Нобелевская премия по медицине 2014: «внутренняя GPS»
04.06.2014
20080
Тескт: Мадина Шаймерденова
Откуда мы знаем, где мы находимся? Как мы можем найти путь из одного места в другое? И как мы можем хранить эту информацию таким образом, что можно сразу в следующий раз пойти по тому же пути? В 2014 году лауреаты Нобелевской премии обнаружили систему позиционирования, “внутренняя GPS” в мозге, что дает возможность ориентироваться в пространстве, демонстрируя сотовую основу для высшей когнитивной функции.
В 1971 году Джон О’Киф открыл первый компонент этой системы позиционирования. Он обнаружил, что тип нервной клетки в области мозга, называемый гиппокамп, всегда активировался, когда крыса находилась в определенном месте в комнате. Другие нервные клетки также активировались, когда крыса перемещалась в другие места. О’Киф пришел к выводу, что эти “места клетки” сформировал внутреннюю карту окружающей среды в комнате. Более трех десятилетий спустя, в 2005 году в мае Мэй Бритт и Эдвард Мозер обнаружили еще один ключевой компонент системы позиционирования мозга. Они выявили другой тип нервной клетки, который назвали “ячейкой сетки”, она генерирует системы координат и позволяет определять точное позиционирование и поиск пути. Их последующее исследование показало, что место клетки и ячейка сетки помогают находить положение и перемещаться.
Чувство места и умение ориентироваться имеют основополагающее значение для нашего существования. Чувство места дает восприятие положения в окружающей среде. Во время навигации это чувство взаимосвязано с чувством расстояния, которое основано на движении и знании предыдущих позиций. Вопросом о месте и навигации занимались философы и ученые в течение длительного времени. Более 200 лет назад немецкий философ Иммануил Кант утверждал, что некоторые умственные способности существуют как априорные знания независимо от опыта. Он считал понятие пространства встроенным принципом ума, через который оно и должно было восприниматься миром. С появлением поведенческой психологии в середине 20-го века эти вопросы нашли экспериментальные решения. Когда Эдвард Толмен наблюдал крыс, движущихся через лабиринты, он обнаружил, что они могли бы узнать, как перемещаться, и предложил, чтобы “когнитивная карта” формировалась в их мозге, что позволило бы им находить свой путь.
Джон О’Киф был очарован проблемой, как мозг контролирует поведение, и решил в конце 1960-х подойти к этому, используя нейрофизиологический метод. О’Киф пришел к выводу, что гиппокамп генерирует многочисленные карты, представленные коллективной деятельностью клеток, которые активируются в различных средах. Таким образом, память о среде может быть сохранена в виде определенной комбинации мест клеточной деятельности в гиппокампе.
Рисунок 1. Место клетки
Мэй-Бритт и Эдвард Мозер картировали подключения к гиппокампу у крыс, движущихся в комнате, они обнаружили удивительную картину деятельности в соседней части мозга, называемой энторинальной корой.
Вот некоторые к летки активируются, когда крыса прошла несколько мест, расположенных в виде гексагональной сетки (рис.1). Каждая из этих к леток была активирована в уникальной пространственной структуре, и коллективно эти «ячейки сетки” представляют собой систему координат, которая представляет пространственную навигацию. Вместе с другими клетками энторинальной коры, которые признают направление головы и границы комнаты, они образуют цепи с местом клеток в гиппокампе. Эта схема представляет собой комплексную систему позиционирования, внутренний GPS в мозге.
Недавние исследования с методами визуализации мозга, а также исследования пациентов, перенесших нейрохирургические вмешательства, предоставили доказательства того, что есть место клетки и ячейки сетки и в людях. У пациентов с болезнью Альцгеймера гиппокамп и энторинальная кора часто влияют на ранней стадии, и эти люди нередко теряют свой путь и не могут распознать среду. Знания о системе позиционирования помогут нам понять механизм, лежащий в основе разрушительной пространственной потери памяти, которая затрагивает людей с этим заболеванием.
Открытие системы позиционирования мозга представляет собой показательный сдвиг в нашем понимании, как ансамбли специализированных клеток могут работать вместе, чтобы выполнять более высокие когнитивные функции. Это открывает новые возможности для понимания других познавательных процессов, таких как память, мышление, планирование. За это открытие нейробиолог Джон O’Киф, а также супруги норвежцы Мэй Бритт и Эдвард Мозер получили Нобелевскую премию. Хотя награжденных трое, Нобелевскую премию поделят не на троих, а пополам. Одну половину получит Джон О’Киф, а вторую – Мэй-Бритт и Эдвард Мозер. Они являются пятой супружеской парой в истории, получившей Нобелевскую награду.
Похожие статьи
1. Экономика Казахстана: Замедляемся2. Оптимизация правительства
3. Самая дорогая болезнь для мировой экономики
4. Демографические сдвиги и недвижимость: время отлива
5. 6,5 часов в день
Оформить подписку
