Коммуникация нейронов в мозге осуществляется не только через синапсы, но и посредством электрических полей. Это значит, что взаимодействовать могут нейроны, не связанные друг с другом физически (аксонами-дендритами).

Прочно засевшая в сознании картинка устройства головного мозга – сеть, по которой проходят импульсы – вероятно, будет пересмотрена и дополнена новым механизмом общения нейронов. Про присутствие в голове электрических полей разной интенсивности известно давно, но они рассматривались, как правило, в качестве побочного эффекта возбуждений нервных клеток. Этим полям не приписывалось полезной функции (кроме как сообщать ученым об активности мозга по EEG).

Новый эксперимент, проведенный нейрофизиологами из Калифорнийского Технологического института (Caltech), показал, что внеклеточные электрические поля, генерируемые нейронами, изменяют характеристики потенциалов действия других нейронов. Фактически речь идет об открытии другого типа коммуникации поверх сети, независимого от синаптических соединений.

Статья опубликована в свежем Nature Neuroscience, возглавлял исследование Christof Koch, один из лидеров современной нейрофизиологии. Эксперимент потребовал довольно ювелирной работы: чтобы зарегистрировать эффект локальных полевых потенциалов, необходимо было разместить в нервной ткани крысы 12 электродов, расстояние между которыми не превышало толщину человеческого волоса. При этом электроды помещались внутри и снаружи нейронов. Это, в общем, объясняет, почему механизм удалось продемонстрировать только сейчас. По словам исследователей, наличие полей позволяет достичь синхронизации активности групп из тысяч нейронов.

Первый автор, Costas Anastassiou, говорит:

«I firmly believe that understanding the origin and functionality of endogenous brain fields will lead to several revelations regarding information processing at the circuit level, which, in my opinion, is the level at which percepts and concepts arise. This, in turn, will lead us to address how biophysics gives rise to cognition in a mechanistic manner—and that, I think, is the holy grail of neuroscience.» — press release

C.A. Anastassiou, R. Perin, H. Markram, C. Koch (2011) Ephaptic communication in cortical neurons. — Nature Neuroscience [Abstract], [PDF]

Таким образом, картина взаимодействия нейронов серьезно усложняется. При моделировании процессов прохождения импульсов в мозге придется учитывать не только синаптические связи, но и наложение полей – что представляется практически неподъемной задачей. Энтузиастов эмуляции мозга на компьютере искренне жаль.