Как человек ориентируется в пространстве

Откуда мы знаем, где находимся? Как добираемся туда, куда нужно?  Как человек ориентируется в пространстве? Эти проблемы пытались разъяснить ученые. Они и получили в 2014 Нобелевскую премию по медицине и физиологии. Одну половину премии присудили британско-американскому ученому Джону О’Кифф, другую — двум норвежским исследователям Эдварду Мозер и Мэй-Бритт Мозер. Лауреаты премии, по словам членов Нобелевского комитета, на награду не надеялись вовсе.

«Я до сих пор в шоке. Это — грандиозно», — сказала норвежская ученая Мэй-Бритт Мозер, когда ей сообщили о премии. До ее мужа, которому также присудили премию, Гьоран К. Хансон, секретарь Нобелевского комитета, не смог дозвониться вообще, третьего лауреата Джона О’Кифф он застал. Он удивился не менее Мэй-Бритт.

Как человек ориентируется в пространстве

Нобелевский комитет наградил нейробиологов за исследования клеточных основ пространственной ориентации человека и животных. Их опыты расширили понимание того, как выживают в сложных условиях.

Сначала эксперименты проводились на крысах, любимых животных нейробиологов, ведь их легко достать. Их мозг похож на мозг человека, но не идентичен с ним, поэтому результаты исследований на человека можно перенести лишь частично.

Уже в 1971 году О’Кифф удалось осуществить первый и самый важный шаг в этих исследованиях, за которые теперь он был удостоен Нобелевской премии. Ученый экспериментировал с крысами и обнаружил, что определенные клетки в мозгу животных всегда активны, когда животные находятся непосредственно в определенном месте.
Эти «пространственные клетки» («Place-Cells») размещены в гиппокампе, т.е. с точки зрения эволюции — очень старом регионе мозга, в котором сливается вся информации от органов чувств. Затем в коре головного мозга ее направляют дальше. Пространственными клетками не управляют непосредственно внешние чувственные воздействия, они существуют как независимые, образуют «внутреннюю карту».

Как человек ориентируется в пространстве — воспоминания о местонахождении сохраняются благодаря специфической активности в данных клетках гиппокампа.

Мэй-Бритт и Эдвард Мозер презентовали результаты исследования навигационной системы мозга. Оба ученых, которые, между прочим, являются пятыми супругами, которые удостоены были Нобелевской премии, исследовали на крысах, как ведут себя нервные сообщения в гиппокампе, когда животное передвигается. Обнаружили неожиданное: в смежном регионе мозга, так называемой енторинальной коре, клетки активируются в гексагональную координатную сетку.

Каждый нейрон решетки (или Grid-нейроны) специфически действовал тогда, когда крысы попадали к определенным местам. Такие нейронные сети — это система координат в голове. Вместе с остальными клетками енторинальной коры, которые регистрируют положение головы и размещение стен в пространстве, окиффовые пространственные клетки образуют схему, что делает возможной реальную ориентацию в пространстве.

«Открытия ученых, как человек ориентируется в пространстве, решили проблему, над которой ломали голову философы и естествоиспытатели в ходе многих веков», — говорит Гьоран К. Хансон. Благодаря осуществленным исследованиям стало известно, как мозг рисует карту пространства и местоположения, в котором человек находится, и как удается найти правильную дорогу в сложной среде.

Благодаря пространственным клеткам и линиям координатной решетки человек может ориентироваться в незнакомой местности. «Мы не должны каждый раз по приезде в какой-нибудь город бродить с картой в поисках правильного пути, эта карта — уже в нашей голове», — говорит Жюльен Циерат, председатель Нобелевского комитета.

Со временем эти ориентационные сети, которые ученые заметили у крыс, нашли и у людей. Обосновывая выбор нобелевских лауреатов, жюри отметило: пространственные сети в мозгу разрушают различные болезни, в том числе Альцгеймера. Детальное изучение клеточной физиологии на фоне ориентации могло бы помочь лучше понять эту болезнь.

Лауреаты Нобелевской премии по медицине стали первыми, кого объявили в 2014 году. Премия равна 8 миллионам шведских крон, это примерно 878 000 евро.

Как человек ориентируется в пространстве теперь понятно.