Ученые впервые точно рассчитали, как распространяются стимулы между нейронами

Исследователи из Института механики сплошных сред УрО РАН (Пермь) и Пермского государственного научного исследовательского университета (Пермь) смогли получить формулу, которая описывает работу нейронов. Более того, ее можно использовать в сетях и с одинаковыми нервными клетками, и с разными. Это особенно важно, поскольку реальные нейронные сети почти всегда неоднородны.

Полученная формула описывает, как в сети нейронов первого типа возбудимости возникает и поддерживается передача импульсов между нервными клетками. Благодаря решению, которое смогли найти пермские ученые, можно рассчитать поведение всей нейронной системы.

Уравнения написаны для активности потенциала мембраны нейрона в условиях случайных флуктуаций окружения. Получить точное решение этих уравнений удалось с применением подхода, развитого в квантовой механике для изучения проблемы проводимости полупроводников, и использованием методов из теории комплексных чисел, которые, в свое время, дали решение целого ряда задач о течении жидкостей в технологических системах.

«Может возникнуть вопрос, насколько актуально получать точные аналитические решения, когда исследователям уже более полувека доступны компьютерное моделирование и невероятные по мощности вычислительные ресурсы? Однако подлинное понимание закономерностей критических явлений и природы дается точными математическими и теоретическими результатами, и не всегда для этого достаточно результатов компьютерного моделирования», — рассказывает исполнитель проекта, поддержанного грантом РНФ, заведующий лабораторией подземной утилизации углерода Института механики сплошных сред УрО РАН кандидат физико-математических наук Денис Голдобин.