Нейротон. Занимательные истории о нервном импульсе

И только описание того, как работает нейрон больше напоминает некое вре́менное объяснение. Базовая теория описывающая прохождение нервного импульса основанная на потенциале действия и ионных каналах, по сути, представляет собой не описание работы нейрона, а математическую модель нашего представления об этом процессе.

А эта модель похожа на японский театр теней. Можно ли изучать собаку по её тени? Конечно, можно, например, узнать её размер, количество лап и хвостов, можно узнать откуда и куда она бежит. Так и с нервным импульсом – мы узнали откуда и куда он распространяется, но не вполне понимаем, его природу.

Возможно, именно поэтому нет ответа и на главные вопросы – как информация хранится в памяти и как извлекается из неё, как происходит забывание.

Проблема неисследованоости нервного импульса в том, что медики плохо знают физику, а физики мало интересуются медициной. Например, и рентген, и томография, и УЗИ, придуманы физиками, а не медиками и уже потом применены к медицине.

В силу скромной физико-математической подготовки большинству биологов трудно понимать физические процессы, лежащие в основе биологических явлений. При этом они порой яростно противостоят вмешательству «физиков» в биологию и медицину.

Проблема эта похоже настолько очевидна, что с 2018 года для поступления в медицинский вуз абитуриенты должны сдавать не базовый экзамен по математике, а углублённый.

С грустью и завистью исследовал я истории открытий и биографии учёных XIX века, когда в одной личности сочетались и физик, и биолог, и врач, и химик. Безусловно, время это ушло навсегда, но, возможно, чаша весов истории уже дошла до точки абсолютной специализации в науке и скоро хоть чуть-чуть вернётся назад, к универсализации.

Часть II

«… кому дорога истина вообще, т. е. не только в настоящем, но и в будущем, тот не станет нагло ругаться над мыслью, проникшей в общество, какой бы странной она ему ни казалась.»

(Иван Сеченов)

Фантастическое интервью

Вы наверняка сталкивались в новостных лентах с публикациями о том, что созданы системы, в которых человек силой мысли управляет курсором на экране компьютера? Зачастую это вполне безобидная утка, ложь которая никому не навредит. На самом деле, работают такие системы по принципу отслеживания движения зрачков глаз видеокамерой, встроенной в компьютер.

Более серьёзные результаты демонстрируют исследователи, использующие в качестве сигналов электрофизиологической активности мозга данные электроэнцефалографии или магнитоэнцефалографии. Но информативность ЭЭГ и МЭГ для этих целей, мягко говоря, недостаточна.

Самыми перспективными выглядят инвазивные (внедрённые в мозг) нейрокомпьютерные интерфейсы, позволяющие получать сигналы множественной нейронной активности непосредственно от нервных окончаний. Но эти технологии находятся в младенческом состоянии.

Так что, заявления о возможности создать управляемые силой мысли протезы в наше время это по большей части рекламная акция бизнеса, нацеленная на повышение статуса компаний.

Всё это даёт надежду миллионам людей на улучшение качества их жизни. Но к сожалению, нет таких технологий. Нет, но скоро могут появиться. Об этом наш сегодняшний рассказ (интервью).

…До сих пор наши представления о нервной системе основаны на экспериментах, в которых производилось воздействие на аффекторные мотонейроны. Другими словами, с помощью электрического раздражения воздействовали на нейрон, который передавал возбуждение к мышечной ткани, та, в свою очередь, сокращалась. Это, по сути, эксперимент Гальвани которому без малого 300 лет. Из чего, в общем-то, и родилась наша вера в миф об электрической природе нервного импульса.

Мы обратили внимание на то, что не только электрический раздражитель вызывает такую реакцию. Механическое воздействие, раздражение кислотой, некоторыми солями и даже ультразвуком1 даёт похожие результаты.

Проведённые исследования подтвердили наше предположение о несколько иной, чем принято думать природе нервного сигнала. Не буду раскрывать все детали открытия, но в результате нам удалось сделать следующее:

– Подать контрольное раздражение на рецептор, например, уколоть палец иголкой.

– Считать нервный сигнал на выходе первого нейрона.

– Записать (сохранить) этот сигнал.

– Воспроизвести сохранённый сигнал на вход следующего нейрона.

– Сравнить ощущения от укола пальца и реакцию на сначала записанный, а потом воспроизведённый сигнал.