Группа исследователей из Humboldt-Universität zu Berlin, Universitätsmedizin Berlin и Foundation for Research and Technology-Hellas (IMBB-FORTH) обнаружила доказательства ранее неизвестных электрических свойств корковых дендритов человека. В своей статье, опубликованной в журнале Science, группа описывает свое исследование корковых дендритов человека и то, что они обнаружили.
В течение многих лет нейроны считались не более чем логическими воротами, каждый из которых просто реагировал на электрические всплески ответами И или ИЛИ. Точно так же наши сложные мыслительные процессы считались результатом совместной работы сетей нейронов, связанных друг с другом посредством исходящих "провода" называемые аксоны и входящие "провода" называемые дендритами. Совсем недавно нейробиологи начали подозревать, что человеческий мозг может быть более сложным, чем это изображено с помощью этой простой модели. В этом новом исследовании исследователи обнаружили доказательства того, что корковые дендриты делают больше, чем просто передают электрические сигналы.
Работа включала изучение тканей головного мозга, взятых у живых пациентов с опухолями головного мозга или эпилепсией. Группа сосредоточила свое внимание на корковом слое 2/3, который обычно плотно заполнен нейронами. Они использовали пипетки, чтобы вводить ионы в дендриты, чтобы наблюдать за поведением заряженных частиц по мере их движения к телу нейрона. Как и ожидалось, каждый всплеск был недолгим – примерно 1 миллисекунда.
Но дендриты также вели себя неожиданным образом. В исследованиях на грызунах кальций имеет тенденцию вызывать более длинные шипы дендритов, а натрий – более короткие шипы. В дендритах человека добавление натрия вызывало более длинные шипы. Исследователи также обнаружили, что когда они предотвращали попадание натрия в дендриты, они продолжали гореть, а в некоторых случаях начинали стрелять в быстрой последовательности. Когда они заблокировали кальций, всплески прекратились.
Данные свидетельствуют о том, что дендриты коры головного мозга человека отличаются от дендритов грызунов. Чтобы узнать больше о том, как они себя ведут, исследователи построили нейронную компьютерную модель на основе того, что они обнаружили. К их удивлению, моделирование показало, что дендриты обрабатывают электрические сигналы – то, чего раньше никогда не видели. Дендриты выполняли сложные задачи (такие как операции XOR), которые, как считалось до сих пор, требовали сети нейронов.