Физики из Вашингтонского университета и университета штата Арканзас изучили электронную активность, происходящую в мозгу человека и описали принцип поддержания равновесия такой сложной системы. О новых выявленных ими подробностях сообщается в журнале Nature Physics.
Один из важных вопросов, связанных с деятельностью мозга заключается в том, каким образом сохраняется равновесие столь сложной системы, в которой какая-то часть нейронов постоянно активна. Еще в 1999 году датский ученый Пер Бак (Per Bak) высказал предположение, что мозг можно сравнить с большой кучей песка. В такой куче постоянно осыпаются небольшие участки, но эти маленькие передвижения песка как раз поддерживают всю кучу в целом в состоянии равновесия и не дают ей рассыпаться. Таким образом, отдельные проявления активности держат систему в состоянии критичности, что и дает ей возможность сохранять баланс. Исследование американских физиков подтвердило и уточнило идею Пера Бака.
Они измеряли электрическую активность зрительной зоны коры головного мозга в тот момент, когда людям, участвовавшим в опыте, показывали различные картинки. Как только деятельность зрительной зоны активизировалась, система выходила из состояния критичности, но тут же самостоятельно возвращалась к нему. Руководитель исследования Ральф Вессель (Ralf Wessel) сравнил эту ситуацию с шахматной доской, на каждой клетке которой лежит по три зерна.
Если вы добавляете на несколько клеток еще зерна, то зернышки, лежащие на этих клетках, рассыпаются и передают излишки соседним клеткам. Таким образом напряжение перераспределяется. Если на некоторых клетках зерен нет, то они не будут передавать соседям новый импульс. Если же этих зерен будет слишком много, то станут рассыпаться кучки, лежащие на всех клетках доски, и процесс станет уже неуправляемым. То же самое происходит и с мозгом. Отдельные проявления активности нейронов возбуждают систему, которая тут же приводит себя в состояние критичности, то есть сохраняет равновесие. Если люди оказываются долгое время лишены сна, то мозг впадает в субкритическое состояние, а во время эпилептического припадка, наоборот, состояние становится сверхкритическим и чреватым взрывом всей системы.
