Шнайдер
Когда Хаймбург и его коллега Эндрю Джексон впервые опубликовали свою теорию в 2005 году, они не наблюдали ни одного такого электромеханического импульса в динамике.
Этот пробел восполнил один из бывших студентов Хаймбурга – биофизик Маттиас Шнайдер (Matthias Schneider), работавший тогда в Техническом университете Дортмунда. В 2009 году он сообщил, что может вызвать механическую волну, подав напряжение на искусственную мембрану. Сила импульса была схожа с той, которая наблюдается в нервных клетках. Волна перемещалась со скоростью приблизительно 50 м/с. В 2012 году Шнайдер подтвердил, что механическая волна и электрический импульс – это составляющие одной и той же волны, идущей по мембране.
Однако главное открытие Шнайдер сделал в 2014 году. Ключевая особенность нервного импульса – закон «всё или ничего». Если нейрон получает слабый сигнал, потенциал действия не пойдёт, если сигнал достаточно сильный, то пойдёт. Существует определённый порог. Шнайдер обнаружил, что электромеханические волны на его искусственных мембранах действительно распространялись по принципу «всё или ничего». Казалось, что определяющий фактор – достаточно ли сильно сжата мембрана, чтобы произошёл переход в жидкокристаллическую форму. Только тогда, по словам Шнайдера, «вы получите импульс».
Группа биологической физики Матиаса Шнайдера изучила распространение двумерных звуковых волн в липидных интерфейсах и их возможную роль в биологической сигнализации. В результате была создана первая солитонная (см. солитон) модель распространения нервного импульса.
Строилась она на утверждении, что клеточная мембрана имеет «точку замерзания» (пороговую температуру, при которой её консистенция изменяется от жидкой к гелеобразной). Температура эта лишь немного ниже температуры тела организма. И это свойство мембраны является условием распространения солитонов. Потенциал действия, распространяющийся вдоль нервного волокна, вызывает незначительное повышение температуры. В этот момент она «становится жидкой», что приводит к её деформации и диффузии ионов. По прошествии нервного импульса температура снижается, и мембрана возвращается в исходное состояние. Авторы идеи считали величину упругости мембраны нелинейной функцией температуры и давления в окрестности перехода плавления, и доказывали, что эта особенность приводит к возможности распространения солитонов в мембранах.