Мозг работает в нескольких частотах одновременно

Удивительно, но одна клетка способна переключаться между одиночными электрическими всплесками и быстрыми сериями импульсов — в зависимости от внутреннего состояния и внешних сигналов. Ученые назвали это явление «переключаемым резонансом».

Гиппокамп, где живут эти нейроны, отвечает за память и навигацию — то, как мы понимаем, где находимся и как добраться до нужного места. Теперь стало понятно, что нейроны не просто посылают один вид сигнала, а «двойным кодом» несут разную информацию, подстраиваясь под разные мозговые ритмы.

«Наши модели показывают, что нейрон работает как радио с несколькими частотами, переключаясь между ними в зависимости от ситуации», — рассказывает ведущий автор исследования Родриго Пена. Эта гибкость позволяет мозгу эффективнее обрабатывать информацию.

Ключевую роль играют три ионных тока внутри нейрона, которые регулируют его отклик на сигналы. Меняя внутренние настройки, клетка может выбрать — реагировать ли ей на медленные волны тета или на быстрые гамма, а также каким типом импульсов общаться — одиночными или группами.

Кроме того, ученые заметили, что нейроны чаще посылают серии импульсов после пауз молчания, что добавляет еще один уровень сложности к тому, как информация кодируется во времени.

Это открытие не только проясняет, как наш мозг обрабатывает пространство и память, но и может помочь понять болезни, где мозговые ритмы нарушены, например, эпилепсию, Альцгеймера или шизофрению.

Пена отмечает: «Если нейроны теряют способность переключаться между режимами, это может мешать формированию воспоминаний или концентрации внимания. Поняв эти механизмы, мы приблизимся к способам лечения таких нарушений».

Таким образом, мозг оказался намного более динамичным и сложным, чем мы думали. Одна клетка может одновременно слушать несколько ритмов и адаптироваться к потребностям момента. Открытие делает большой шаг к пониманию, как именно работает наш ум и как вернуть ему здоровье, когда что-то идет не так.