Манипуляторы сознания. В мозге человека найдена новая сеть — его «даркнет»

Когда речь заходит о работе мозга, мы привычно представляем себе сеть из нейронов, между которыми проскакивают химические и электрические сигналы. Но, оказывается, это лишь половина картины, и возможно — меньшая.

Гораздо более загадочная часть работы мозга происходит среди клеток, которые долгое время считались чем-то вроде «обслуживающего персонала» при нейронах. Этому посвящено новое исследование, опубликованное в журнале Nature.

От «клеток-нянек» — к прорабам на стройке

Речь идёт о глии — вспомогательных клетках нервной ткани. Этих клеток (их называют глиальными) в мозге больше, чем нейронов, и они заняты тем, что обслуживают их. А самая многочисленная разновидность глиальных клеток — астроциты, похожие на звёзды с короткими отростками.

Десятилетиями считалось, что у астроцитов скучная работа — подпереть нейроны конструкцией из своих отростков (сделать каркас), поднести им питательные вещества, убрать за ними мусор. Этакие санитары и домработницы при «благородных» нервных клетках.

Сначала ничего интересного от астроцитов учёным ждать не приходилось. Потом выяснилось, что в ходе эволюции мозга доля глиальных клеток относительно нейронов в нём неуклонно росла. А несколько лет назад стало ясно: астроциты вовсе не массовка. Они прокладывают собственные, охватывающие весь мозг, коммуникационные пути, которые не просто дублируют нейронные маршруты, а совершенно иначе функционируют.

Прорывом стало открытие того факта, что астроциты «подслушивают» разговоры нейронов. Более того — они в них вмешиваются. Например, могут усилить сигнал, а могут, наоборот, приглушить его, словно регулятор громкости. Улавливая молекулы вроде дофамина, астроцит может «шепнуть» синапсу: «Усиль этот сигнал» — или, напротив, велит ослабить коммуникацию, впитав лишние молекулы.

Также выяснилось, что именно астроциты, подобно прорабам на стройке, отдают команды, указывая нейронам, где создавать новые контакты. Память, обучение, а может, и сама ткань мышления — ничто из этого не работает без регулирования с их стороны.

То есть эти клетки — своего рода манипуляторы нашего сознания.

Химическая паутина длиной во весь мозг

Новое исследование показывает, что пока нейроны перекрикиваются электрическими импульсами, астроциты сплели свой собственный, параллельный «интернет» — неслышный, но раскинувшийся через весь мозг.

До сих пор учёные подозревали, что астроциты могут образовывать локальные цепочки. Но масштаб этого явления от них ускользал. Чтобы осознать его, международная группа исследователей применила хитрую технологию. В мозге живых мышей астроциты были запрограммированы оставлять уникальный метаболический «штемпель» на сигналах, которыми они обмениваются через собственную сеть.

Затем мозг грызунов сделали оптически прозрачным. Под микроскопом перед учёными развернулась картина невиданной сложности: помеченные маршруты астроцитов простирались на огромные расстояния, пересекали границы между полушариями, связывали кору с древними глубинными структурами ствола мышиного мозга.

Карта, созданная по итогам сотен экспериментов, выявила главное: эти маршруты идут вовсе не там, где проложены межнейронные связи. Это независимая, параллельная сеть со своей уникальной топологией. И эта альтернативная сеть пластична — она перестраивается в ответ на получаемый животным опыт.

Зачем мозгу «теневой интернет»?

Честный ответ сегодня: мы не знаем. Открытие заставляет пересмотреть иерархию мозговых структур. Принято считать, что нейрон — это элементарный вычислительный блок, этакий биологический транзистор. На самом деле уже известно, что крошечный отросток нейрона — дендрит — сам по себе способен выполнять сложные вычисления, прежде чем передавать результат «в центр». А один нейрон по своим вычислительным возможностям способен превосходить примитивную нейросеть.

Теперь же выясняется, что над миллиардами таких мини-компьютеров надстроена ещё одна — химическая — сеть.

Мозг, возможно, совершенно не таков, каким мы его себе рисуем. Мы восхищаемся его сложностью, но наше нынешнее представление о нём, похоже, сопоставимо с пониманием устройства одного-единственного нейрона в масштабах всей этой головокружительной системы. Очевидно, истинная архитектура мозга (и человеческого сознания в целом) куда таинственнее и многослойнее, чем нам кажется.