Екатерина Шульман
о новой роли
российского парламента

«Нобель» супругам за ориентацию

Нобелевская премия по физиологии и медицине вручена за умение мозга ориентироваться в пространстве

Надежда Маркина, Екатерина Мищенко, Владимир Корягин 06.10.2014, 14:08
Нобелевская премия 2014 года по физиологии и медицине присуждена Мэй-Бритт Мозер и Эдварду Мозеру forskning.no
Нобелевская премия 2014 года по физиологии и медицине присуждена Мэй-Бритт Мозер и Эдварду Мозеру

Первая Нобелевская премия 2014 года присуждена за открытие механизмов того, как мозг умеет ориентироваться в пространстве: ее получили супруги Мозер из Норвегии и американец Джон О'Киф.

До лауреатов не дозвонились

Нобелевская премия 2014 года по физиологии и медицине присуждена Мэй-Бритт Мозер и Эдварду Мозеру, а также Джону О'Кифи за открытие системы клеток в мозге, которая определяет положение в пространстве, говорится в сообщении на сайте Нобелевского комитета.

Эта система позиционирования, которую представители комитета окрестили «внутренней GPS» в мозгу, делает возможным ориентацию в пространстве и демонстрирует клеточную основу для высоких когнитивных функций. Работа ученых позволяет ответить на следующие вопросы: «Как мы понимаем, где мы находимся?», «Как мы находим путь от одного места до другого?» и «Как мы запоминаем информацию, чтобы немедленно найти тот же самый путь, если мы оказываемся в том же месте снова?».

Традиционная пресс-конференция членов Нобелевского комитета содержала всего три вопроса. При этом членам комитета не удалось дозвониться ни до одного из лауреатов.

Вместо этого присутствующим журналистам и телезрителям было обещано подробное интервью с одним из членов Нобелевского комитета.

От ориентации до Альцгеймера

«Я считаю, это очень важное и достойное открытие, поскольку оно проливает свет на нервные механизмы ориентации в пространстве и пространственной памяти, — сказал «Газете.Ru» ведущий научный сотрудник лаборатории физиологии и генетики поведения биологического факультета МГУ Павел Купцов. — Эти ученые показали, какие нейроны обеспечивают запоминание той или иной точке пространства, как мы ориентируемся в знакомом или незнакомом месте. Они очень здорово продвинули наши представления о том, как мозг решает подобного рода задачи.

«Клетки места», которые находятся в гиппокампе, были открыты в 1970-х годах, «клетки решетки», расположенные в энторинальной коре, были открыты в 2000-х годах.

«Клетки места» это нейроны, которые избирательно испускают электрический разряд, когда животное или человек находится в определенной точке пространства. Это клетки памяти на те или иные точки пространства. А «клетки решетки», на мой взгляд, правильно назвать координационными нейронами. Если представить себе координатную сетку, наброшенную на пространство, то одна клетка разряжается в нескольких узлах координатной сетки. Фактически эти клетки обеспечивают внутреннюю мозговую систему координат. Помимо очень большого фундаментального значения этих работ, у них есть и практический выход.

Эти клетки очень часто поражаются при болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваниях. Один из симптомов этих заболеваний – потеря ориентации в пространстве.

И по-видимому, это связано с нарушением работы этой мозговой системы позиционирования».

Что пишет Нобелевский комитет

Джон О'Киф, который получит половину премии, родился в Нью-Йорке в 1939 году, но при этом является одновременно гражданином США и Великобритании. Докторскую степень он получил в возрасте 38 лет в канадском Университете Макгилла. В качестве постдока он работал в Университетском колледже Лондона, где впоследствии стал профессором когнитивной нейробиологии. Сейчас он является директором Центра по изучению нейронных цепей и поведения при этом университете.

В 1971 году Джон О'Киф открыл первый компонент системы ориентации — этой самой «внутренней GPS».

Он обнаружил тип нервных клеток, находящихся в гиппокампе, которые активировались, когда крыса была в конкретной точке в комнате. Другие нервные клетки активировались, когда крыса была в других местах. О'Киф заключил, что эти «клетки места» формируют карту комнаты.

Другая половина медицинской премии 2014 года отправится в норвежскую семью Мозер. Подобная ситуация была в 1903 году, когда Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри получили половину премии по физике «за выдающиеся заслуги в совместных исследованиях явлений радиации».

Мэй-Бритт Мозер родилась в 1963 году и является гражданкой Норвегии. Она изучала психологию вместе со своим будущим мужем в Университете Осло. Получила докторскую степень по нейрофизиологии в 1995 году, а затем работала в качестве постдока в Университете Эдинбурга, однако часть своей деятельности вела в Университетском колледже Лондона. В 1996 году вернулась в Норвегию и стала работать в Университете науки и технологии в городе Тронхейм. В 2000 году Мэй-Бритт Мозер стала там профессором нейрофизиологии, а сейчас возглавляет центр нейронных вычислений.

Эдвард Мозер родился в Норвегии в 1962 году и получил степень доктора в области нейрофизиологии в 1995 году в Университете Осло. Свою деятельность в качестве постдока вел вместе со своей женой в Университете Эдинбурга, иногда навещая лабораторию первого лауреата — Джона О'Кифа в Лондоне.

В 1996 году он уехал в Университет науки и технологий в Тронхейме вместе со своей женой, а в 1998-м стал там профессором.

Сейчас Эдвард Мозер возглавляет Институт Кавли по системным нейронаукам в том же университете.

Более чем 30 лет спустя после работ Джона о'Кифа, в 2005 году, Мэй-Бритт и Эдвард Мозер открыли другой ключевой компонент системы положения тела в пространстве. Они идентифицировали другой тип нервных клеток, которые они назвали «клетками решётки», которые создают систему координат для более точного определения позиции и нахождения пути. Их дальнейшие исследования показали, как клетки места и клетки решётки делают возможными определение местоположения и навигацию.

«Открытия Джона О'Кифа, Мэй-Бритт Мозер и Эдварда Мозера решили проблему, которая волновала умы философов и учёных на протяжении веков: как мозг создаёт карту места и как мы можем прокладывать путь через окружающее пространство, — комментирует нобелевский комитет. — Чувство места и способность навигации — неотъемлемые части нашего существования. Чувство места дает представление о нашей позиции в пространстве. В процессе ориентирования оно перекликается с чувством дистанции, основанном на знании о предыдущих позициях.

Вопросы о месте и ориентировании интересовали философов и учёных долгое время.

Более 200 лет назад немецкий философ Иммануил Кант предположил, что некоторые ментальные способности существуют априори, независимо от опыта. Он признал концепцию пространства как принцип, встроенный в наше сознание, с помощью которого мир может и должен быть познаваем. С развитием поведенческой психологии в середине XX века эти вопросы были были заданы экспериментаторам. Когда Эдвард Толман изучал крыс, движущихся через лабиринт, он обнаружил, что они могут научиться находить дорогу, и предположил, что «когнитивная карта». формируемая в мозгу, позволяет им это делать. Но вопросы еще не были разрешены — не было понятно, как эта карта представлена в мозгу.

Джон О'Киф был увлечен проблемой того, как мозг контролирует поведение, и в конце 1960-х решил искать ответ на этот вопрос нейропсихологическими методами. Записывая сигналы из отдельных нервных клеток в области мозга, называемой гиппокампом, в крысах, свободно передвигающихся по комнате, О'Киф открыл те самые нервные клетки, которые связаны с конкретным местом в пространстве. Он смог продемонстрировать, что эти «клетки места» не просто регистрируют визуальную картину, а создают внутреннюю карту окружающего пространства. О'Киф заключил, что гиппокамп генерирует некоторое количество карт, представленных коллективной активностью клеток места, которые возбуждаются в различных точках пространства. Следовательно, память об окружающем пространстве может сохраняться как специфическая комбинация активностей клеток места в гиппокампе.

Мэй-Бритт и Эдвард Мозеры картировали нервные связи в гиппоккампе крысы во время ее движения в комнате.

И во время эксперимента они обнаружили нейроны в другой части мозга – в энторинальной коре, которые также испускали разряды во время движения. Они разряжались, когда крыса пересекала узлы гексагональной решетки. Эти клетки авторы назвали «клетками решетки», они составляют систему координат для пространственной навигации. Вместе с другими нейронами энторинальной коры, которые реагируют на положение головы и тела крысы, они обмениваются иноформацией с «клетками места» в гиппокампе. Все вместе клетки образуют «внутренний GPS» мозга.

Последние исследования мозга с помощью технологий имиджинга, также как и данные, полученные в ходе нейрохирургических операций, доказывают, что «клетки места» и «клетки решетки» имеются и у людей. У пациентов с болезнью Альцгеймера часто поражаются гиппокамп и энторинальная кора, и при этом пациенты теряют ориентацию в пространстве. Знания о системе позиционирования мозга поможет понять, как преодолеть эти нарушения при нейродегенеративных заболеваниях. А с точки зрения работы мозга изучение системы позиционирования вносит большой вклад в наше понимание процессов обучения и памяти», — говорится в сообщении Нобелевского комитета.

Наукометрия не помогла

Нынешние лауреаты отсутствовали в списках кандидатов на премию, которые традиционно составляет Thomson Reuters, основываясь на наукометрических показателях.

Во-первых, называлось имя руководителя кафедры биологии и медицины Фонда имени Морриса Герштайна, профессора и руководителя кафедры физиологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско Дэвида Джулиуса, который объяснил механизмы чувства боли в нервных окончаниях человеческого тела. Во-вторых, речь шла об американцах Чарльзе Ли и Майкле Уиглере, а также канадце Стивене Шерере, заслуга которых заключается в фундаментальных открытиях в области транскрипции (процесс переноса генетической информации с ДНК на РНК). Наконец, победу предсказывали Джеймсу Дарнеллу-младшиему, Роберту Рёдеру и Роберту Чяну за фундаментальные исследования в области регуляции генов у эукариотических организмов, чьи клетки содержат ядра.

Со времени первого присуждения премии в этой номинации в 1901 году Нобелевской премией по физиологии и медицине был отмечен 201 человек.

Средний возраст лауреатов в этой номинации — 57 лет. Среди лауреатов было два русских ученых: Иван Павлов (1904 год) и Илья Мечников (1908 год). В прошлом году Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена Джеймсу Ротману, Рэнди Шекману и Томасу Зюдхофу за открытие механизма регуляции транспорта в везикулах — основной транспортной системе в клетке.