Цивилизация
Ученые из Токийского университета науки разработали новый метод, позволяющий выявлять причинно-следственные связи между нейронами напрямую по их электрической активности. Работа опубликована в журнале Physical Review E (PRE).
Мозг состоит из миллиардов нейронов, которые обмениваются краткими электрическими импульсами — «спайками». Эти сигналы хаотичны и нерегулярны, что делает чрезвычайно трудной задачу понять, какой нейрон влияет на другой, а где всплески лишь совпадают случайно.
Команда под руководством Кадзуи Савады предложила модификацию метода сходимого перекрестного отображения (СПО), ранее применявшегося для анализа сложных систем. Ученые сосредоточились не на самих моментах вспышек, а на интервалах между ними. Такой подход позволил превратить разрозненные события в более удобные для анализа последовательности. Дополнительно исследователи разработали способ согласовывать временные ряды разных нейронов, чтобы сравнивать их динамику.
Проверка метода на математических моделях показала: он корректно выявляет направление связей между нейронами даже при наличии шума, имитирующего биологическую «непредсказуемость».
По словам Савады, новая техника позволит не только точнее картировать связи в мозге, но и понять механизмы нарушений, связанных с его работой — от эпилепсии до шизофрении и биполярного расстройства. В перспективе это может открыть дорогу к новым способам диагностики и терапии.
Ученые отмечают, что пока метод протестирован на небольших сетях из двух-трех нейронов. Следующая цель — масштабировать его на более крупные системы, приближенные к реальным мозговым цепям.
Ранее в мозге обнаружили таинственный скрытый сигнал, ответственный за стресс.