Mózgowy GPS, czyli neuronaukowy Nobel 2014

Mózgowy GPS, czyli neuronaukowy Nobel 2014

Tegoroczne Nagrody Nobla zostały rozdane, a wśród nich ta, która w tym miejscu – na neuropsychologia.org - interesuje nas najbardziej. Na usta całego naukowego świata trafiła trójka laureatów tego wyjątkowego wyróżnienia w dziedzinie fizjologii i medycyny –brytyjski badacz John O’Keefe oraz norweskie małżeństwo May-Britt i Edvard Moser. Prestiżowa nagroda została im przyznana za odkrycie specyficznych komórek odpowiedzialnych za orientację w przestrzeni.

Choć nasza zdolność do odnajdywania się w przestrzeni, sensownego i zaplanowanego przemieszczania się czy powrotu w to samo miejsce wydaje się nam być czymś oczywistym, to mechanizmy neuronalne stojące u podstaw tych umiejętności odznaczają się wyjątkową złożonością i bardzo długo pozostawały jedną z wielu naukowych tajemnic. Kluczowy dla rozpoczęcia badań w tym obszarze okazał się rozwój oraz wzrost powszechności stosowana nowoczesnych technik obrazowania mózgu. To dzięki nim, możliwe stało się obserwowanie mózgu funkcjonującego „online”, a tym samym wnioskowanie o specyficznych rolach różnych struktur. Komitet Noblowski podkreślał także ogromne zasługi amerykańskiego naukowca, psychologa-neobehawiorysty Edwarda Tolmana. To on jako pierwszy, przeprowadzając eksperymenty na szczurach, zauważył, że potrafią się one uczyć znajdowania drogi w krętych korytarzach labiryntu. Sugerował, że muszą mieć zatem coś w rodzaju mapy mentalnej, która zdaje się im to umożliwiać.

Historia badań nad mózgowym systemem nawigacji

Pierwszy krok w kierunku Nagrody Nobla John O’Keefe postawił już w roku 1971. Wtedy właśnie, prowadząc badania na szczurach zaobserwował, że pewna grupa komórek nerwowych aktywuje się wtedy, gdy zwierzę znajduje się w określonym miejscu w przestrzeni. Inne komórki natomiast aktywują się gdy szczur przemieści się w inne miejsce. Ta pozornie prosta obserwacja pozwoliła badaczowi wysnuć śmiały, ale przełomowy wniosek mówiący o tym, że w hipokampie znajdują się „komórki miejsca”. To właśnie one tworzą naszą wewnętrzną mapę otoczenia. Dzięki temu odkryciu potwierdzone zostało także, że zwierzęta i ludzie rzeczywiście tworzą mapy mentalne mające swoje podstawy w neuronalnej aktywności mózgu.

Kolejny przełom nastąpił w roku 2005. May-Britt i Edvard I. Moser zbadali specyficzne komórki innej struktury mózgu leżącej blisko hipokampa –kory śródwęchowej. Zostały one nazwane „komórkami siatkowymi” i jak wskazuje ich nazwa – układają się w regularną siatkę tworząc coś w rodzaju mózgowego układu pozycjonującego. Aktywowały się tylko i wyłącznie wtedy, gdy zwierzę przebiegało przez konkretne miejsce w przestrzeni. Jednocześnie inna grupa komórek rejestrowała ruchy głowy. W późniejszych badaniach badacze wykazali, że komórki siatkowe kontaktują się z komórkami miejsca i integracja wiadomości przez nie przesyłanych stanowi podstawę dla wewnętrznego systemu nawigacji.

Nadzieja dla pacjentów

Badania naukowców rzucają nowe światło na opis patogenezy choroby Alzheimera. To właśnie komórki hipokampa i kory śródwęchowej są tymi, które w przebiegu tej choroby pierwsze ulegają degeneracji. Jest to mechanizm odpowiedzialny za specyficzne zaburzenia pamięci przestrzennej, które dla tej grupy chorych są niestety bardzo charakterystyczne.

Tegoroczny Nobel w dziedzinie medycyny i fizjologii był dużym zaskoczeniem. Zaznajomieni z tematem sugerowali, że nagroda trafi raczej do naukowców zajmujących się mechanizmami odczuwania bólu lub opisem wariantów genetycznych i ich związkiem z różnymi chorobami (w tym z autyzmem i schizofrenią). Wyróżnieni zostali natomiast badacze, dzięki którym opisany został jeden z podstawowych, ale często niedoceniany mechanizm funkcjonowania. Docenione zostały tym samym badania podstawowe. Ich potencjał objawia się przede wszystkim tym, że wyjaśniając procesy działania mózgu, w ogromnym stopniu przyczyniają się do pogłębienia wiedzy o chorobie Alzheimera i otwierają drogę do poszukiwania metod jej leczenia.

Łucja Kudła
Dotychczasowe badania nad właściwościami sieci epileptycznych pokrywały na ogół okres nie dłuższy niż kilka minut, obejmując... czytaj więcej
Połączenie twardej nauki i zabawnych filmików wydaje się nie lada wyzwaniem. Być może wprawne pióro i porządne zaplecze wiedz... czytaj więcej
Według danych epidemiologicznych choroba Parkinsona jest drugą najczęściej występującą chorobą neurodegeneracyjną (zaraz po c... czytaj więcej
O związku choroby Parkinsona (ang. Parkinson's disease, PD) ze zmianami histopatologicznymi, zwanymi ciałami Lewy'ego, wiemy... czytaj więcej