Классическое представление о работе нейронов мозга оказалось ошибочным

23 Декабря 2017 в 21:00, Николай Хижняк 19 628 просмотров 18

Человеческий мозг содержит около 86 миллиардов нейронов. Каждый из этих нейронов соединяется с другими клетками, образуя триллионы соединений. Место контакта двух нейронов или нейрона и получающей сигнал клетки называют синапсом. Через эти синапсы осуществляется передача нервного импульса.

Науке все это было известно уже давно. Ученые более ста лет назад выяснили, что каждый нейрон работает как централизованный возбуждаемый элемент. Внутри него сначала накапливаются входящие электрические сигналы, а затем, когда те достигают определенного предела, нейрон генерирует и посылает короткий электрический импульс в многочисленные ответвления – дендриты. На их концах расположены мембранные выросты – шипики. С этих шипиков и отправляется импульс. Когда шипики одного нейрона соединяются с шипиками другого, формируется синапс. Но это лишь одна из разновидностей контакта. Синапсы также образуются при контакте самих дендритов, а также тел нейронов.

Тем не менее новое исследование, проведенное израильскими специалистами из Университета имени Бар-Илан и опубликованное научным журналом Scientific Reports, развенчивает классические представления о работе нейронов.

Ещё в 1907 году французский нейробиолог Луи Лапик предложил модель, согласно которой напряжение в дендритных шипиках нейронов увеличивается по мере накопления электрических сигналов. При достижении определенного максимума, нейрон отвечает всплеском активности, после чего напряжение сбрасывается. Это также означало, что если нейрон еще не «собрал» достаточно сильный электрический сигнал, то он не будет отправлять импульс.

Последующие сто лет нейробиологи изучали клетки мозга, основываясь на этой модели. Однако в рамках новых типов экспериментов ученые доказали, что Лапик ошибался.

Старая схема работы нейронов как совокупной возбудимой единицы (левое изображение) и новая – с чувствительностью справа, слева и снизу (правое изображение)

Исследователи обнаружили, что каждый нейрон функционирует не как совокупность возбудимых элементов. На самом деле его дендритные отростки могут действовать по-разному. Грубо говоря, «левый» и «правый» дендриты не ждут накопления сигналов, чтобы суммировать их и генерировать импульс. Напротив, каждый из них «работает» в своем направлении, создавая абсолютно разные импульсы.

«Мы пришли к такому выводу, используя новую экспериментальную установку, но, в принципе, эти результаты могли быть обнаружены с помощью технологий, существовавших еще с 1980-х годов. Вера в научные открытия столетней давности привела к этой задержке», — комментирует руководитель работы профессор Идо Кантер.

Исследователи решили изучать природу самого нейронного импульса – всплеска электрической активности. В рамках одного эксперимента на нейрон с разных сторон применялся электрический ток, а в другом эксперименте ученые использовали эффект множественных входных сигналов.

Полученные результаты указывают на то, что направление принятого сигнала может существенно повлиять на реакцию нейрона. Например, слабый сигнал «слева» и такой же слабый сигнал «справа» нейрон не суммирует и не отзывается импульсом. Однако если с одной из сторон поступит более мощный сигнал, то даже он один может запустить реакцию нейрона.

По мнению Кантера, необходимо отказаться от традиционных представлений и заново изучить функциональные возможности клеток мозга. В первую очередь это крайне важно для понимания природы нейродегенеративных заболеваний. Возможно, нейроны, которые не способны дифференцировать «лево» и «право», могут стать отправной точкой для выявления происхождения этих болезней.

Новые эксперименты также поставили под сомнение метод «сортировки шипиков», используемый сотнями научных групп по всему миру. Метод помогает измерять активность сразу множества нейронов, но, как и прочие, основывается на предположениях, которые, возможно, вскоре будут официально признаны устаревшими.

Однако первоочередная задача для нейробиологов заключалась в том, чтобы понять, как нейроны «сортируют» входящие сигналы и на основе этого формируют свой «отзыв». Кроме того, авторы отмечают, что они проводили эксперименты лишь с одним типом нервных клеток – пирамидальными нейронами. Хотя они бывают также грушевидными, звездчатыми, зернистыми, неправильными и веретеновидными.

Помимо медицинских применений, открытие может нести большую пользу для сферы создания более совершенных искусственных нейросетей, говорят ученые.

Классическое представление о работе нейронов мозга оказалось ошибочным

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

18 комментариев

  1. x44

    Scientific reports это не серьёзно (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. 0.5l

    наконец-то ученые разглядели у себя в мозгах транзистор с тремя лапками

  3. Wfladimir

    Искуственный интелект существует? - Задай этот вопрос прохожим, и 80% сегодня ответят да!
    Хотя - нет! И когда появится - даже не предвидится. Потому что мозг очень сложным образом устроенный оказался.

  4. Aldo

    Статья конечно абсолютный переводческий профанистический бред. Почему вы не консультируетесь с каким-то студентом старших курсов меда или интерном? Либо скидывайте сюда источник в конце-концов. Убогий этот ваш непрофессионализм.

    • mavevamafu

      Плюсую. Пусть скидывают источник, я заодно сайт в закладки положу и буду читать оригинал. Почему так не делают, где журналистская этика, уважение к читателю? ☹

  5. Nodrman

    Когда память данных, обработка данных и хранение данных у ИИ будет проходить как у людей на молекулярном уровне путём химических реакций?! Когда ИИ будет потреблять 10ватт как и человеческий мозг? Почему израильтяне не посчитали сколько ещё человечеству надо влить денег в эти исследования и разработки чтоб догнать наш мозг? Может человечеству эффективнее будет просто чпокаться и размножаться как сейчас а нашим мозгам дать абсолютно качественный контент который обеспечит нас оптимальными процессами в жизни? Израильтяне видимо не хотят так думать? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  6. Wfladimir

    Потому что искусственного интелекта нет. И создадут ли его не известно. В процессе его создания Из искуственного может получиться обыкновенный живой.
    Вы говорите ахинею, так как будто побывали в будущем или насмотрелись фильмов про него и вошли в роль. Выходите скорей.
    ИИ нет. Вам врут.

  7. snowflake2888

    А разве потенциал действия не проходит от аксона к дендриту через синоптическую щель ? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • Wfladimir

      Аксон дендрит синапс.
      Это где то там в мозгу всё.
      Связеобразующие элементы нейронов.

      • snowflake2888

        Это то понятно, я сейчас книгу читаю Эрика Канделя, там написано что передача сигнала между нейронами всегда происходит от аксона к дендриту и только так! Кто подскажет по этому поводу? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

        • Wfladimir

          Никто.
          Все про ИИ будут твердить, не понимая простейшего о мозге.
          На этихокончаниях меди полно. И у старых больных не развитых людей меди там мало и соединение это у них там более косное.
          Так через него эти 20 уровней как то проходят? И в секунлу поди не один раз. Мозг разогревается от активности такой.
          Это пока минимум.
          Старая даже литература во многом устарела по сравнению чем сегодня знают о мозге новое.

        • Wfladimir

          Отходы жизнедеятельности клеток там прям в мозге и складируется. Представляете себе сколько генетикам поле для совершенствования. Нет не ИИ, как вы подумали, а этого самого мозга!

        • Wfladimir

          Окружающеп тело мозга, там вроде глиальные клетки, тоже помогают ему работать, как то. Это тоже изучают.
          ИИ же просто - единица и ноль. Чем быстрее переключаются за единицу времени тем лучше. И это всё из принципиального что есть в компьютере, на сём и строится этот ИИ. Не ИИ , а то что щас называют им.

        • Wfladimir

          Сосуды очень тоненькие там 50 микрон, как волос. Поэтому не пейте спиртное. Они тут же забиваются эритроцитами слепленными в мтопки. Красные тельца от спирта слепляютсяя как монетки друг к дркгу, как фишаи на игральном мтоле.
          И наступает кислород голод. Знайте это.
          Поэтому генетикам мосуды то надо расширить, хотябы на порядок а то и два. Чтоб нейроны купались в море глюкозы. Вот где производительность то повысится бесконечно.
          Это сосудики даже самые маленькие надо до полумилиметра увеличить.
          Но тогда мозг будет тонны две- пять весить.
          Это и будет ИИ. С ещё другими прибамбасами.
          Аватар ему обязательно нужен будет. Чтоб как человек себя чувствовал.
          Или непонятно объясняю?

  8. sergrv

    Всё это интересно в рамках старых представлений о деятельности нейронно-глиальной сети. Ничего нейроны не накапливают. Они срабатывают, как реле, только очень сложные и регулируемые. Всё это описывается в рамках фрактальной модели работы ГМ.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.