В длинных отростках нейрона — дендритах — постоянно снуют крошечные курьеры. Это молекулы матричной РНК, которые несут инструкции для сборки белков. Их путь начинается в теле клетки, а заканчивается в синапсах — контактах с другими нейронами. Двигаются они по микротрубочкам, словно вагонетки по рельсам, но с одной особенностью: могут надолго замирать и менять направление.
Авторы работы представили этот процесс как игру с двумя кнопками: «вперёд» и «назад». Вероятность нажать ту или иную кнопку после остановки задаёт характер движения. Если молекула чаще жмёт «назад», она подолгу блуждает у начала пути, но в итоге добирается до всех конечных точек почти одновременно. Если же упрямо жмёт «вперёд», время доставки растёт почти линейно с расстоянием — как у курьера, который методично объезжает адресатов одного за другим.
Такой подход позволяет заглянуть в логистику живой клетки. Оказывается, просто меняя настойчивость молекул в одном направлении, нейрон может либо равномерно снабжать все синапсы новыми белками, либо адресно усиливать дальние контакты. Это важно для обучения и памяти: именно в синапсах закрепляются новые связи. Математическая модель даёт ключ к пониманию того, как молекулярный хаос рождает точный порядок в работе мозга.
В нейроне может быть до десяти тысяч синапсов, и каждый из них конкурирует за молекулы-инструкции, словно почтовые ящики за письма.
В романе Станислава Лема «Непобедимый» микроскопические механизмы с коллективным поведением напоминают такой транспорт — только вместо нейрона там целая планета.