Исследователи из Кембриджского Университета (Cambridge University) оценили надёжность передачи информации по тонким аксонам. Они показали, что шум в ионных каналах в мозгу оказывает более значительное влияние на процесс передачи информации, чем ранее предполагалось.

В головном мозгу информация передаётся от нейрона к нейрону с помощью чрезвычайно тонких «проводов» – аксонов, чей средний диаметр составляет 0.3 микрон. При этом плотность такой коммутации составляет до 4 км/мм³. Как и в компьютерных чипах, подобная миниатюризация позволяет сэкономить пространство и энергию, но приводит к усилению шума от термодинамических флуктуаций в потенциалзависимых ионных каналах нейронов. Информация передаётся по аксонам к синапсам в виде электрического «потенциала действия». Однако, до сих пор не было сведений о надёжности передачи сигналов по волокнам диаметром менее 0.5 микрон.

Рис. 1. Нейронные связи – представление художников

Авторы исследования провели стохастическое моделирование с использованием детальных моделей аксонов грызуна и кальмара. За несколько месяцев были смоделированы несколько миллисекунд «реального» времени. Исследование показало, что проводимость в таких тонких аксонах подвержена сильному влиянию вероятностной природы потенциалзависимых каналов. Шум каналов уничтожает информацию («разрушает» потенциал действия), и этот эффект оказывается значительно более сильным, чем ранее предполагалось. Влияние шума каналов должно приниматься во внимание в будущих исследованиях механизмов и надёжности передачи сигналов от нейрона к нейрону.

Василий Артюхов