Ученые из Питтсбургского университета опровергли давнее представление о работе мозга. Раньше считалось, что спонтанные и вызванные сигналы в нейронах используют одни и те же «порты передачи», но оказалось — у них разные пути. Это открытие меняет взгляд на то, как мозг сочетает стабильность и гибкость, что критично для обучения, памяти и даже психического здоровья.

Результаты опубликованы в издании Science Advances.

Нейроны общаются через синапсы — крошечные щели, где один нейрон выбрасывает молекулы-передатчики, а другой их ловит.

Раньше думали, что и фоновые (спонтанные), и осознанные (вызванные опытом) сигналы идут через одни ворота. Но эксперименты на мышах показали: у каждого типа передачи свой «терминал», свои правила развития и управления.

Мы изучали зрительную кору, где начинается обработка визуальной информации, — говорит Юэ Ян, ведущий автор исследования. — Ожидали, что оба сигнала будут развиваться синхронно, но после открытия глаз у мышей вызванная активность росла, а спонтанная застыла на одном уровне.

Чтобы проверить гипотезу, ученые «разбудили» молчащие рецепторы. Спонтанные сигналы резко усилились, а вызванные не изменились.

Это доказало: пути разделены. Вероятно, так мозг сохраняет баланс — фоновая активность поддерживает стабильность, а вызванная помогает учиться и адаптироваться.

Открытие важно для понимания болезней вроде аутизма или Альцгеймера, где нарушена синаптическая передача.

Теперь мы знаем, как в норме разделены сигналы, — говорит Ян. — Осталось выяснить, что ломается при патологиях.

Этот прорыв:

• Уточняет механизмы нейропластичности — теперь ясно, что спонтанная и вызванная активность регулируются независимо, что объясняет, как мозг одновременно и стабилен, и адаптивен.
• Дает новые мишени для терапии — если при болезни страдает только один тип передачи, лечение можно точечно направить на него, не затрагивая другой.
• Меняет подход к изучению психических расстройств — например, при шизофрении искажено восприятие реальности; возможно, проблема в дисбалансе между фоновыми и осознанными сигналами.

Исследование проводилось на мышах, а их зрительная система проще человеческой. Не факт, что у людей разделение сигналов устроено так же. Кроме того, эксперименты затрагивали только ранний этап развития — непонятно, сохраняется ли эта автономность у взрослых особей.

Ранее ученые выяснили, что объем мозга не зависит от возраста.