Израильские ученые объяснили, как мозг улавливает и усиливает даже самые слабые сенсорные сигналы
Исследователи Еврейского университета Иерусалима показали, как группы нейронов распознают и усиливают даже самые слабые сенсорные сигналы на фоне постоянного внутреннего шума.
Мозг человека обладает удивительной способностью мгновенно реагировать на едва ощутимые внешние раздражители. Долгое время оставалось загадкой, как нейронные сети вычленяют микроскопические внешние импульсы из непрерывной внутренней электрической активности и передают их дальше без искажений. Команда ученых установила, что секрет кроется в тонко отрегулированном взаимодействии электрических параметров клеток и ритмов фоновой активности. Работа опубликована в журнале PLOS.
В сенсорном восприятии участвуют относительно небольшие нейроны, физический размер которых обычно сильно ограничивает производительность. Но мозг умеет синхронизировать и замедлять фоновую активность, и нейрон, принимающий сигнал, может эту фоновую активность отфильтровать. Благодаря этому сигнальный импульс, зафиксированный одной клеткой, надежно подхватывается и усиливается сотнями соседних нейронов, работающих как единая система. В результате передача информации происходит за миллисекунды.
Важную роль в этом процессе играют калиевые каналы, управляющие электрической активностью клеток. Поскольку их работа зависит от нейромедиаторов, отвечающих за внимание и бодрствование, чувствительность сенсорных систем напрямую зависит от состояния человека. Например, при физической или ментальной усталости эта чувствительность сильно снижается.
Авторы работы отмечают: "Это исследование помогает объяснить, как мозг остается одновременно и высоко чувствительным и точным, чтобы выделить и усилить даже слабый сигнал".
Полученные результаты дают возможность лучше понять природу неврологических расстройств, связанных с нарушениями внимания, обработкой сенсорной информации и возбудимостью мозга.
