Диалоги (октябрь 2003 г.)

Гордон Александр Гарриевич

Если мыслить более широко и представить, что синаптическая и диффузная нейропередачи не являются единственными двумя способами передачи информации и что нейроны могут передавать сигнал посредством электрического поля или других неизвестных еще путей, то наш мозг может оказаться намного более сложно устроенным. В связи с этим разумными кажутся не только научная разработка известных направлений, но и поиск новых механизмов работы мозга. Только в этом направление возможен прогресс в объяснении существования разума.

Помимо прочего существует практический аспект данного вопроса. Некоторые лекарства, как мы уже обсуждали, разрабатываются с применением подхода «мозг – черный ящик». Представим,

что стал известен эффект этого препарата на синаптическую передачу. На самом деле, это вещество может…

А.Г. Одновременно может вызывать целый ряд изменений и внесинаптической системы…

А.С. Совершенно верно.

Например, известно, что некоторые препараты, которые используются как антиэпилептические, обладают нежелательными побочными эффектами. Мы обнаружили, что эффект таких лекарств на синаптическую передачу делает нейрональную сеть менее возбудимой, а их действие на диффузную нейропередачу оказывается совсем противоположным. Кроме того, дозы лекарств, которые не действуют на синаптическую передачу, назовем их «сверхмалыми», вполне могут оказывать эффект на более «чувствительные» внесинаптические рецепторы.

Важно отметить, что синаптическая и диффузная нейропередачи развиваются по-разному в постэмбриональном периоде. Это не только дает нам новый взгляд на развитие мозга, но и объясняет, почему действия лекарств могут различаться в разные периоды жизни.

А.Г. Скорость передачи информации в диффузной системе меньше, чем в синаптической…

А.С. В зависимости от того, что подразумевается под передачей информации.

А.Г. Сигнал.

А.С. В синапсе информация передается от точки к точке. Синапс соединяет между собой две клетки, и сигнал мгновенно передается от одной из них к другой. Диффузный сигнал может передаваться сразу нескольким клеткам, но ограничен скоростью диффузии. Как посчитать скорость передачи информации? Если мы поделим число клеток, на которые передался сигнал, на время передачи, то может получиться, что диффузная система более эффективна. С другой стороны, информация, переносимая в синаптической и диффузной нейропередаче, качественно отлична. Это два принципиально отличных пути передачи сигнала в мозге.

А.Г. А что входит в круг интересов вашей лаборатории в ближайшее время? Кроме выполнения практических задач по разработке лекарств.

А.С. Мы не занимаемся разработкой лекарств. Наша лаборатория проводит фундаментальные исследования. Есть еще много вопросов, которые предстоит решить на пути понимания механизмов обработки информации мозгом. Было бы интересно, используя парадигму различных систем передачи и обработки информации мозгом, помочь ученым переосмыслить и объяснить непонятные результаты, которые время от времени появляются и обычно кладутся в стол…

А.Г. Поскольку не соответствуют…

А.С. Потому что не укладываются в современную систему знаний и наводят на мысли о сверхъестественном. Если представленную сегодня парадигму суметь донести до ученых и подвести под нее достаточную экспериментальную базу, то это будет уже достижением, которое можно считать законченным.

А.Г. Что я могу сказать – удачи.

А.С. Спасибо.

Эктоны

29.10.03

(хр. 00:38:14)

Участник:

Геннадий Андреевич Месяц – академик, вице-президент РАН

Александр Гордон: …электротехнике

уже больше 200 лет. Но что за процессы происходят в электрической дуге – это до сих пор вызывают споры. Наша передача называется «Эктоны и взрывная электронная эмиссия». Вам принадлежит честь открытия эктонов. Не могли бы вы, может быть, начать с этого. Что это такое, и каким образом это объясняет процессы, которые происходят в выключателе всякий раз, когда рука до него дотрагивается?

Геннадий Месяц: Да, действительно, электрическая дуга была открыта больше 200 лет назад. Ведутся споры, кто первый описал это явление. И действительно есть факты, доказывающие, что это сделал наш академик Петров в своей книге по описанию работы так называемого «вольтова столба». Но в серьезной физической литературе это впервые сделал Дэви.

На катоде образуется так называемое катодное пятно, у которого абсолютно необычное свойство. Например, из этого катодного пятна ионы движутся в обратную сторону, то есть положительные ионы двигаются в сторону анода, то есть в положительном направлении. Кроме того, скорости струй такие огромные – миллион сантиметров в секунду, – что дуга должна быть нагрета до миллиона градусов. Очень известный наш московский ученый, российский, покойный, к сожалению, профессор Кесаев в одной из своих книг написал, что, наверное, проще понять, что происходит на Солнце, чем то, что происходит в дуге.

Так вот, все считали, что это катодное пятно, это нагретый до высокой температуры металл, который испускает электроны, то есть, как обычно в электронной трубке телевизора, например, получается электронный луч, испускаемый нагретым катодом. Но наши исследования показали, что эта эмиссия происходит порциями, отдельными небольшими порциями. Длительность этих порций примерно 10 наносекунд, порядка миллиардной доли секунды, и в каждой порции примерно 10-12 электронов. Это можно назвать «электронный кластер» или «взрывной центр». Поскольку это было обнаружено во взрывных центрах, которые образуют на катоде нечто похожее на кратер на Луне, и поскольку оба названия в английском начинаются с букв «эй» и «си», собственно говоря, я и придумал этому название «эктон».

Но, вообще говоря, всё началось не с этого. Всё началось с того, что мы обнаружили эту взрывную электронную эмиссию при исследовании эмиссии электронов из тонкого металлического острия при высоких электрических полях, когда образуется ток автоэлектронной эмиссии. Когда очень высокая плотность тока – миллиард ампер на квадратный сантиметр, – то это остриё не плавится, как обычная проволочка, а взрывается, потому что там выделяется очень большая энергия. И этот взрыв приводит к образованию большого электронного тока, из места, где произошел взрыв, испускается большой электронный ток. Если до взрыва, положим, ток идет порядка одного ампер и даже меньше ампера, то после взрыва – уже сотни ампер и больше.

Когда мы это явление ещё в 60-х годах обнаружили, то стали создавать новый тип электронных приборов, возникла новая электроника, она получила название «сильноточной электроники». Это приборы, которые позволяют получать очень большие электронные токи, вплоть до миллионов ампер: кратковременной длительности, различных размеров, можно сфокусированные токи получать, предположим, десятки миллионов ампер на квадратный сантиметр. Вначале это использовалось для термоядерного синтеза, были очень большие программы и в Советском Союзе, и в Америке. Потом стали получать широкие электронные пучки, мы их стали использовать для накачки лазеров. Фактически, все мощные газовые лазеры, которые сейчас функционируют, вообще говоря, основаны как раз на использовании таких широких электронных пучков, но размерами до многих метров.