Эфаптические поля: как новый механизм мозга меняет понимание сознания

Мировосприятие нашего мозга оказывается ещё более загадочным, чем мы могли подумать.

В фокусе современной нейробиологии находятся нейроны, которые являются специализированными клетками, формирующими основу мозга человека. Исследователи уверены, что такие функции, как восприятие, память и сознание, объясняются действиями множества нейронов, способных создавать маломощные электрические импульсы. Эти сигналы обеспечивают передачу болевых и сенсорных ощущений, что теоретически может объяснять серьёзные аспекты сознания, хотя «нейронный код» до конца не расшифрован. 

Существует мнение, что импульсы, проходящие через мозг, являются важнейшим способом передачи информации. Однако уникальное явление — эфаптические поля — также может иметь существенное значение. Это электрические поля, создаваемые нейронами, которые влияют на функции мозга, не используя обычные синаптические соединения. 

Понятие «нейронного кодирования», появившееся в США в 1943 году, было основополагающим в исследованиях нейронауки. Однако реальный механизм сознания всё ещё загадка. Ряд учёных полагает, что существуют иные пути передачи информации в мозге, подобно эфаптическим взаимодействиям. Эти связи связаны с электромагнитными полями, возникающими при активном функционировании нейронов. 
Например, отдельные клетки сетчатки способны передавать изображение без участия стандартных синапсов, применяя особое типа электрической диффузии, что обеспечивает высокую скорость передачи сигнала в зрительный нерв. 

Значительные эксперименты по изучению эфаптических взаимодействий были осуществлены в 2019 году в университете Кейс Вестерн Резерв. Учёные установили, что даже при полном разрыве связей в мозговых срезах мыши поддерживается устойчивый электрический потенциал. Эффект эфаптических полей сохранялся даже при расстояниях до 400 микронов. 

Скорость, с которой эфаптические сигналы распространяются по серому веществу, в 5000 раз превышает обычные нейронные сигналы, что делает этот механизм перспективным для оптимизации обработки информации. Если бы мозг смог полностью использовать этот потенциал, объём информации, который мог бы передаваться этими полями, превышал бы возможности традиционных связей. 

Хотя синаптические сигналы остаются необходимыми для выполнения функций движения и звукового восприятия, огромное количество информации, передаваемой эфаптическими полями, указывает на их возможную значимость в процессе эволюции для решения сложных задач. Как показывают работы Уолтера Фримена из Калифорнийского университета, опубликованные в 2006 году, это может объяснять высокую скорость когнитивных процессов. 

Новейшие исследования, включая труды Коста Анастассиу и Христофа Коха, утверждают, что эфаптические эффекты представляют собой ключевой механизм быстрого взаимодействия, который необходим для сознания, даже без участия скоростных синаптических связей. Эти данные открывают перспективу новой парадигмы в науке, которая может трансформировать понимание механизмов мышления и сознания.