Электрические импульсы нейронов могут содержать гораздо больше информации, чем считалось ранее. Ученые обнаружили, что значение имеет не только сам факт срабатывания клетки, но и форма электрического сигнала. Работа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего опубликована в виде препринта на сервере bioRxiv.
Обычно потенциал действия рассматривают как простое событие: нейрон либо «выстрелил», либо нет. Однако исследователи под руководством нейробиолога Брэдли Войтека обнаружили, что при разных типах воздействия меняется и сам «почерк» импульса — в частности, его высота и скорость спада напряжения.
Модель машинного обучения смогла по одной только форме сигнала определить тип стимуляции с точностью 78,4% для отдельного нейрона. Более того, особенности импульса отражали силу входящего тока еще примерно за полсекунды до срабатывания клетки.
По словам Войтека, при превращении каждого импульса в простое событие «да/нет» исследователи теряют часть информации о том, что происходило с нейроном. Авторы предполагают, что различия в форме сигналов могут быть связаны с изменениями притока ионов кальция, влияющими на характеристики импульса. Однако этот механизм еще предстоит подтвердить.
Если результаты получат независимое подтверждение, подход к изучению работы мозга может измениться. Вместо того чтобы учитывать только частоту срабатывания нейронов, ученые смогут анализировать и форму каждого электрического сигнала.
Исследователи подчеркивают, что работа пока является препринтом и не прошла полноценную независимую проверку. Поэтому полученные выводы пока нельзя считать окончательно установленными.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение