Междисциплинарной команде учёных из Италии удалось сформулировать новую гипотезу, объясняющую механизм нейротрансмиссии (передачи нервного импульса по аксонам, длинным «хвостам» нейронов). По мнению авторов исследования, важную роль в этом процессе играет высвобождение и передача фотонов инфракрасной и видимой части спектра. Результаты работы опубликованы в издании Scientific Reports.

На рисунке: Схема «наноантенны» в перехвате Ранвь

Согласно широко известной теории, за создание которой сэр Эндрю Хаксли (Andrew Huxley) был удостоен Нобелевской премии, нейротрансмиссия осуществляется при помощи последовательной активации специальных ионных каналов, расположенных в мембранах аксонов. Некоторые аксоны покрыты липидным «чехлом» из миелина, причём в некоторых местах слой миелина прерывается, образуя так называемые перехваты Ранвье. Миелиновый слой формируется так называемыми шванновскими клетками или леммоцитами. Скорость передачи нервного импульса в миелинизированных волокнах гораздо выше, чем в безмиелиновых. В действительности импульс как бы «перепрыгивает» от одного перехвата Ранвье к другому, реализуя принцип «скачущей проводимости».

Шванновские клетки (леммоциты) – вспомогательные клетки нервной ткани, которые формируются вдоль аксонов периферических нервных волокон. Создают, а иногда и разрушают, электроизолирующую миелиновую оболочку нейронов. Выполняют опорную (поддерживают аксон) и трофическую (питают тело нейрона) функции. Описаны немецким физиологом Теодором Шванном в 1838 году и названы в его честь.

В рамках нового исследования описывается модель, согласно которой информация передаётся по нервным волокнам при помощи электромагнитного излучения, используя видимую и инфракрасную части спектра. Несмотря на то, что «фотонный транспорт» сигнала в нервных волокнах подтверждён экспериментально, гипотез, описывающих источник этого излучения, ранее не было.

Авторы работы продемонстрировали, что специфическое расположение ионных каналов в перехватах Ранвье превращает их в наноантенны, способные излучать электромагнитные волны в видимом и инфракрасном спектрах. Пространственная конфигурация этих ионных каналов позволяет испускать максимально концентрированное излучение по направлению к миелинизированному сегменту, играющему роль оптоволокна.

Новая концепция, согласно которой источником фотонов, перемещающихся по аксонам, являются ионные каналы в перехватах Ранвье, привела к интеграции ранее существовавшей «электрической» теории нейротрансмиссии с новыми «электромагнитными» механизмами.

Комментарий: Новая парадигма может быть ещё одним свидетельством в пользу концепции разумного замысла. Оптическая передача сигнала позволяет транслировать больше информации, нежели электрическая – это утверждение легко проверить, сравнив передачу данных по медным телефонным кабелям и по оптоволокну. То есть во всей живой системе заложена оптимальная конструкция, что очень далеко от того, что можно ожидать от слепого случая.

Интересно, что природа эффективно использует «антенны» и «оптоволокно» задолго до того, как человеческий интеллект изобрёл их и применил их в телекоммуникациях.

Zangari A., Micheli D., Galeazzi R. et al. Node of Ranvier as an Array of Bio-Nanoantennas for Infrared Communication in Nerve Tissue // Scientific Reports 8, 539 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-017-18866-x