбоките втори и трети слоеве на кората са особено дебели – те са изпълнени с клонове, които изпълняват функции от висок порядък, които свързваме с усещанията, мисленето и двигателния контрол.

Именно тъканите от тези слоеве са изследвани внимателно от учените. И за да се уверят, че всички открития не са характерни само за хората с епилепсия, те проверили резултатите си върху няколко проби, взети от мозъчни тумори.

Въпреки че екипът извършва сходни експерименти с плъхове, сигналите, които наблюдават в човешките клетки, са много по-различни. Нещо повече, когато учените инжектирали в клетките блокер на натриевите канали – тетродотоксин, те все пак открили сигнала. Единствено калциевият блокер е потиснал активността.