Газета «Новости медицины и фармации» 16 (510) 2014

Статья опубликована на с. 9 (Мир)

Клетки мозга, составляющие основу биологического эквивалента спутниковой навигационной системы, принефролить свет на одну из величайших загадок нейробиологии — как мы узнаем о своем нахождении в пространстве.

6 октября в Стокгольме были объявлены лауреаты Нобелевской премии в области физиологии и медицины за 2014 год. Ими стали нейробиолог Джон O’Киф, а также супруги норвежцы Мэй-Бритт и Эдвард Мозер.

Джон О’Киф из Университетского колледжа Лондона (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, заведующие лабораторией в Институте системной нейронауки Кавли 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, директор Института нейробиологии Макса Планка в Мартинсриде, Германия.

По мнению нейробиолога Ботонда Роска из Института биомедицинских исследований Фридриха Мишера, 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’Киф 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’Киф.

В 1990-е гг. его работа привлекла внимание пары Мозер, тогда еще студентов-аспирантов Университета Осло (Норвегия). Они присоединились к О’Кифу в Лондоне в качестве постдоков, однако через несколько месяцев перешли в Норвежский университет науки и технологии 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.

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

Как говорится в пресс-релизе Нобелевского комитета, «лауреаты 2014 года открыли существование в головном мозге системы глобального позиционирования, «внутренней GPS», которая делает возможной ориентацию в пространстве, клеточный базис для высшей нервной деятельности».

«Открытия Джона О’Кифа, Мэй-Бритт и Эдварда Мозеров позволили решить проблему, на протяжении столетий мучавшую философов и ученых: как мозг создает карту окружающего нас пространства и как именно мы ориентируемся в сложной окружающей среде», — подчеркивается в пресс-релизе.

Результаты работы Мозеров и О’Кифа помогают понять биологический механизм, лежащий в основе полной потери способности к пространственной ориентации, наблюдаемой у пациентов с болезнью Альцгеймера, отмечается в пресс-релизе.

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.

Нобелевская премия по медицине за 2013 год досталась трем американским клеточным биологам — Джеймсу Ротману, Рэнди Шэкману и Томасу Зюдофу — за открытие механизмов регуляции везикулярного транспорта, основной системы меж- и внутриклеточной коммуникации.