Мэй-Бритт Мозер и Эдвард Мозер

Нейронавигатор

В понедельник в Стокгольме объявили первых лауреатов самой престижной научной награды в мире. Нобелевскую премию по физиологии и медицине в этом году дали за открытие нейронов, помогающих нам ориентироваться в пространстве

Половину премии получил нейробиолог Джон О’Киф, который родился в США, учился в Канаде, а проработал всю жизнь в Университетском колледже Лондона. Как часто бывает, Нобелевку ему дали за исследования, сделанные почти полвека назад. В 1971 году О’Киф обнаружил, что у крысы, бегающей по лабиринту, есть особые нейроны, которые активируются только когда крыса пробегает по определенному месту лабиринта. Допустим, один нейрон — для темного тупика, другой — для резкого поворота, третий — для места, где крыса должна выбирать между несколькими коридорами.

Все эти нейроны находились в гиппокампе — подкорковой структуре мозга, обеспечивающей запоминание. О’Киф понял, что открыл специфические нейроны, отвечающие за запоминание разных мест и путей. Их назвали «нейронами места». Поместив подопытную крысу в лабиринт, ученый смог определить ее местоположение по активности этих клеток. Дальнейшие исследования подтвердили предположение, что в гиппокампе хранится множество нейронных карт, благодаря которым мы легко ориентируемся на знакомой местности. В одном из экспериментов даже было показано, как у крысы, готовящейся войти в лабиринт, последовательно активируются «нейроны места», связанные с последовательностью мест лабиринта, ведущей к кормушке, — то есть крыса вспоминает правильный путь.

Вторая половина премии досталась супругам Эдварду Мозеру и Мэй-Бритт Мозер из Института нейрофизиологии и Центра биологии памяти при Норвежском университете естественных наук и технологии. Мозеры — уже пятая супружеская пара в истории, заработавшая Нобелевку. Ее присудили за сравнительно недавнее исследование: в 2005 году Эдвард и Мэй-Бритт открыли еще один вид нейронов, связанный с ориентацией в пространстве. По обыкновению нейробиологов, они тоже экспериментировали с крысами и лабиринтом. Оказалось, в коре крысиного мозга есть нейроны, задающие что-то вроде координатной сетки, в которой мозг крысы размещает ее саму и все видимые ею объекты. Эти нейроны разбивают пространство на шестиугольники, делая его похожим на решетку, — поэтому их назвали grid-нейронами, или нейронами решетки. Когда крыса проходит через вершины шестиугольников, связанная с этой вершиной grid-клетка испускает импульс. Ученые предполагают, что такая же координатная сетка есть и в человеческом мозге — по сути он не так уж сильно отличается от крысиного.

Джон О’Киф

Располагаются grid-нейроны в энторинальной области — участке коры, расположенном вокруг все того же гиппокампа и очень тесно с ним взаимодействующим. Интересно, что с нарушениями в этой области связаны первые симптомы болезни Альцгеймера. Вероятно, именно из-за гибели grid-нейронов больные теряют способность ориентироваться в пространстве уже на ранних стадиях этого недуга.

Вместе с другими клетками энторинальной коры, отвечающими за распознавание направления взгляда и границ помещения, grid-нейроны образуют цепочки связей с нейронами места в гиппокампе. Все это детали единой системы позиционирования в пространстве, нашего внутреннего нейронного GPS-навигатора. Не факт, что ученые уже узнали о нем все важное, но и добытых знаний хватило на Нобелевскую премию.