Сигналы в мозге могут распространяться при помощи слабого электрического поля
Исследователи университета Case Western Reserve (Кливленд, Огайо), возможно, нашли новый способ передачи сигнала в мозге. Их открытие может привести к определению совершенно новых целей в исследованиях мозговых импульсов, связанных с памятью и эпилепсией, а также поможет лучше понять физиологию здорового мозга. Информирует научное издание EurekAlert.
Ученые Доминик Дюран, Элмер Линкольн Линдсет (профессор Biomedical Engineering at Case School of Engineering), бывший аспирант Чен Суи (Chen Sui ) и текущие аспиранты Раджат Шивачаран (Rajat Shivacharan) и Мингминг Чжан (Mingming Zhang), сообщили свои выводы в журнале Neuroscience.
Исследователи считают, что известные механизмы передачи нервного импульса в мозгу — слишком медленные, чтобы ими можно было объяснить скорость передачи информации.
По мнению ученых, единственным убедительным объяснением является предположение, что волна распространяется с помощью мягкого электрического поля, которое они смогли обнаружить при помощи компьютерного моделирования и экстракорпорального тестирования.
Другие работали в этом направлении многие десятилетия, но никто никогда не делал этих связей. Значение исследования в том, что такие поля могут быть использованы для модуляции патологической деятельности, (такой как судороги), а также взаимодействовать при помощи когнитивных ритмов, которые регулируют различные процессы в головном мозге.
прокомментировал исследование Стивен Дж Шифф, директор Центра нейроинженерия Университета штата Пенсильвания, который не принимал участия в исследовании.
Исследователи могли считать, что эндогенные электрические поля мозга слишком слабы, чтобы распространяться путем волновой передачи. Но похоже, что клетки мозг могут их использовать, чтобы «общаться» без синаптических передач, щелевых контактов или диффузии.
— говорит Доминик Дюран.
Как электрические поля могут работать?
Компьютерное моделирование и тестирование на гиппокампе мышей (центральная часть мозга, связанная с памятью и пространственной навигацией) в лаборатории показало, что поле возникает в одной ячейке или группе ячеек. Хотя электрическое поле имеет низкую амплитуду, оно возбуждает и активизирует непосредственных «соседей», который, в свою очередь тоже возбуждают и активируют непосредственных «соседей», и так далее по всему мозгу со скоростью около 0,1 метра в секунду.
Блокирование эндогенного электрического поля в гиппокампе мышей и увеличение расстояния между клетками в компьютерной модели и в пробирке вызвали замедление скорости волны.
Эти результаты, по мнению исследователей, подтверждают гипотезу, что механизм распространения сигнала согласуется с электрическим полем.
Потому волны сна, тета-волны, которые связаны с формированием воспоминаний во время сна, и волны во время эпилептических припадков распространяются со скоростью 1м/с.
Исследователи в настоящее время изучают, могут ли играть роль электрические поля в нормальной физиологии и при эпилепсии.