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
Trzy rodzaje uśmiechu Uśmiech rozpoznają ludzie ze wszystkich kultur. Mogłoby się wydawać, że jest on znakiem na tyle uniwers... czytaj więcej
Wielu z nas wizyta u dentysty nie kojarzy się zbyt przyjemnie. Mimo że obecnie powszechnie stosuje się środki znieczulające,... czytaj więcej
W największym uproszczeniu plastyczność mózgu można zdefiniować jako zmianę liczby połączeń synaptycznych mózgu, ale także ic... czytaj więcej
6 lutego 2017 roku na stronie Uniwersytetu Warszawskiego znalazła się informacja: „Dzięki terapii opracowanej przez dr Katarz... czytaj więcej