Перейти к основному контенту
Экономика ,  
0 

Внутренний GPS: за что дали Нобелевскую премию по физиологии и медицине

Нобелевскую премию в 2014 году дали, в формулировке нобелевского комитета, за открытие «внутреннего GPS» – системы позиционирования в мозгу млекопитающих.
Внутренний GPS: за что дали Нобелевскую премию по физиологии и медицине

Лауреаты этого года, Джон о’Киф и супруги Мэй-Брит и Эдвард Мозер, описали систему, которая позволяет животным (в первую очередь, крысам, на которых были выполнены их эксперименты) ориентироваться в пространстве, полагаясь не на органы чувств, а на внутреннее представление о пространстве, когнитивную карту.

Термин «когнитивная карта» предложил в первой половине XX века американский психолог Эдвард Толман, пытаясь ответить на вопрос, мучающий биологов и философов многие столетия: как устроена система, позволяющая мозгу ориентироваться в пространстве. Он предположил, что местность, в которой перемещается животное, так или иначе проецируется на нервные клетки. Но вот как именно это может происходить в его время было неизвестно. Чтобы ответить на этот вопрос, понадобились исследования лауреатов 2014 года.

Первый из них, Джон о’Киф в конце 1960-х начал изучать поведение крыс, пользуясь ультрасовременным по тем временам методом: он вживлял в мозг грызуна электроды и записывал электрическую активность отдельных нейронов, или, по меньшей мере, небольших групп нейронов, прилегающих к электроду. В 1971 году он опубликовал статью с удивительным открытием. В мозгу у крысы, в отделе под названием гиппокамп, есть «нейроны места», срабатывающие в тот момент, когда она пробегает через определенное место в лабиринте. Позже он показал, что нейроны эти срабатывают каждый раз, когда зверь возвращается на то же место. Когда крыса бежит по известному ей маршруту, нейроны загораются как лампочки в гирлянде, один за другим. «Регистрируя работу какого-то числа нервных клеток, вы можете, не глядя на самое животное, сказать, где оно находится и куда удалилось. Мозг отражает нахождение в пространстве очень точным образом», — говорит член-корреспондент Академии Наук нейробиолог Константин Анохин.

Это открытие сильно продвинуло нейробиологов, но его все равно было недостаточно, чтобы объяснить, как животные могут ориентироваться в пространстве. Хотя бы потому, что нейронов места меньше, чем собственно мест – одна нервная клетка срабатывает в нескольких разных географических точках.

Открытие супругов Мозер, сделанное через 35 лет, в 2005-м, дополнило картину, которая начала складываться в 1970-е. В своей лаборатории в норвежском Тронхейме они ставили эксперименты, методически похожие на оригинальные работы о’Кифа — вживляли электроды в мозг свободно передвигающихся крыс. Только исследовали они другую область мозга — экторинальную кору, связанную с гиппокампом. Там они обнаружили второй важный компонент «внутренней карты» пространства, grid-нейроны.

Grid-нейроны (синие), расположенные в экторинальной коре крысы. Каждый нейрон срабатывает, когда животное находится в определенных точках пространства, образующих гексагональную решетку.
Grid-нейроны (синие), расположенные в экторинальной коре крысы. Каждый нейрон срабатывает, когда животное находится в определенных точках пространства, образующих гексагональную решетку.

Нервные клетки, обнаруженные Мозерами, тоже реагировали на географическое положение зверя. Но срабатывали они не в одной случайной точке, а в множестве разных, организованных в гексагональную структуру (сродни той, которую образуют сотовые вышки мобильной связи). Когда крыса шла в одном направлении, клетка срабатывала через равные промежутки в узлах координатной сетки. Вместе с открытыми ранее нейронами места гексагональная координатная сетка, моделирующая в мозгу евклидову поверхность, позволяет теоретически ориентироваться в пространстве совсем без внешних стимулов. Последовательные сигналы одного grid-нейрона маркируют расстояние, а последовательность срабатывания нескольких таких клеток — направление движения.

В последние десять лет нейробиологи провели множество исследований grid-нейронов — в них принимал деятельное участие и Джон о’Киф. Во-первых, они выяснилось, что координатные сетки в разных слоях экторинальной коры имеют разный масштаб — нейроны срабатывают через разное расстояние. Во-вторых, они одинаково работали на свету и в темноте; таким образом, можно было предположить, что «внутренний GPS» работает сам по себе, без помощи зрительных стимулов. В-третьих, помимо крыс, такие нейроны были обнаружены у летучих мышей, приматов и (в прошлом году) у человека. На летучих мышах, говорит Анохин, ученые смогли показать, что координатная сетка, описанная Мэй-Брит и Эдвардом Мозерами, трехмерная, а не двухмерная.

«Другая удивительная сторона открытия Мозеров, — добавляет он, — в том, что эти нейроны очень сильно связаны с памятью: животное сначала запоминает места, в которых бывало, чтобы появились «клетки места». Память всегда привязана к пространству: когда вы вспоминаете события из своей жизни, вы всегда должны ответить на три вопроса: «Что? Когда? Где?». Связка всех трех вопросов происходит в структурах, изученных Мозерами, поэтому их исследование так важно для лечения болезни Альцгеймера и нейордегенеративных заболеваний».

Авторы
Теги
Магазин исследований Аналитика по теме "Медицина"
Видео недоступно при нулевом балансе


 

Лента новостей
Курс евро на 14 марта
EUR ЦБ: 94,26 (+0,28)
Инвестиции, 13 мар, 18:19
Курс доллара на 14 марта
USD ЦБ: 86,62 (0)
Инвестиции, 13 мар, 18:19
Захарова назвала «гнилым лицемерием» выступление Подоляка на русскомПолитика, 00:32
CBS сообщил о введении администрацией Трампа санкций против РоссииПолитика, 00:10
Бизнес начал возвращать «забытую» практику выплат премийЭкономика, 00:00
Bloomberg узнал о снятии санкций ЕС с троих россиян по требованию ВенгрииПолитика, 13 мар, 23:46
Журналист «Коммерсанта» попал под обстрел в Суджанском районеПолитика, 13 мар, 23:41
Во Франции приняли резолюцию об изъятии активов России для помощи УкраинеПолитика, 13 мар, 23:10
Зеленский оценил слова Путина о согласии на перемириеПолитика, 13 мар, 23:00
Как собрать команду, которая не потеряет ваши деньги
Интенсив РБК Pro об ошибках основателя — присоединяйтесь
Подробнее
В Киеве исключили «Минск-3» и заморозку конфликта с РоссиейПолитика, 13 мар, 22:40
В районе пожара в Новороссийске выявили превышение ПДК вредных веществОбщество, 13 мар, 22:29
Канада выделила Украине первый транш из доходов от активов РоссииПолитика, 13 мар, 22:05
В Суджанском районе нашли 150 человек из числа пропавших без вестиПолитика, 13 мар, 22:01
Как в Москве и Вашингтоне видят возможное прекращение боев на УкраинеПолитика, 13 мар, 21:49
В КХЛ определилась первая пара соперников по плей-оффСпорт, 13 мар, 21:48
В ЦБ напомнили, что рассмотрят вопрос повышения ключевой ставки 21 мартаЭкономика, 13 мар, 21:42