Около двух миллионов нейронов содержится в коре головного мозга крысы - области мозга, отвечающей за тактильные ощущения. Немецкие ученые обнаружили, что, несмотря на это огромное количество, активность одного нейрона может генерировать сенсорное восприятие.
Ввиду большого количества нейронов в коре головного мозга ранее предполагалось, что только взаимодействие больших групп нейронов может производить сознательное восприятие. Мы показываем, что активность отдельных нейронов гораздо важнее, чем предполагалось ранее», - объясняет Майкл Брехт из Университета Гумбольдта и Центра вычислительной неврологии Бернштейна в Берлине. Вместе со своим коллегой Артуром Хаувелингом он сообщает о результатах исследования онлайн в Nature.
Загадки по кодированию информации
Видеть, слышать, осязать - каждое сенсорное впечатление обрабатывается в мозгу и может быть прослежено до нервных клеток, посылающих электрические импульсы. Однако мало что известно о принципе, по которому работает такое нейронное кодирование информации. Участвуют ли в каждом шаге обработки целые популяции нейронов, чтобы компенсировать небольшие ошибки в отдельных клетках? Или там всего несколько нейронов, которые потом должны работать очень точно?
Брехт показал в 2004 году, что активность отдельных нейронов достаточна для перемещения вибрисс крысы на угол в несколько градусов. Следующий вопрос, который он затронул в своем текущем исследовании, заключается в том, играют ли отдельные нейроны аналогичную центральную роль в восприятии.
Поведенческий тест предоставляет информацию
Уже известно, что стимуляция более крупных групп нейронов в так называемой соматосенсорной коре человека вызывает тактильные ощущения и что животные также реагируют на такую стимуляцию. Затем ученые, работавшие с Брехтом, стимулировали отдельные нейроны, участвующие в осязании крыс, с помощью крошечных токов в диапазоне нескольких наноампер, каждый из которых вызывал около 15 нейронных импульсов.
Восприятие крыс ученые проверили с помощью поведенческого теста - крыс научили реагировать на прикосновение облизывающим движением. Ученым удалось показать, что эти несколько импульсов от одного нейрона могут быть замечены крысой.
Не каждое действие достигает сознания
Однако это не означает, что активность каждого нейрона становится осознанной - это бы перегрузило мозг. Насколько хорошо крыса реагирует на повышенную активность нейрона и замечает ли она ее вообще, зависит от различных факторов - с одной стороны, от типа нейрона, а с другой - от порога срабатывания нижестоящих нейронов, передающих сигнал. Тем не менее эксперименты ясно показывают, что мозг работает гораздо менее избыточно, чем считалось ранее.
Мы предполагаем, что активность нейронов в коре намного ниже, чем предполагалось ранее. Кора работает очень точно, и ощущение, по крайней мере во всех случаях, возникает не только путем усреднения больших популяций клеток», - говорит Брехт.