Медицина и физиология

Лауреатами Нобелевской премии по медицине и физиологии стали Джон О’Киф, Май-Бритт и Эдвард Мозер, получившие ее за открытие клеток, отвечающих за систему позиционирования в мозге.

Павел Балабан

доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, профессор, заведующий лабораторией клеточной нейробиологии обучения Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, директор ИВНДиНФ РАН

Командные нейроны

Нейробиолог Павел Балабан о сенсорных нейронах, исследованиях беспозвоночных и моделирующих клетках

Джон О’Киф в 1971 году впервые описал нервные клетки в гиппокампе, реагирующие на положение животного в пространстве. Похожие данные получали многие исследователи, но такой интерпретации изменений активности нейронов у животных в свободном поведении не давали. Большинство ученых не очень поверили гипотезе о наличии клеток, специфически кодирующих положение животного в пространстве, и были предложены альтернативные интерпретации его данных. К 90-м годам результаты и интерпретации О’Кифа вошли в учебники, он активно развивал исследования, посвященные фундаментальным принципам определения положения тела животного в пространстве. 

Супруги Мозер фактически были учениками Джона в 90-е годы, позже переехали в Норвегию и впервые в 2005 году опубликовали работу, описывающую в соседней с гиппокампом области (энторинальной коре) нервные клетки, реагирующие как будто бы на пересечение узлов воображаемой пространственной решетки, то есть на прохождение при движении четко определенных расстояний в определенном направлении. Вместе с описанием нейронов, кодирующих положение головы, расстояние до стенки и др., фактически появилось описание принципов кодирования координат положения тела. Важно отметить, что эти исследования носили и носят чисто фундаментальный характер.

В целом, используя их открытия, к настоящему времени описаны, хотя и не полностью, принципы ориентации животных и человека в окружающей среде. Полученные ими данные о механизмах работы мозга полностью относятся именно к фундаментальной науке, но описанные ими принципы кодирования информации, используемые мозгом, могут быть использованы и при создании нейрокомпьютеров, и при коррекции патологии движений у человека.

Филипп Хайтович

PhD in Biology, руководитель группы сравнительной биологии в Институте Вычислительной Биологи в Шанхае, профессор Сколковского института науки и технологий

Особенности развития мозга человека

Молекулярный биолог Филипп Хайтович о формировании мозга, образовании синаптических контактов и мозге шимпанзе

Джон о’Киф, Май-Бритт и Эдвард Мозер изучали то, как мозг кодирует ориентацию в пространстве. Джон о’Киф открыл нейроны в части мозга под названием гиппокамп, по активации которых можно определить, где в пространстве, в какой части коробки или лабиринта находится мышь или о какой части коробки или лабиринта она думает в данный момент, если она не бегает, а, например, спит. Май-Бритт и Эдвард Мозер составили карту активации нейронов гиппокампа в зависимости от того, по какой траектории мышь движется через лабиринт или просто в пространстве. Основной смысл этого открытия в результате заключается в том, что ученые поняли, как пространственная информация кодируется в мозге. 

Чем знаменательно это открытие? Всем интересно, как работает мозг, как информация из окружающего мира кодируется и обрабатывается в нашем мозге и как мозг справляется с громадным потоком информации, который в него поступает каждую секунду. Открытие этих ученых показывает, как определенный тип информации — пространственная информация — действительно закодирован. Таким образом, это один из примеров работы мозга. Естественно, если мы говорим о другой информации — обонятельной или зрительной, — то там работают другие нейроны, и все строится на других принципах. Но тем не менее это показывает, как ученые могут раскрыть одну из тайн мозга.

Есть два направления дальнейших исследований. С одной стороны, несмотря на то, что в человеческом мозге, скорее всего, используются те же принципы обработки пространственной информации, что и в мозге мышей, было бы интересно посмотреть на особенности человеческого мозга в этом аспекте. С другой стороны, пространственная информация — это не единственный тип информации, который получает наш мозг. Есть громадное количество других стимулов. Естественно, задача ученых в будущем — раскодировать механизмы, которые мозг использует для обработки других типов информации, а потом собрать это воедино, чтобы понять, как работает мозг в целом.