Atklāts jauns informācijas kodēšanas mehānisms nervu sistēmā

Viens no pasaules prestižākajiem žurnāliem – “Nature Neuroscience” publicējis Latvijas Universitātes (LU) profesora Ingvara Birznieka un zviedru zinātnieka Rolanda Johansona rakstu, kurā tiek aprakstīts ātrākais zināmais un, pieļaujams, visātrākais iespējamais informācijas kodēšanas mehānisms nervu sistēmā. Autori ir pirmie pasaulē, kuriem eksperimentāli izdevies pierādīt, ka pietiek tikai ar vienu nervu impulsu atsevišķā sensorā nervu šķiedrā, lai samatosensoro neironu aktivitātes šablons varētu iekodēt precīzu detalizētu informāciju par kompleksu stimulu īpašībām. Kopš Nobela prēmijas laureāta lorda Edgara Adriana atklājumiem pagājušā gadsimta divdesmitajos gados ir bijis pieņemts, ka informācija sensorajās nervu šķiedrās un visā nervu sistēmā tiek kodēta un pārraidīta, izmantojot nervu impulsu frekvences kodu.
Pētot mehānismus, kas nodrošina cilvēka roku apbrīnojami veiklās manipulācijas spējas, zinātnieki nonāca pie secinājuma, ka frekvences kods nevar nodrošināt sensorās informācijas apstrādes un pārvades ātrumu, kāds nepieciešams pirkstu kustību pielāgošanai satvērienā esošā objekta īpašībām un dinamiskiem parametriem. Izmantojot unikālu metodi – mikroneirogrāfiju –, zinātnieki pierakstīja signālu no atsevišķiem izolētiem cilvēka neironiem, kas inervē taustes receptorus pirkstgalos. Iegūtie dati norāda, ka smadzeņu kustību centri jau operē ar stimula parametriem, kad paši jutīgākie sensorie neironi ir paspējuši ģenerēt tikai vienu vienīgu nervu impulsu. Interesanti, kā tas ir iespējams, ja pēc definīcijas, lai frekvences kods varētu darboties, katram neironam ir jāģenerē vairāki nervu impulsi? Lai atrisinātu šo mīklu, zinātnieki apraksta principiāli jaunu ultraātru kodēšanas mehānismu. Neirofizioloģiskie dati un datorsimulācijas skaidri pierāda šā informācijas kodēšanas mehānisma precizitāti, efektivitāti un nepārspējamo ātrumu apstākļos, kas raksturīgi reālām ikdienas manipulācijām ar dažādiem priekšmetiem.
Divi no pasaulē populārākajiem neiroinformātiķiem Berijs Ričmonds un Metjū Vīners tanī pašā žurnāla “Nature Neuroscience” numurā komentē, ka šā kodēšanas principa vispārināšana un piemērošana, analizējot citas nervu sistēmas funkcijas, ir svarīgs tuvākās nākotnes uzdevums. Zinātniskie pētījumi tika veikti Ūmeo universitātē Zviedrijā. Nu ir pamats cerēt, ka starptautiskie kontakti un iegūtā kompetence ļaus izveidot pasaules klases mikroneirografijas laboratoriju arī Latvijas Universitātē (LU), saka I.Birznieks. Viņš ir pārliecināts par notikušā pozitīvo efektu uz mācību procesu. Profesors ar lepnumu piebilst: lai gan minētā kodēšanas mehānisma atklājums plašākai zinātniskai sabiedrībai kļuva pieejams tikai šā gada sākumā pēc publikācijas žurnālā “Nature Neuroscience”, LU Bioloģijas fakultātes studenti, kas apguva bioloģiskās kibernētikas kursu, par šā neironālās informācijas kodēšanas mehānisma darbības principiem mācījās jau pirms trim gadiem. Zinātniskā publikācija un atklājums jau atspoguļots un komentēts vairākos Zviedrijas medijos.

LU informācija