Триизмерната мрежа на мозъка

„Клетките за място“, които ни осигуряват ориентацията в пространството.

Джон О’Кийфи, който тази година сподели Нобеловата награда за физиология и медицина със съпрузите Мей-Брит и Едуард Мозер, е роден през 1939 година в Канада, където завършва университета Макгил.

След това се мести в Лондонския университетски колеж, където през 1971 година прави своето откритие.

Той работил с груби телени електроди, имплантирани в мозък, по-точно в хипокампа, чиито  клетки отговарят за формирането, съхранението и извличането от паметта.

О’Кийфи обърнал внимание, че при мишките се активират специфични неврони, когато животните се оказват на познато място в лабораторната стая. Авторът на публикацията в сп. Brain Research предложил да се наричат тези неврони „клетки за място“. Трябва да признаем, че за времето си това откритие не направило впечатление на невробиолозите.

Тридесет и пет години по-късно младите сътрудници на неговата лаборатория потвърждават това откритие на ново инструментално ниво, когато томографи и миниатюрни шлемове за запис на „биотоковете“ сменят най-тънките електроди.

Първите позволяват да се види какво се случва в живия мозък, записите от вторите се анализират от мощни компютри и сложни програми.

Сътрудници в лабораторията на О’Кийфи станали норвежките съпрузи Мей-Брит и Едуард Мозер, родени няколко години преди епохалната работа на канадеца. Двамата завършили университета в Осло, където се намерили един друг, а след това през Единбург и Тронхайм попаднали при „бащата основател“ в Лондон.

Там младите учени открили в мозъка на мишки клетъчна система от координати, които нарекли „решетка“, или Grid – подобна мрежа от ортогонални координати (паралели и меридиани) се използва от картографите.

Мозер изяснили, че нервните клетки на откритата от тях „решетка“ се локализират в носовия отдел на темпоралния полюс, наречен така поради съседството му с обонятелната кора. Известно е, че много животни, водещи нощен начин на живот, и особено гризачите, се ориентират в местността преди всичко по миризмата.

Не толкова отдавна беше връчена Нобелова награда за откриване на гените на белтъчните рецептори, локализираща в обвивката-мембрана обонятелните неврони. При мишките броят на тези гени превишава 2000, докато при човека те са се съкратили до 1000. Нашият мозък има съвсем други когнитивни приоритети, тъй като имаме език и мислене, съвсем друго възприятие и т.н.

Но да се върнем към откритието на колегите на О’Кийфи. Те изяснили, че клетките за място водят постоянен „разговор“ с по-сложна система група неврони, разположени в темпоралния полюс. Тези групи позволяват на мозъка да създава 3D карта за откриване вече не на конкретно място, а пътища в околното пространство, което лесно може да се пренесе и върху човека.

Техният Grid представлява истински „гений за място“, която образува функционален интерфейс със споменатите клетки на хипокампа. В пълно съответствие с днешната мода за различен род електронни технологии журналистите нарекоха двете системи „вътрешен GPS“.

Списание Current Biology публикува наскоро интересна статия на учените от университета на британския град Даръм, които обърнали внимание, че при човекоподобните маймуни – предци на съвременния човек, размерът на малкия мозък се увеличавал шест пъти по-бързо, отколкото размера на големите мозъчни полукълба. В малкия мозък се наброяват 70 милиарда нервни клетки, което е четири пъти повече от невроните в новата кора (Neocortex).

Малко по-рано китайски специалисти описаха 22-годишна заможна жена с дете, при която напълно липсва малък мозък. В детството си тя не можела да ходи и проговорила на седем години. Всичко това говори, че нашият мозък е много по-сложен от този на мишките и плъховете, макар че фундаменталните механизми са единни. Може да добавим, че функцията на малкия мозък на китайката е поела мозъчната кора поради своята пластичност.

Следва да обърнем внимание и на факта, че откриването на специфичните клетки за място, направено от Джон О’Кийфи, било в съответствие с наблюдението, че в ретината на окото също има специализирани клетки, „реагиращи“ само на хоризонтални или вертикални линии, кръгове и овали, квадрати и т.н. За това откритие навремето също е връчена Нобелова награда.

Но в ретината има не повече от 200 000 нервни клетки рецептори, затова никой не мислел, че в главния мозък може да има сходна „примитивна“ по своето устройство система за определяне на място и път за следване.