Для объяснения нашего сознания загадочный электромагнитный механизм может быть важнее, чем активация нейронов в нашем мозге.
Тэмлин Хант (08-11-2024)
Нейрон, специализированный тип клеток, который составляет большую часть нашего мозга, находится в центре современной нейронауки. Нейробиологи объясняют восприятие, память, познание и даже само сознание как продукты миллиардов этих крошечных нейронов, деловито активирующих свои крошечные «пики» напряжения внутри нашего мозга.
Эти энергетические пики не только передают такие вещи, как боль и другую сенсорную информацию, нашему сознанию, но и теоретически способны объяснить каждую деталь нашего сложного сознания.
По крайней мере, в принципе. Детали этого «нейронного кода» еще предстоит разработать.
В то время как нейробиологи долгое время сосредоточивались на пиках, путешествующих по клеткам мозга, эффекты «эфаптического» поля могут быть на самом деле основным механизмом сознания и познания. Эти эффекты, возникающие из-за электрических полей, создаваемых нейронами, а не их синаптических срабатываний, могут играть ведущую роль в работе нашего разума.
В 1943 году американские ученые впервые описали то, что сегодня известно как нейронный код, или код спайка. Они составили подробную карту того, как логические операции могут быть выполнены с природой нейронного срабатывания «все или ничего» — аналогично тому, как работают современные компьютеры. С тех пор нейробиологи по всему миру предприняли масштабную попытку взломать нейронный код, чтобы понять специфику познания и сознания.
Без особого успеха. «Самая очевидная пропасть в нашем понимании — это все то, чего мы не встретили на нашем пути от вашего глаза к вашей руке», — признался нейробиолог Марк Хамфрис в книге 2020 года «Спайк», глубоко погружаясь в это путешествие: «Все вещи разума, о которых я не смог вам рассказать, потому что мы так мало знаем о том, как спайки их создают».
Исследователи мозга давно признали, что существует ряд других способов, помимо активации, с помощью которых нейроны могут общаться, включая малоизвестный механизм, известный как эфаптическая связь. Эта связь возникает из-за взаимодействия электромагнитных (ЭМ) полей в средних и крупных масштабах мозга, наряду с гораздо более мелкими полями, сопровождающими синаптические спайки (которые сами по себе являются результатом типа высоко локализованной активности ЭМ поля), работающими в нанометровых масштабах.
Например, нейроны сетчатки работают без какой-либо активации нейронов. Эти клетки используют тип электродиффузии, диффузию заряженных частиц без синапсов, точек соединения между нейронами. Электродиффузия передает сигнал по зрительному нерву с очень высокой скоростью и с высокой пропускной способностью. Без этого мы не могли бы видеть.
Хотя это и не очень известно, эффекты эфаптического поля возникают из-за электрических и магнитных взаимодействий, которые питают наши клетки.
«Эфаптический» в эфаптической связи просто означает «прикосновение». Хотя это и не очень известно, эффекты эфаптического поля возникают из-за электрических и магнитных взаимодействий, которые питают наши клетки. Интригующие экспериментальные результаты показывают, что эти же силы играют большую роль в мозге, чем предполагалось, и, возможно, даже в сознании.
Эффекты эфаптического поля впервые привлекли мое внимание значительным образом в замечательной статье 2019 года из лаборатории Case Western Reserve Доминика Дюрана. Эта лаборатория продемонстрировала, что кора мыши была затронута без синаптических связей — по определению, взаимодействия эфаптического поля. Этот замечательный эффект был обнаружен командой Дюрана после того, как они разрезали кусок гиппокампа мыши пополам, а затем измерили потенциал напряжения, идущий вверх и вниз по срезу. Не было почти никаких изменений в этом измеренном напряжении даже после того, как кусок был полностью разделен, что демонстрирует сильное влияние эфаптических полей.
Они обнаружили, что влияние ослабевало после определенного расстояния, как и ожидалось. Как только разрезанные кусочки были разделены на 400 микрон или более, эффект эфаптического поля в основном исчезал.
Эти результаты были сочтены рецензентами настолько удивительными, что они потребовали от лаборатории Дюрана воспроизвести результаты не один, а два раза, прежде чем они одобрили публикацию статьи. Один ученый заявил во время публикации статьи, что выводы Чана и его коллег «вероятно (и в буквальном смысле) должны электрифицировать поле».
—
Другая группа сравнила скорость эффектов эфаптического поля в различных тканях, обнаружив, что скорость распространения эфаптических полей в сером веществе примерно в 5000 раз быстрее, чем скорость нейронной активации.
Это означает, что то, что обычным импульсным путям потребовалось бы за секунду, чтобы охватить мозг, может быть пройдено 5000 раз за тот же промежуток времени с эфаптическим эффектом. Если мы возьмем это в куб и увеличим объем мозга, то получим ошеломляющую плотность информации в 125 миллиардов раз больше от эфаптических полей, по сравнению с синаптической активацией.
Ключевое предостережение к этому утверждению заключается в том, чтобы подчеркнуть, что это только потенциальная плотность информации, и не обязательно, что этот потенциал может быть действительно достигнут. Необходимо провести больше исследований, чтобы увидеть, сколько из этого огромного эфаптического потенциала реализуется нашим мозгом.
Многочисленные доказательства показывают, что синаптическая активация необходима для движения, слуха, осязания и многого другого, но, учитывая значительно большую плотность информации в эфаптических полях и всепроникаемость эффектов эфаптического поля, было бы крайне странно, если бы эволюция не ухватилась за этот эффект для важных функций мозга. Действительно, кажется, что она это сделала, разными способами.
Уолтер Фримен, легендарный ныне покойный нейробиолог из Калифорнийского университета в Беркли, заявил в статье 2006 года, что традиционные скорости синаптической активации не могут объяснить скорость когнитивных функций, которую он наблюдал на протяжении многих лет у кроликов и кошек.
Вместо этого недавний поток открытий эфаптических эффектов предполагает надежный механизм для объяснения этих скоростей. Наша недавняя теоретическая статья, основанная на этих открытиях, предположила, что эффекты эфаптического поля на самом деле могут быть основным механизмом сознания и познания, а не нейронная активация.
эффекты эфаптического поля на самом деле могут быть основным механизмом сознания и познания, а не нейронная активация
Другая недавняя статья, в которой в качестве авторов участвуют Костас Анастасиу из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и бывший нейробиолог из Калифорнийского технологического института Кристоф Кох, убедительно подтверждает важность эфаптических эффектов. Они обнаружили, что эфаптическая связь действительно может объяснить «быструю координацию», необходимую для сознания «даже при отсутствии очень быстрых синапсов». Эта статья может вывести область науки эфаптического поля с периферии нейронауки на передний план. Ее выводы относительно скорости и всепроникаемости эффектов эфаптического поля могут предвещать принципиально новое понимание того, как работают познание и сознание.
Источник: Scientific American https://www.scientificamerican.com/article/consciousness-might-hide-in-our-brains-electric-fields/
Sinichka 