Жизнь на нашей планете протекает в изобилии света — солнечное излучение питает экосистемы, регулирует биологические часы и согревает поверхность. Однако живые организмы способны создавать свет не только за счёт внешних источников. Существуют внутренние, гораздо менее заметные процессы, благодаря которым даже человеческое тело излучает слабое сияние. Это явление получило название ультраслабых фотонных эмиссий (Ultraweak Photon Emissions, UPE) — речь идёт о спонтанном излучении единичных световых квантов , возникающем в результате биохимических реакций в клетках.
Такие фотоны крайне слабы, но, тем не менее, реальны. До недавнего времени их удавалось фиксировать лишь в лабораторных образцах — например, в нейронах, выращенных в чашке Петри. Однако в новой работе исследователи из Канады впервые зарегистрировали этот тип свечения, исходящий от человеческого мозга , — причём не инвазивно, а через череп.
В эксперименте приняли участие 20 добровольцев. Каждый из них находился в полностью затемнённом помещении, на голове — колпак с электродами ЭЭГ для измерения электрической активности. Вокруг размещались чувствительные фотонные детекторы — специально усиленные трубки, способные регистрировать отдельные частицы. Приборы были направлены на затылочные доли (зона обработки зрительной информации) и височные участки, отвечающие за слуховое восприятие. Дополнительно в комнате располагались контрольные сенсоры, направленные в сторону от испытуемых, чтобы отделить реальные сигналы от фона.
Первый вывод был однозначен: из головы действительно выходят фотоны. Их наличие не зависело от помех, не было случайностью или шумом. Это стабильное явление, отличимое от общего уровня освещённости в помещении.
Далее нужно было проверить гипотезу: зависит ли интенсивность свечения от умственной нагрузки? Теоретически, чем выше энергетические затраты, тем больше световых квантов должно выделяться — ведь метаболическая активность возрастает. Подобное наблюдается в изолированных клетках: при стимуляции нейронов количество фотонов увеличивается.
Однако на уровне всего организма закономерности оказались не столь прямыми. Учёные не выявили роста сигнала в тех зонах мозга, которые демонстрировали повышенную активность. Так, например, при открытии глаз — что активирует зрительную кору — количество фотонов в затылочной области не увеличивалось. По словам биофизика Нироши Муруган, возможно, излучение частично поглощается, рассеивается или используется тканями мозга до того, как достигает внешних датчиков.
Тем не менее исследователи зафиксировали другой устойчивый эффект: структура светового сигнала менялась при переключении между ментальными задачами. Например, открытие или закрытие глаз сопровождалось трансформацией конфигурации потока — пусть и без явной связи с конкретным участком коры. Это может говорить о том, что характер когнитивной активности влияет на форму, а не на силу биофотонного свечения.
Само происхождение этих импульсов, по современным представлениям, связано с энергетическим обменом: при участии кислорода в митохондриях возникают молекулы с возбуждёнными электронами. При возвращении этих электронов в стабильное состояние выделяются фотоны — процесс, известный как радиационный спад. Его можно наблюдать и в растениях, и в тканях животных.
Самое примечательное, что подобные предположения существуют уже почти сто лет. В 1923 году биофизик Александр Гурвич провёл серию опытов с корнями лука и заметил: если разместить между двумя растущими корнями непрозрачный экран, развитие одного из них замедляется. Он предположил, что клетки могут передавать сигналы друг другу при помощи излучаемых фотонов — и что этот слабый свет играет роль в регуляции роста. С тех пор появилась масса новых данных, подтверждающих идею: возможно, биофотоны участвуют в передаче информации как внутри клетки, так и между соседними клетками.
Чтобы выяснить, насколько далеко фотоны способны распространяться в биологической среде, группа Муруган планирует использовать более точные сенсорные решётки. Так можно локализовать источники свечения внутри различных отделов. Параллельно исследователи из Университета Рочестера разрабатывают нанозонды, которые должны показать, могут ли нервные волокна передавать такие сигналы как канал связи.
Пока на многие вопросы нет ответов. Участвовавший в обсуждении Майкл Грэмлик из Университета Оуберна (США), не принимавший участия в эксперименте, считает, что предстоит ещё разобраться, являются ли биофотоны активным компонентом когнитивной функции, или же они лишь побочный эффект, сопровождающий обычную нейронную активность .
Как бы то ни было, новая методика — которую авторы назвали фотоэнцефалографией — может получить широкое применение. Даже если биофотоны не участвуют в мышлении напрямую, их измерение может стать новым способом отслеживания состояний мозга — безопасным и неинвазивным. Исследователи полагают, что подобные технологии будут активно развиваться в ближайшие десятилетия.