A lézerfizika segítheti az agyműködés megértését

Egy lézeres kísérlet meglepő eredménye segíthet az agyműködés megértésében. A lézerfizika és az agyi impulzusok terjedése között az összehangoltság, a szinkronitás teremthet kapcsolatot.

Ingo Fischer (Free University, Brüsszel) és munkatársai három lézert rendeztek el úgy, hogy azok páronként egymásra világítottak: a két szélső lézer a középsőre, a középső a két szélsőre. Meglepő eredményükről, miszerint a két szélső lézer intenzitása egyformán, egymással teljes szinkronban változott, a rangos Physical Review Letters hasábjain számoltak be.

Két, egymásra világító lézer esetében az intenzitás véletlenszerűen változik, ez már régóta ismert. Az egyik lézer fénye a másikra jutva annak üregében kölcsönhat, interferál a már ott levő fénnyel. Az interferencia megváltoztatja az üregben a fényintenzitást - az üregben tehát vagy csökken vagy nő az intenzitás. A változás következményeként pedig csökken vagy nő a második lézer kimenetén a fény erőssége. Ez fény jut be az első lézerbe, ahol az üregben kölcsönhat a már ott levő fénnyel és így tovább. A visszacsatolás kaotikus intenzitás-ingadozásokat vált ki mindkét lézerben.

A harmadik lézer beállítása után az első lézer azonnal reprodukálni kezdte a másik szélső lézer ingadozásait, miközben a középső lézer 3,65 nanomásodperc késésben volt hozzájuk képest. Ennyi idő kell a fénynek, hogy a szomszédos lézerek közti 1,1 méteres távolságot megtegye. A három lézer egyforma intenzitás-ingadozás mintát mutatott, a két szélső azonos időben, a középső pedig némi késéssel.

A két szélső lézer összehangolt viselkedése láttán felmerülhet a fénynél gyorsabb kommunikáció gondolata, de ennyire nem rendíti meg a fizikát az új eredmény, ugyanis a véletlen változásokat a rendszer egésze hozza létre. Hiába táplálnánk be a rendszer egyik végén egy üzenetet, az nem jelenne meg a másik végponton. A megfigyelt jelenség megértése, magyarázata, matematikai leírása még várat magára.

Wolf Singer (Max Planck Agykutató Intézet, Frankfurt) a Science-nek nyilatkozva fejtette ki, hogy szerinte a fizikusok eredménye segíthet az agyi idegimpulzusok szinkronizációjának megértésében. Singer mutatta meg 1986-ban, hogy a szomszédos neuronok hálózata hajlamos azonos időpontban kisülni. Öt évvel később bizonyította, hogy hasonlóan pontos szinkronitás létezik a két agyfélteke között is, annak ellenére, hogy az idegimpulzus 6-8 milliszekundum alatt tesz meg ekkora távolságot. A távoli területek szinkronitására eddig nem volt jó magyarázat, ebben segíthet most a fizika.

Jéki László