Исследователи выявили ранее неизвестный способ электрической сигнализации в нейронах, позволяющий мозгу эффективно решать навигационные задачи. Об этом говорится в научной работе, посвященной тому, как мозг плодовой мухи преобразует меняющиеся сенсорные сигналы в стабильное представление об окружающем пространстве. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.
Ученые показали, что при определении направления ветра мозг мухи использует более экономичную схему, чем предполагалось ранее. Если для вычисления направления движения требовалась работа четырех нейронных популяций, то для ориентации по ветру достаточно двух. Каждая из этих популяций способна кодировать сразу два противоположных направления благодаря переключению режима электрической активности отдельных нейронов.
В ходе экспериментов было установлено, что нейроны могут менять тип сигналов в зависимости от характера входящего воздействия. При возбуждении они передают быстрые натриевые импульсы, а при торможении — более медленные кальциевые. Такое переключение позволяет одной и той же группе нейронов передавать информацию о противоположных векторах, что существенно упрощает вычисления на уровне всего мозга.
Исследователи отмечают, что в основе этого механизма лежит работа одного гена, отвечающего за формирование кальциевых импульсов. Именно он обеспечивает возможность двунаправленной передачи сигналов и выполнение сложных пространственных расчетов. Полученные данные указывают на связь между молекулярными процессами, электрической активностью нейронов и поведением организма.
Авторы подчеркивают, что открытие меняет представления о работе нервной системы и ставит под сомнение прежние взгляды на роль тормозных состояний нейронов. По их мнению, подобные механизмы могут существовать и в других отделах мозга, оставаясь пока невыявленными.