Медицинский Нобель-2014: GPS головного мозга
Нобелевский комитет при Каролинском медицинском институте днем 6 октября назвал обладателей Нобелевской премии по медицине за 2014 год. Ими стали британско-американский исследователь Джон О’Киф (John O'Keefe) и норвежская супружеская пара, Эдвард и Май-Бритт Мозер (Edvard Moser, May-Britt Moser). Премия присуждена этим ученым за открытие существования в головном мозге системы глобального позиционирования, «внутренней GPS», которая делает возможной ориентацию в пространстве.
Результаты, полученные О’Кифом и супругами Мозер, дают ответы на три основных вопроса, над которыми столетиями бились философы и ученые: как мы узнаем, где находимся? Как мы находим путь от одного места до другого? И наконец, как так получается, что мы можем немедленно вспомнить дорогу, если уже хотя бы раз по ней ходили? То есть, как мозг создает карту окружающего нас пространства и как именно мы ориентируемся в сложной окружающей среде?
Джон О’Киф и «клетки местоположения»
Автор открытия первого компонента системы «внутренней GPS», Джон О’Киф, еще в конце 1960-х годов начал нейрофизиологические эксперименты на крысах, направленные на изучение того, как именно мозг контролирует поведение. Записывая сигналы, поступающие от нервных клеток, расположенных в связанной с памятью области мозга, гиппокампе, О’Киф обратил внимание на то, что для каждой конкретной части помещения, по которому перемещаются крысы, активируется определенный пул клеток.
Джон О’Киф. Фото David Bishop, UCLВ 1971 году ученому удалось доказать, что такая реакция не связана просто с визуальными впечатлениями – активирующиеся «клетки местоположения» являются ключевыми пунктами выстроенной мозгом внутренней карты местности. О’Киф предположил, что гиппокамп с помощью таких «клеток местоположения», автоматически возбуждающихся при попадании индивидуума в различные знакомые и незнакомые места, генерирует множество таких карт. При этом память об уже «картированном» окружающем пространстве хранится в гиппокампе в закодированном виде, как комбинация специфических реакций «клеток местоположения».
Супруги Мозер и «решетчатые клетки»
Более чем тремя десятилетиями позднее, в 2005 году, супруги Мозер нашли второй ключевой компонент «внутренней GPS». Они фиксировали связи в гиппокампе крыс, возникающие во время перемещения животных по комнате, и обнаружили всплеск активности в прилегающей части мозга, энторинальной коре. Специфические нервные клетки в этой области активировались, когда крысы оказывались в узловых точках на местности, образующих шестизвенную «решетку». Каждая из клеток реагировала на попадание крысы в определенное звено решетки уникальным образом.
Все вместе эти «решетчатые» клетки, как выяснили Мозеры, образуют в энторинальной коре систему координат, обеспечивающую пространственную навигацию. А в совокупности с другими клетками этой области мозга, которые распознают направление расположения головы и границы помещения, «решетчатые» клетки и открытые О’Кифом «клетки местоположения» в гиппокампе образуют единую сеть, представляющую собой всеобъемлющую «систему глобального позиционирования» в мозге.
Сдвиг парадигмы
Свежие данные изучения головного мозга с помощью методов магнитно-резонансной томографии, а также результаты исследований, проведенных во время нейрохирургических операций, подтвердили факт существования «решетчатых» клеток и «клеток местоположения» у человека. Кроме того, исследования показали, что потеря способности к пространственной ориентации на ранних стадиях болезни Альцгеймера связана с поражением именно энторинальной коры и гиппокампа. В Нобелевском комитете подчеркивают, что работы Мозеров и О’Кифа помогают понять биологический механизм, лежащий в основе этого процесса.
Эдвард Мозер. Фото Kavli Institute, NTNU, CC-BY-SA-3.0 via Wikimedia Commons«Открытие системы позиционирования в головном мозге означало сдвиг парадигмы, переворот в осознании того, как именно группы специализированных клеток сообща, в ансамбле руководят функциями высшей нервной деятельности. Это открыло новые горизонты в понимании других сложнейших когнитивных процессов, таких, как память, мышление и планирование будущих действий», - объясняют в Нобелевском комитете свой выбор.
Джон О’Киф родился в Нью-Йорке в 1939 году и имеет двойное британско-американское гражданство. Он получил докторскую степень по психофизиологии в 1967 году в Университете МакГилл (Канада), после чего перебрался в Великобританию, в University College London, где в 1987 году стал профессором когнитивной неврологии. В настоящее время О’Киф возглавляет Sainsbury Wellcome Centre in Neural Circuits and Behaviour в University College London.
Май-Бритт Мозер родилась в 1963 году в Фоснаваке, Норвегия. Она изучала психологию в Университете Осло вместе со своим будущим мужем Эдвардом. В 1995 году там она получила степень по нейрофизиологии, а в 2000 году стала профессором неврологии в Норвежском университете науки и технологий в Тронхейме, где в настоящее время возглавляет Центр нейрокомпьютерных вычислений.
Эдвард Мозер родился в 1962 году в Элесунде, Норвегия. Как и его супруга, в 1995 году он получил степень по нейрофизиологии в Университете Осло, а затем перебрался в Тронхейм, в Норвежский университет науки и технологий, где в 1998 году стал профессором. В настоящее время Мозер возглавляет Kavli Institute for Systems Neuroscience в Тронхейме.
Лауреаты Нобеля-2014 разделят сумму в восемь миллионов шведских крон (1,1 миллиона долларов, 881 тысяча евро) пополам – половину получит О’Киф, а половину – супруги Мозер. По традиции, вручение премии состоится 10 декабря, в ходе торжественной церемонии в Стокгольме.
Источник: Медпортал