Нейротон. Занимательные истории о нервном импульсе

Сантьяго Рамон-и-Кахаль в конце XIX века проявил чудеса проницательности. Он не знал, да и не мог знать, как работают нейроны и какова природа нервного импульса. Просто изучая сотни препаратов нервной ткани, разглядывая нейроны под микроскопом, он сформулировал четыре принципа, составляющих нейронную доктрину – теорию организации нервной системы, которая с тех пор составляет основу всех наших современных представлений о ней.

В числе прочего Кахаль предположил, что отдельный нейрон посредством многих пресинаптических окончаний обычно связан с дендритами многих клеток-мишеней. Тем самым единственный нейрон может широко распространять получаемую им информацию по различным нейронам-мишеням, иногда находящимся в разных участках мозга. Напротив, дендриты нейрона-мишени могут получать информацию от пресинаптических окончаний нескольких других нейронов. Тем самым в нейроне может суммироваться информация, поступающая от нескольких нейронов, даже расположенных в разных частях мозга. И это тоже полностью соответствует современному представлению о нейронах.

Более того, в современных источниках указывается, что в нервной клетке, точнее, в её теле (соме) происходит не только суммирование, но и кодирование нервных импульсов, приходящих от разных дендритов. А результирующий сигнал через аксон отправляется дальше.

На этом история современных представлений заканчивается.

Дело в том, что, если сложить неважно сколько нервных импульсов в том виде, как мы их сейчас представляем мы всегда будем получать один нервный импульс. И он ничем не будет отличаться от любого из тех, что участвовали в сложении. Абсурд?

Ещё бо́льший абсурд состоит в кодировании результирующего импульса. Поскольку, сколько его ни кодируй, в результате должен получиться всё тот же исходный нервный импульс. Ведь электрический потенциал действия не несёт в себе никакой информации, кроме того, что он либо есть, либо его нет.

Наш мозг – это колоссальное аналитическое устройство, возможно, самое сложное в природе. Ну неужели в таком совершенном создании возможна такая примитивная схема передачи сигналов – «Один источник – Одна линия – Одна цель»? По такому принципу работали первые телефоны, ещё до изобретения коммутаторов и систем уплотнения каналов. Мало того, в качестве азбуки этого языка используется всего одна буква (один символ).

А если всё работает примерно так

Рассмотрим, вариант того, как это может работать на примере схематического рисунка нейрона.

R1-Rn – это дендритные входы. Информация с рецепторов проходит через входы-дендриты, через тело нейрона на выход-аксон. Задача нервной системы донести информацию от рецептора до мозга. В простейшей схеме, изображённой на рис.45 это возможно только при условии, что сигналы индивидуально различимы. То есть выходной сигнал несёт в себе информацию о конкретном рецепторе, с которого пришёл нервный импульс.

Рисунок 65. Модель нейрона

А теперь немного усложним задачу. Предположим, что нервные импульсы с выходов двух нейронов передаются на третий, суммирующий. В нашем примере нервный импульс на выходе схемы должен содержать информацию не только о рецепторе (дендрите), с которого он поступил, но и обо всех нейронах, через которые он предавался. Можно предположить, что каждый нейрон, участвующий в передаче импульса, привносит в него свою информационную составляющую.

Рисунок 66. Модель системы нейронов

Тогда все нервные импульсы неповторимы как штрихкоды на товарах в супермаркете, как отпечатки пальцев. Они уникальны и несут в себе информацию и о факте раздражения конкретного рецептора, и о пройдённом маршруте.

Это самая примитивная гипотетическая схема, и, скорее всего, всё работает как-то иначе. Но это пример того как может повлиять возможность индивидуализации нервных сигналов на наше представление о работе нервной системы. (Вообще-то, такая схема кодирования имеет нечто общее с технологией блокчейн.)

Предположим, что в соме нервной клетки происходит логическая обработка (суперпозиция) поступивших на её входы-дендриты нейросигналов некоторой пусть пока неизвестной нам природы, и что такой сигнал движется по аксону с некоторой небольшой скоростью, и ведёт себя и как частица, и как волна. И несёт в себе неразрушаемую в процессе передачи информацию. И кто бы это мог быть? Конечно, солитон.

Именно солитоны, будучи волнами, в некоторых случаях ведут себя как частицы – сталкиваются, отражаются, а при прохождении друг сквозь друга не смешиваются. Осталось определиться с физической природой солитонов…

И напоследок. Риторический вопрос, что является причиной болезни, патология о́ргана или патология управляющего о́рганом сигнала? Теоретически возможно и то, и другое, причём в равной степени вероятности. Так что же лечит современная терапия? Ответ – патологию органов.