Нейрон, передающий сигнал, подобен миниатюрному аккумулятору, который стремительно разряжается и вновь заряжается. На протяжении почти семи десятилетий считалось, что фазу перезарядки обеспечивает особый «калиевый клапан» — ионный канал, открывающийся с задержкой. Новая работа утверждает: этот ток — призрак, артефакт интерпретации. Он возник потому, что мембрану нейрона рассматривали как простой конденсатор, игнорируя её сложную геометрию.
Ошибка скрывалась в электрической модели. Когда через мембрану течёт ионный ток, часть заряда накапливается на самой мембране — это ёмкостной ток, не связанный с переносом ионов через каналы. В классических экспериментах его ошибочно приняли за движение ионов калия. Авторы показывают, что прямые доказательства того «калиевого» тока были артефактом — следствием несовершенного понимания электрической схемы нейрона.
Если применить законы физики, адекватные для живой ткани (а не для неживых проводников), и включить в расчёт начальный сегмент аксона, модель перестаёт нуждаться в задержанном калиевом токе. Нервный импульс — потенциал действия — описывается чисто и без противоречий. Это не просто поправка в учебнике: от понимания ионного движения зависят методы лечения эпилепсии, аритмий и других расстройств, где нейронный «оркестр» сбивается с ритма.
Крошечный аккумулятор нейрона работает проще, чем казалось. Перезарядка происходит не за счёт медленного калиевого тока, а благодаря ёмкостным свойствам самой мембраны, которые обеспечивают более быстрый и точный возврат к состоянию покоя. Старый призрак развеян — и теперь электрический почерк мысли виден яснее.
Начальный сегмент аксона — место, где генерируется нервный импульс, — настолько мал, что его толщина составляет около 1 микрона, что в 50 раз тоньше человеческого волоса.