Ученые нашли скрытую информацию в электрических импульсах мозга

Недавние исследования показывают, что электрические импульсы нейронов могут содержать гораздо более обширную информацию, чем предполагалось ранее. Ученые выяснили, что не только факт срабатывания клетки важен, но и форма электрического сигнала. Данная работа, выполненная исследователями из Калифорнийского университета в Сан-Диего, была опубликована в виде препринта на сервере bioRxiv.

Обычно потенциал действия нейронов рассматривается как простое событие: клетка либо «выстрелила», либо нет. Однако команда, возглавляемая нейробиологом Брэдли Войтеком, обнаружила, что при различных типах воздействия изменяется и сам «почерк» импульса — в частности, его высота и скорость спада напряжения.

Используя модель машинного обучения, исследователи смогли определить тип стимуляции только по форме сигнала 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 преобразовании каждого импульса в простое событие «да/нет» исследователи теряют важную информацию о том, что происходило с нейроном. Авторы работы предполагают, что различия в форме сигналов могут быть связаны с изменениями притока ионов кальция, что влияет на характеристики импульса. Однако этот механизм еще требует подтверждения.

Если результаты получат независимое подтверждение, это может изменить подход к изучению функционирования мозга. Вместо того чтобы учитывать только частоту срабатывания нейронов, ученые смогут также анализировать форму каждого электрического сигнала.

Исследователи подчеркивают, что работа на данный момент является препринтом и не прошла полноценную независимую проверку. Поэтому полученные выводы пока нельзя считать окончательно установленными.