Синхронизация — универсальный язык природы: светлячки мигают одновременно, косяки рыб движутся, словно единый организм, а внутри тела человека ритмы тоже подстраиваются друг под друга. В головном мозге артериолы расширяются и сужаются, регулируя приток крови, кислорода и питательных веществ. Эти колебания самоподдерживающиеся, но действуют согласованно, создавая ритм работы сосудистой сети.
Чтобы понять механизм, ученые обратились к кишечнику. Каждое сокращение перистальтики создает осциллятор — базовый ритм, который взаимодействует с соседними. Осцилляторы на близких частотах подстраиваются друг под друга, формируя эффект «лестницы» — колебания последовательно поднимаются или опускаются, обеспечивая плавное движение пищи от тонкого к толстому кишечнику.
Если два самоподдерживающихся колебания сопоставить с внешним стимулом близкой, но не идентичной частоты, их ритмы синхронизируются. В экспериментах с мозгом стимулирование нейронов на одной частоте блокировало артериолы на едином ритме. При двух разных частотах артериолы «разделялись»: часть шла по одной частоте, часть — по другой, что создавало эффект лестницы.
Кишечник выполняет аналогичную функцию, но проще: однонаправленное движение пищи задает градиент частот от начала тонкого к концу толстого отдела. Каждый участок кишечника — отдельный осциллятор, взаимодействующий с соседями. В отличие от классических моделей, где осцилляторы почти одинаковы, здесь они различаются, как в мозге, и создают сложные, но предсказуемые ритмы.
Математическая модель показала, что высота и длина ступеней лестницы зависят от частоты и расположения отделов, а также позволяет предсказать «разрывы» ритма. Это объясняет, как пища движется и перемешивается внутри кишечника. В мозге эффект лестницы тоже проявляется, но многомерно — ступени распространяются одновременно по разным путям, создавая сложную сеть ритмов.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что создано покрытие, увеличивающее срок службы протезов клапана сердца.
