Российские ученые впервые вывели точную формулу распространения импульсов между нейронами
Специалисты из Перми решили задачу, над которой исследователи бились десятилетиями. Формула позволяет предсказать поведение целой нервной сети при получении стимулов.
Сотрудники Института механики сплошных сред УрО РАН и Пермского государственного научного исследовательского университета разработали математическую формулу, описывающую работу нейронов первого типа возбудимости. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликовал журнал Physical Review E.
Нейроны первого типа возбудимости способны генерировать импульсы с очень низкой частотой при слабом постоянном стимуле. Но как меняется их работа при усилении сигнала, до сих пор было неясно. Эту задачу пытались решить в разных областях науки — от изучения полупроводников до нейробиологии, но точного аналитического решения получить не удавалось.
Формула работает как для однородных, так и для разнородных нейронных сетей. Это важно, поскольку реальные сети нервных клеток почти всегда неоднородны. Уравнения описывают активность потенциала мембраны нейрона в условиях случайных колебаний окружения.
Решение получено с помощью методов квантовой механики, разработанных для изучения проводимости полупроводников, и теории комплексных чисел.
«Подлинное понимание закономерностей критических явлений и природы дается точными математическими и теоретическими результатами, и не всегда для этого достаточно результатов компьютерного моделирования», — отметил руководитель проекта Денис Голдобин.
