Учёные предполагают, что выявили ранее неизвестную форму нейронной коммуникации. Сигналы распространяются через ткань мозга, а также могут перемещаться по беспроводной сети нейронов из одного участка мозга в другой, даже если они хирургически отделены друг от друга.
Открытие предлагает радикально новое объяснение, как нейроны могут сообщаться друг с другом. Это пока необъяснимый процесс, не имеющий ничего общего с обычными механизмами, такими как синаптическая передача, аксонный транспорт и щелевые контакты.
«Мы ещё не вполне понимаем значение этого открытия, — говорит нейро- и биомединженер Доминик Дюран (Dominique Durand) из Кейсовского университета Западного резервного района (Case Western Reserve University). — Но мы осознаём, что это абсолютно новая форма коммуникации в мозге и весьма удивлены нашему открытию».
Учёные уже несколько десятилетий знали, что в мозгу существуют медленные ритмичные волны нейронных колебаний, тета-ритм. Их назначение не было понятно, но они наблюдаются в коре и гиппокампе во время сна, и предположительно играют роль в укреплении воспоминаний.
«Функциональная значимость этого медленного ритма перинейрональной сети остаётся загадкой», — объясняет нейробиолог Клейтон Дикинсон (Clayton Dickinson) из Альбертского университета (University of Alberta). Он не был задействован в исследовании, но участвовал в дискуссии в отдельной статье.
«Этот вопрос, — продолжает Дикинсон, — возможно, будет решён, когда будут ясны клеточный и межклеточный механизмы, лежащие в основе этого феномена». С этой целью Дюран и его коллеги исследовали медленную ритмичную активность in vitro, изучив мозговые волны в срезах гиппокампа, полученных от обезглавленных мышей.
Они обнаружили, что эта медленная ритмичная активность может генерировать электрические поля, активирующие, в свою очередь, соседние клетки. Таким образом, создаётся форма нейронной связи без химической синаптической передачи и щелевых контактов.
«Мы знаем об этих волнах уже давно, но никто не мог объяснить их точное назначение и никто не думал, что они могут распространяться сами по себе», — говорит Дюран.
Нейронную активность можно регулировать, усилить или блокировать, применив слабые электрические поля, она имеет в качестве аналога другой способ клеточной коммуникации, называющийся эфаптическая передача.
Наиболее радикальным выводом исследования стало то, что электрические поля могут активировать нейроны даже при полном разрыве в отсечённой мозговой ткани, но при условии, что две части остаются в непосредственной физической близости.
«Чтобы гарантировать, что срез был полностью отрезан, два куска были разделены, а потом снова соединены, а под операционным микроскопом наблюдался чёткий зазор», — поясняют авторы в статье.
Медленная ритмичная активность гиппокампа действительно может порождать событие на другой стороне куска, несмотря на полный разрез между его двумя частями.
Если вы думаете, что это звучит странно, не удивляйтесь, не только вы так думаете. Рецензионная комиссия журнала The Journal of Physiology, где было опубликовано исследование, настояла на том, чтобы эксперименты были проведены повторно, прежде чем согласилась опубликовать его.
Дюран и его коллеги добросовестно выполнили это требование, прекрасно понимая такую осторожность, поскольку сами осознавали беспрецедентную странность результатов своих наблюдений.
«Это был переломный момент, — говорит Дюран, — для нас и для всех учёных, которым мы сообщали об этом. Но каждый эксперимент, который мы проводили для проверки, только подтверждал наши результаты».
Потребуется ещё много исследований, чтобы выяснить, происходит ли такая же форма нейронной коммуникации в мозге человека. Также требуется изучение того, какую функцию она выполняет. Пока это остаётся шокирующим фактом.
«Ещё предстоит узнать, — говорит Диксон, — имеют ли отношение результаты к медленному спонтанному ритму, который наблюдается в ткани коры и гиппокампа во время сна и сноподобных состояний».