Разгадан принцип соединения нейронов в коре головного мозга

Компьютерная модель доказала, что отростки нейронов сталкиваются случайно, хотя форма самих нервных клеток отличается постоянством.

Международный коллектив ученых из проекта Blue Brain Project, посвященного изучению работы мозга, разработал виртуальную модель, позволяющую с высокой точностью предсказывать расположение нервных синапсов в неокортексе. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Долгое время ученые не могли определить, соединяются ли нейроны коры головного мозга случайным образом или же этот процесс регулируется специальными химическими сигналами. Чтобы внести ясность в этот вопрос, участники проекта разработали трехмерную компьютерную модель одного из участков человеческого неокортекса, коры полушарий мозга, отвечающей за высшую нервную деятельность.

Модель основана на экспериментальных данных, полученных в течение последних 20 лет, и включает в себя более 10 000 виртуальных нейронов, расположение и электрофизические свойства которых аналогичны нейронам мозга человека. При этом модель была построена таким образом, что виртуальные нейроны образовывали синапсы при случайном столкновении своих отростков, и только в нескольких случаях местоположение синапсов регулировалось химическими сигналами.

Оказалось, что расположение синапсов, предсказанное моделью, основанной на подобных принципах, совпало с их реальным местоположением на 77-95% процентов. Это значит, что ученые вплотную приблизились к пониманию строения неокортекса, что позволит лучше разобраться с механизмами, стоящими за человеческим мышлением. Авторы статьи подчеркивают, что расположение синапсов в идентичных участках коры у представителей одного вида очень устойчиво, посколько каждый нейрон имеет строго определенную форму.

Проект Blue Brain Project был запущен в 2005 году при участии швейцарских ученых из Федерального Технического Института Лозанны и корпорациии IBM.