Нобелевская премия по физиологии и медицине 2014 г. присуждена исследователям, открывшим систему навигации мозга

09.10.201419430

Клетки мозга, составляющие основу биологического эквивалента спутниковой навигационной системы, принесли трем ученым Нобелевскую Премию 2014 по физиологии и медицине. Открытие этих клеток позволило пролить свет на одну из величайших загадок нейробиологии – как мы узнаем о своем нахождении в пространстве.

Джон О'Кифе (John O’Keefe) из Университетского Колледжа Лондона (University College London, Великобритания) получает половину премии за открытие в 1971 г. «пространственных клеток» в гиппокампе – отделе головного мозга, участвующем в формировании памяти. Супруги Эдвард и Мэй-Бритт Мозер (Edvard and May-Britt Moser), заведующие лабораторией в Институте Системной Нейронауки Кавли (Kavli Institute for Systems Neuroscience) в Трондхайме (Норвегия) разделили другую половину за открытие так называемых «нейронов координационной сетки» в соседней структуре мозга, энторинальном кортексе. Совместно с другими «навигационными» клетками пространственные клетки и нейроны координационной сети позволяют животным отслеживать свое местонахождение. Оба типа клеток были открыты на крысах, однако присутствуют и у человека.

«Понимание нашего местонахождения в пространстве является одним из наиболее фундаментальных свойств, необходимых для выживания», – говорит Тобиас Бонхеффер (Tobias Bonhoeffer), директор Института Нейробиологии Макса Планка (Max Planck Institute of Neurobiology) в Мартинсриде, Германия.

По мнению нейробиолога Ботонда Роска (Botond Roska) из Института Биомедицинских Исследований Фридриха Мишера (Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research, Швейцария), эти открытия станут ключом к ответу на важный вопрос о том, как мозг составляет представление о мире.

«Есть три глубоко мыслящих человека, которые изменили наше представление о мозге», – комментирует Роска.

Большинство нейробиологов поначалу сомневались, что активность мозга может быть связана с поведением, однако, в конце 1960-х гг. О'Кифе начал регистрировать сигналы от отдельных нейронов в мозгу крыс, свободно передвигающихся в коробке. Он поместил электроды в гиппокамп и был удивлен, обнаружив, что отдельные клетки активировались, когда мыши передвигались в определенные места. Он установил, что память об окружающем пространстве может сохраняться в виде специфической комбинации активности пространственных клеток в гиппокампе.

«Я понял, что, если «собрать» их все вместе, то можно получить что-то вроде карты», – говорит О'Кифе.

В 1990-е гг. его работа привлекла внимание пары Мозер, тогда еще студентов-аспирантов Университета Осло (University of Oslo, Норвегия). Они присоединились к О'Кифе в Лондоне в качестве постдоков, однако через несколько месяцев перешли в Норвежский Университет Науки и Технологии (Norwegian University of Science and Technology) в Тродхейме, где основали свою лабораторию. Там они обнаружили, что некоторые клетки в энторинальном кортексе активируются в моменты прохождения крысами углов шестиугольной решетки. Исследователи установили, что мозг использует такую схему в качестве системы координат для пространственной навигации.

Эта схема составляет так называемый «нейральный» код. Он единственный генерируется всецело мозгом, отмечая ключевые моменты для вычислительной нейронауки.

Как пространственные клетки, так и нейроны координатной сетки имеют практическое значение. Ранние стадии болезни Альцгеймера затрагивают энторинальный кортекс, приводя к первым симптомам заболевания – потере в пространстве. Заболевание приводит также к поражению гиппокампа, лишая больных памяти.

«Это хороший пример того, как фундаментальные исследования помогают лучше понимать процессы, лежащие в основе заболеваний, продвигая разработку методов лечения», – говорит Ричард Моррис (Richard Morris), исследующий память в Университете Эдинбурга (University of Edinburgh, Великобритания).

Мэй-Бритт проводила лабораторное собрание, когда поступил звонок из Нобелевского Комитета в Стокгольме (Швеция). «Я сомневалась, отвечать ли, – говорит Мозер, смеясь, – Но все же ответила... И не смогла поверить. Я даже заплакала». Эдварду весть о волнительном моменте пришла чуть позже: он находился на борту самолета в Мюнхен, когда его жене позвонили. О'Кифе узнал новости, работая над пересмотром гранта у себя дома. «Я абсолютно счастлив и взволнован», — сказал он перед телекамерами на пресс-конференции в Лондоне.

Мозеры описывали время, проведенное в лаборатории О'Кифе, как, вероятно, самый насыщенный опыт обучения в их жизни. О'Кифе делится аналогичными воспоминаниями. «Это было действительно насыщенное время, потому что они были увлечены. Это совершенно невероятные ученые», – комментирует лауреат.

Слева направо: Эдверд Мозер, Мэй-Бритт Мозер и Джон О'Кифе. (фото: Christian Charisius/dpa/Corbis; David Bishop/UCL)

По материалам NatureNews


Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей