Различные раздражители могут вызывать сложные реакции в мышцах человека, при этом головной мозг в процессе не участвует. К такому выводу, проведя совместное исследование, пришли учёные из Чикагского и Калифорнийского технологического университетов.
Результаты работы опубликованы в научном журнале Nature. Исследователи делают вывод, что мышечные реакции на воздействие извне напоминают работу несложных нейросетей.
Ранее считалось, что различные изменения вызывают реакцию клеток организма посредством молекулярных схем, которые чем-то отдалённо напоминают электронные схемы в технических приборах. Условно это можно представить так: различные группы клеток «отвечают» за определённые «действия». Одни клетки «настроены» на распознавание количества кислот и солей в окружающей среде. Другие клетки на основе этого анализа «отдают команды», а третья группа уже непосредственно запускает механизм удаления из организма ненужных соединений или создаёт защитные структуры от внешнего воздействия.
В новом исследовании представлена альтернативная точка зрения, которая предполагает, что все вышеперечисленные процессы в мышечных клетках происходят одновременно. Для понимания на бытовом уровне учёные предлагают представить постепенное замерзание воды, находящейся в стакане: сначала образуется небольшой кусочек льда, который продолжает расти до тех пор, пока не заполнит всю ёмкость.
Физики называют это явление «нуклеацией». Исследование показало, что при нуклеации клетки организма способны распознавать различные химические комбинации и вырабатывать необходимую реакцию на них. При этом создание молекулярных соединений происходит автономно от головного мозга.
Проведённые эксперименты доказали, что в зависимости от концентрации различных веществ в окружающей среде молекулярные смеси будут собираться в один из имеющихся видов структур.
«Мы надеемся, что эта работа будет стимулировать работу по раскрытию скрытых «мыслительных» способностей в других многокомпонентных системах, которые в настоящее время кажутся просто мышцами», — отметил ведущий автор исследования, профессор Арвинд Муруган.
А как же мозг?
Ранее учёные из Университета Тохоку (Япония) опубликовали работу, в которой приведены результаты экспериментов, проведённых с целью определить взаимосвязь между физическими нагрузками и умственными способностями человека.
Уже достаточно давно известно, что даже небольшая силовая тренировка, проведённая со средней степенью интенсивности, повышала реакцию человека, а также сказывалась на его способности решать когнитивные задачи. Однако оставались загадками ответы, какой именно физиологический процесс «отвечает» за данный результат, а также все ли виды активности подходят для его получения.
В ходе проведения экспериментов выяснилось, что «ответственным» является дофамин, который называют гормоном удовлетворения и счастья. Первый вариант эксперимента предполагал выполнение физкультурных упражнений на протяжении 40 минут, а второй — электрическую стимуляцию мышц, которая имитировала физическую нагрузку. После этого обе группы испытуемых проходили тест на умственную реакцию.
Интересно, что улучшение когнитивных способностей было зафиксировано лишь у тех участников исследования, кто входил в группу, выполнявшую упражнения. В таком случае происходил процесс высвобождения дофамина и люди успешнее справлялись с интеллектуальными заданиями. В другой группе, где участникам производили электрическую стимуляцию, повышения качества ответов на тесты выявлено не было. Таким образом был сделан вывод, что искусственное напряжение периферийных мышц не приводит к выбросу гормона и не помогает людям думать быстрее.