Причиной аутизма и эпилепсии может оказаться синхронная работа нервных клеток

Предположение нейробиологов о том, что объединенные в одну сеть нервные клетки работают синхронно, оказалось неверным. Эксперименты немецких ученых показали, что нейроны могут работать вместе, но не в унисон друг другу.

Работа исследовательского коллектива из немецкого Института Макса Планка описана в журнале Science. Ученые показывали подопытным обезьянам различные изображения и анализировали электрическую активность нервных клеток в зрительной коре животного. Применив пучки из множества тончайших электродов, нейробиологи смогли узнать, как ведет себя множество расположенных вблизи друг от друга нервных клеток, в том числе и тех, которые получают от сетчатки глаза одинаковую информацию.

Больше не вместе
Ранее считалось, что раз группа клеток получает одинаковые сигналы, то и работают они тоже совершенно одинаково. Процессы, лежащие в основе зрительного восприятия, тоже были довольно хорошо изучены физиологами: ученые знали, например, что обработка информации происходит в несколько этапов. Вначале нейронные сети выделяют самые простые элементы, а те клетки, при помощи которых мозг узнает сложные объекты, связаны со зрительным нервом вовсе не напрямую .

Было известно, что отдельные клетки могут выделять определенные фигуры или, как говорят биологи, паттерны: например X- или Y-образные пересечения линий. Чтобы сложить несколько линий и узлов в одно целое, группа нервных клеток должна свести вместе несколько сигналов от других групп, — долгое время считалось, что такое объединение частей картинки в одно целое происходит благодаря синхронной активности нейронов.

Но еще до появления результатов работы коллектива из Института Макса Планка в этой теории синхронности было замечено слабое место. Как считает Майкл Дебекки, один из авторов исследования, если человеку показать одно и то же лицо несколько раз, то активность его нервных клеток каждый раз будет иной. Ранее считалось, что этот эффект обусловлен тем, что узнающие лицо нейроны вовлечены также и в другие процессы из-за того, что на них влияют соседние клетки. И тут возникал парадокс. «Если активность, которая никак не связана с анализом данной картинки, влияет на множество клеток, — описывает проблему Дебекки, — то она начнет распространяться дальше, между собой будут синхронизироваться все новые и новые группы нейронов».

А когда все клетки начинают работать синхронно, то любая обработка информации оказывается невозможной. От излишней синхронизации их должно что-то страховать, но вот что именно? В поисках ответа на этот вопрос ученые начали серию экспериментов на обезьянах, активность клеток мозга которых можно было изучать в лабораторных условиях. Вживление тонкого пучка электродов, точное подведение их к близкорасположенным клеткам и регистрация слабых электрических импульсов — все это было далеко не самой простой задачей, но с ней удалось справиться.

Исследователи выяснили, что даже расположенные вплотную друг к другу клетки не реагируют одновременно на один и тот же внешний раздражитель. Животным показывали как простые узоры из линий, так и фотографии, и каждый раз глобальной синхронизации не возникало. О полном рассогласовании, конечно, речь не шла, но там, где исследователи ожидали увидеть одновременную активность, синхронной работы нейронов часто не обнаруживалось.

Мозг не работает на одной частоте
Несмотря на то что все эксперименты проведены не на людях (по понятным причинам: вживлять электроды в мозг ради научных опытов никто не будет, хотя протезы сетчатки, например, вполне вживлялись), ученые считают, что их работа может повлиять и на медицину. Как говорит Андреас Толлеас, один из исследователей, некоторые патологические состояния, от аутизма до эпилепсии, могут быть связаны именно с избыточной или недостаточной синхронизацией нервных клеток.

С синхронизацией помимо сугубо научных теорий о переработке информации связан и популярный миф о том, что у одаренных людей мозг якобы «работает синхронно». Или, в другом варианте, «использует свой потенциал не на 5%, как у всех, а больше». Все эти проценты, с точки зрения нейробиологов, совершенно бессмысленны, ведь количество активных нервных клеток вообще никак не связано с такими тонкими понятиями, как креативность, способность находить закономерности в окружающем мире и быстро принимать решения. При эпилептическом приступе число активных и синхронно работающих клеток очень велико, однако это же не повод считать эпилепсию признаком гениальности!

Источник: Gzt.ru