Что делает мозг, пока мы спим

Компьютерный нейробиолог исследовательского центра IBM Томас Козловски узнал, почему мозг потребляет большое количество энергии, даже когда его хозяин спит. Он предположил, что мозг изучает сам себя, даже во время отдыха.

Что делает мозг, пока мы спим?

Спойлер

Проблема: чем занимается мозг, пока мы отдыхаем?

Решение: ученый придумал новый принцип работы мозга, заключающийся в том, что тот постоянно посылает сигналы через три функциональных зоны, тем самым анализируя свое состояние и сравнивая его с предыдущим, т.е. малейшее изменение нейронной связи влечет за собой все большие и, порой, непоправимые последствия.


Человеческий мозг полон тайн, которые ученым только предстоит разгадать. Это самое сложное и совершенное устройство во Вселенной. В нем содержится более 100 000 километров кровеносных сосудов, которые насыщают его кислородом. При том, что мозг занимает примерно 2% всего тела и весит около 2 кг, он потребляет энергии значительно больше остальных органов. К примеру, на его питание приходится 20% кислорода, поступающего в легкие, а 90% всех энергетических ресурсов мозга уходят на цели, неизвестные науке.

Козловски выдвинул гипотезу: мозг постоянно, даже во время сна, посылает сигналы, которые идут по специальным путям, состоящих из нейронов и тканей. Этот процесс очень похож на перемещение троллейбуса по заданному маршруту. Так мозговой сигнал проходит через три функциональные зоны мозга: сенсорную ("что происходит?"), поведенческую ("что я могу с этим сделать?") и лимбическую ("как это на мне отразится?").



Эта модель перемещения сигналов, ввиду своей цикличности, была названа "Большой петлей". Значительная часть поставляемой энергии уходит именно на перемещение сигналов мозговой активности. Теория Томаса Козловски строится на том, что для прохождения сигнала через каждые три функциональные зоны, мозг затрачивает энергии намного больше, чем при решении математических задач или при чтении книги.

Чтобы проверить свою теорию нейробиолог пропустил построенную модель через симулятор нервной ткани IBM – набор алгоритмов, имитирующий поведение нейронов в мозгу. Аналогичные процессы можно увидеть на МРТ, однако специализированная программа дает возможность более четко увидеть картину.

Исследовав модель, ученые попытались установить причину возникновения болезни Хантингтона, генетического заболевания нервной системы. Козловски не отрицает существования некого алгоритма действия, при котором мозг больного человека воспринимает новую информацию, исходя из опыта прошлых лет. То есть возникает механическое мышление, на которое затрачивается большое количество энергии.

Человек с синдромом Хантингтона.

"В какой-то момент мы действительно застряли, потому что не знали причины больших затрат энергии мозга при психическом расстройстве и нейродегенеративных заболеваниях. К примеру, болезнь Хантингтона вызвана одним геном, но долгое время не было прогресса в понимании того, как этот ген вызывает нейродегенерацию", - рассказал Козловски в интервью изданию Popular Science.

Новая модель распространения энергии может объяснить природу возникновения болезни Хантингтона. Всего один неправильный ген способен разрушить всю цепь ДНК, по принципу домино. Изменение одного элемента цепи вызывает аналогичные изменения соседних элементов, в свою очередь они изменяют последующие элементы, и так далее в линейной последовательности. Кроме этого изменение структуры одного белка, вызывает изменение нейронов: они посылают или получают неправильные сигналы, что приводит к цепной реакции. В результате мутация одного белка в одном гене влияет на бесчисленное изменение других нейронов.

Не смотря на то, что исследование болезни Хантингтона на данный момент является лишь гипотезой, Томас Козловски надеется, что новая модель распределения энергии поможет понять мозг по-новому. В планах нейробиолга выяснить, как именно выбираются пути передачи энергии внутри серого вещества.

Оригинал статьи

Комментарии