Реакція нейрона на стимул залежить від того, під яку електричну мікрохвилю він потрапив.
Ми представляємо мозок як величезну сукупність нервових клітин, з'єднаних один з одним безліччю контактів-синапсів. Різні клітини відповідають за різні завдання: в мозку є області, що керують рухами, є керуючі емоціями, пам'яттю, приймають сигнали від органів почуттів тощо. Активність окремого нейрона залежить від того, які сигнали прийшли до нього від інших нейронів: підсумувавши їх, він або сам пошле кому-небудь імпульс, або, навпаки, нічого нікому посилати не буде.
Не тільки ми так уявляємо собі мозок, це цілком працююча модель, якою користуються нейробіологи. Але, як і багато інших моделей, щось у мозку вона пояснює, а щось - ні. Співробітники Інституту Солка, Університету Лафборо і Каліфорнійського університету в Берклі пишуть в Science Advances про один відомий феномен, який модель окремих взаємодіючих нейронів не пояснює. Наприклад, якщо взяти нейрони, які обробляють зорові стимули - вони реагують на них залежно від контексту, залежно від того, на що спрямована увага. Яскравий спалах світла змусить нейрони відгукнутися, якщо мозок зосереджений на цій події, і ті ж самі нейрони проігнорують спалах, якщо мозок поглинений чимось іншим.
Тут можна припустити, що активність зорових нейронів просто пригнічують інші нейрони, які повідомляють їм, що мозку зараз не до спалахів. Але, ще раз повторимо, в рамках моделі окремих взаємодіючих нейронів важко описати таку поведінку нервових клітин. Зате набагато краще його можна пояснити, якщо замість взаємодіючих нейронів взяти взаємодіючі хвилі. Дослідники проаналізували нейронну мережу в сенсорній області кори ссавців, яка охоплювала 139 нейронів. Інформація про зоровий стимул, яку отримує така мережа, розподіляється за її нейронами так, що в результаті виходить щось на зразок хвилі активності - тобто в цій групі нервових клітин параметри імпульсів, які вони генерують, змінюються хвилеподібно, причому хвиля у них у всіх загальна.
Мова не про ті альфа-, бета-, гамма-хвилі, які ми вимірюємо за допомогою електроенцефалографії - вони показують загальну картину роботи мозку. Хвилі, що виникають в невеликих нейронних мережах - це мікрохвилі, вони одночасно виникають в різних областях мозку і поширюються по нейронних мережах. Зустрічаючись, такі мікрохвилі взаємодіють один з одним, і від того, як вони сприяють, залежить активність окремої клітини. Грубо кажучи, якщо хвилі погасять один одного, клітина промовчить у відповідь на стимул, якщо хвилі посилять один одного, клітина на той же стимул відреагує імпульсом. Хвильовий підхід дає інший інструмент для аналізу того, як мозок працює з інформацією: потрібно працювати не з окремими міжнейронними контактами, а з хвилями активності; відповідно, такий метод передбачає дещо інший математичний апарат.
Дослідники поставили експеримент з людьми, яким потрібно було помітити на екрані тонку зникаючу лінію поруч з іншими фігурами, що відволікають увагу. Піддослідні помічали потрібну лінію з різним успіхом, все залежало від додаткових зорових факторів, і, що найголовніше, результат цілком вкладався в «хвильову» модель. Можливо, що і з іншою інформацією (не тільки зоровою) мозок оперує теж за допомогою хвиль. До речі, місяць тому ми писали про іншу роботу, яка в чомусь схожа на цю: того разу йшлося про те, що пам'ять зберігається не стільки завдяки безперервній активності конкретних нейронів, скільки завдяки загальному електричному полю, яке створюють різні нервові клітини.