Геометрия меняет ориентацию

Нобелевский лауреат углубил свои знания об ориентации на местности

Очередное открытие нобелевского лауреата Джона О'Кифи подтвердило, что ориентация в пространстве во многом зависит от геометрии этого самого пространства.

Некоторые нобелевские лауреаты прошлых лет продолжают радовать новыми открытиями. Еще недавно лауреат Нобелевской премии по химии Эрик Бетциг рассказывал «Газете.Ru», что ему «осточертел микроскоп, за который он получил «Нобеля», и что он конструирует новый. Вот и Джон О'Кифи, присоединившийся к числу нобелиатов в 2014 году, продолжает изыскания, которые успели принести ему самую престижную научную награду в мире. Раньше он просто описал механизм, посредством которого мозг ориентируется в пространстве.

Грубо говоря — встроенную в мозг систему GPS, которая также отвечает за пространственную память.

В этот раз О'Кифи проводил изыскания не с супругами Мозер, вместе с которыми он в минувшем году разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине, а с командой ученых из Университетского колледжа Лондона. Результаты их изысканий опубликованы в свежем номере престижного журнала Nature.

И если прежде исследователям удалось лишь доказать существование подобного механизма и объяснить его работу через «клетки места» и «клетки решетки», то теперь ученые начали понимать глубинные особенности функционирования этой «навигационной системы». В частности, они более подробно исследовали «клетки решетки» — так называемые grid-нейроны, за счет которых люди запоминают ту или иную точку пространства и ориентируются на местности.

При этом «решетчатые нейроны» возбуждаются лишь тогда, когда человек или животное находится в определенных местах.

Было принято считать, что области возбуждения grid-нейронов организуются в сетку, которая имеет сечение в виде равностороннего шестиугольника. Однако последние изыскания показали, что сетка может быть и не гексагональной. Зависит же это от окружающей среды — при определенных условиях сетка искривляется, чтобы соответствовать геометрии определенного места.

Исследователи смогли понять это, проведя эксперимент на сорок одной крысе. В частности, ученые поняли, в какие сетки организуются grid-нейроны грызунов, помещенных в круглое, квадратное или трапециевидное пространство. Для этого они поместили крыс в подобные пространства и изучили сетки grid-нейронов, образовывавшееся в энторинальной коре головного мозга. Оказалось, что порой сетки искривлены аж на 8,8°, и о никакой гексагональности в таком случае не может быть и речи.

«Это открытие показывает, что наш мозг по-разному воспринимает расстояние в зависимости от геометрии окружающего пространства», — уточнил нобелевский лауреат Джон О'Кифи.

По его словам, в дальнейшем ученые попытаются выяснить, как подобные изменения формы влияют на способность ориентироваться в пространстве и запоминать маршруты. Таким образом, казавшийся вполне простым механизм превзошел первоначальные ожидания ученых и открыл простор для новых исследований. При этом именно grid-нейроны поражаются при болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваниях. Дальнейшее изучение «решетчатых нейронов» вполне может помочь изыскать эффективные способы борьбы с этими пока что неизлечимыми заболеваниями или как минимум с одним из основным симптомов — потерей ориентации в пространстве.