Учёные из американского университета Райса сделали удивительное открытие. Оказывается, наш мозг воспринимает мир стабильным не благодаря количеству сигналов от нейронов, а из-за их ритма. Это как в музыке – важнее не громкость, а мелодия. Исследователи создали невероятно тонкие устройства для изучения мозга. Представьте себе наноэлектронные нити в тысячи раз тоньше человеческого волоса! Они настолько маленькие и гибкие, что их можно вживить в мозговую ткань, и они становятся практически её частью. С помощью таких устройств учёные наблюдали за работой сотен нейронов в зрительной коре мышей целых пятнадцать дней подряд.
Подопытным мышам показывали тысячи изображений каждый день. Полоски двигались, замирали, появлялись точки, мелькали картинки природы – настоящий калейдоскоп образов. За день каждая мышь просматривала около двенадцати тысяч изображений. И всё это время крошечные электроды записывали, как реагируют нейроны.
Ханлин Чжу, возглавляющий это исследование, объяснил, что раньше учёные в основном измеряли, сколько раз нейрон активируется за определённое время. Но их приборы работали слишком медленно и не могли уловить тонкие временные нюансы. Из-за этого казалось, что работа мозга постоянно меняется, дрейфует, как говорят специалисты. Новые сверхбыстрые записи позволили напрямую считывать ритм нейронов с точностью до миллисекунд.
Результаты поразили исследователей. Когда они смотрели только на частоту активации нейронов, многие клетки казались ненадёжными, словно каждый день они меняли свои предпочтения. Но стоило обратить внимание на ритм их работы – картина кардинально изменилась. Выяснилось, что предпочтения каждой клетки остаются стабильными день за днём. Особенно это было заметно у тех нейронов, которые казались совершенно непредсказуемыми, если судить только по количеству импульсов. Интересно, что стабильность восприятия – это командная работа. Учёные смогли отследить целые сети нейронов, которые активируются почти одновременно. Чжу назвал это дружеской сетью клеток. Они выяснили, кто с кем общается, с какой задержкой происходит обмен сигналами. Раньше такое детальное наблюдение за взаимодействием нейронов было практически невозможным.
Открытие может кардинально изменить наше понимание работы мозга. Ведь нейропластичность – способность мозга изменяться и адаптироваться – это основа обучения и памяти. Но как же мы тогда воспринимаем мир относительно стабильным день ото дня? Теперь у нас есть ответ – дело в ритме, а не в громкости нейронных сигналов. Разработка таких ультратонких и гибких электродов заняла годы кропотливой работы. Материал должен быть не только тонким и гибким, но и биосовместимым – организм не должен его отторгать. Это настоящий технологический прорыв.