Мозг человека настолько мощный, что даже разумные компьютеры — нейронные сети — делают по образу и подобию человеческого мозга. Поэтому определение принципов работы нашего мозга, всех его множественных процессов, продолжает оставаться предметом многочисленных исследований. Недавно в журнале Science появилось исследование группы ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), которое раскрыло новую информацию о внутренней работе мозга и может изменить наше понимание того, как происходит обучение.

В основе исследования изучалась определенная часть нейронов — дендриты. Дендриты — это длинные, похожие на ветви структуры, которые соединяются с округлым клеточным телом под названием сома. Дендриты, как полагали, выступают только в роли проводников, которые передают вспышки электрической активности из тела клетки другим нейронам. Но исследование UCLA показало, что дендриты могут вырабатывать собственные электрические всплески — и делают это в 10 раз чаще, чем считалось раньше.

Исследователи пришли к такому выводу, изучая мышей. Вместо имплантации электродов в дендриты, их помещали рядом с дендритами. Выяснилось, что дендриты были более чем в пять раз активнее, чем сомы, когда крысы спали, и в десять раз больше, когда просыпались.

Понять мозг

«В нейронауке есть распространенное убеждение, что нейроны являются цифровыми устройствами. Они либо генерируют всплеск, либо нет», говорит Майенк Мехта, старший автор исследования. «Эти результаты показывают, что дендриты ведут себя не просто как цифровое устройство. Дендриты действительно генерируют цифровые всплески по типу «все или ничего», но, помимо этого, они демонстрируют большие аналоговые флуктуации, которые отходят от этого типа. Это серьезный камень в огород неврологов, которые около 60 лет придерживались такой точки зрения».

Так как дендриты составляют более 90% нервной ткани — примерно в 100 раз больше по сравнению с сомами — это может означать, что человеческий мозг имеет в 100 раз большую емкость, чем считалось ранее.

В конечном счете это исследование может помочь медицинским специалистам разработать новые способы лечения неврологических расстройств. Исследование также может пролить свет на то, как действительно происходит обучение.

«Многие предыдущие модели предполагают, что обучение происходит, когда клеточные тела двух нейронов активны одновременно», объясняет один из авторов Джейсон Мур. «Наши результаты показывают, что обучение может происходить, когда входной нейрон активен одновременно с активным дендритом — и, возможно, разные части дендритов могут быть активны в разное время, что предполагает гораздо большую гибкость обучения, чем в случае с одиночным нейроном».