Ученые впервые выявили скрытые нейронные связи в человеческом мозге

Учёные из Токийского университета науки представили новый метод, позволяющий напрямую выявлять причинно-следственные связи между нейронами по их электрической активности. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review E (PRE).

Мозг состоит из миллиардов нейронов, которые обмениваются короткими электрическими импульсами - "спайками". Из-за хаотичности этих сигналов крайне сложно определить, какой нейрон действительно влияет на другой, а где всплески возникают случайно.

Группа под руководством Кадзуи Савады предложила модифицировать метод сходимого перекрёстного отображения (СПО), ранее применявшийся для анализа сложных систем. Учёные сосредоточились на интервалах между импульсами, а не на самих вспышках, что позволило превратить хаотичные события в удобные для анализа последовательности. Дополнительно был создан способ согласования временных рядов разных нейронов для их корректного сравнения.

Проверка на математических моделях показала: метод способен точно определять направление связей между нейронами даже при наличии шумов, имитирующих биологическую непредсказуемость.

По словам Савады, новая техника поможет не только более точно картировать связи в мозге, но и глубже понять механизмы нарушений его работы - от эпилепсии до шизофрении и биполярного расстройства. В будущем это может открыть путь к новым методам диагностики и терапии.

Учёные уточняют, что пока метод был протестирован лишь на небольших сетях из двух-трёх нейронов. Следующая задача исследователей - масштабировать его на более сложные системы, приближённые к реальным мозговым цепям.