Nobelova nagrada za otkriće "moždanog GPS-a"

Kako znamo gde se nalazimo? Kako možemo da pronađemo put kojim od jednog stižemo do drugog mesta? I na koji način možemo da sačuvamo ove informacije tako da sledeći put bez mnogo razmišljanja znamo gde se nalazimo i kuda treba dalje da idemo da bismo stigli do istog cilja?

Nobelova nagrada za medicinu i fiziologiju ove godine ravnopravno je podeljena na dva dela, od kojih jedan ide za zasluge Amerikanca Džona O’Kifa (1939), a drugi ide u ruke norveškog bračnog para Mej-Brit (1963) i Edvarda Mosera (1962).

YouTube Printscreen

Godine 1971. Džon O’Kif (John O'Keefe) otkrio je prve komponente ovog sistema za pocizioniranje. Otkrio je vrstu nervnih ćelija u delu mozga koji se zove hipokampus. Upravo je taj deo uvek bio aktivan kada su miševi na kojima su rađeni početni eksperimenti pokušavali da dođu do određenog dela u prostoriji.

Prilikom kretanja ka određenom mestu bila je aktivna jedna grupa ćelija, dok su u ostalim slučajevima (pravcima kretanja) bile aktivne druge, slične grupe ćelija.

O’Kif je zaključio da ove ćelije u međudejstvu kreiraju mapu sobe, na osnovu koje miševi znaju kako i kuda treba da se kreću.

YouTube Printscreen

Više od tri decenije kasnije, 2005. godine, Mej-Brit (May-Britt) i Edvard Moser otkrili su još jednu komponentu moždanog sistema za pozicioniranje. Identifikovali su još jednu vrstu ćelija (grid cells) koje kreiraju koordinatni sistem i dozvoljavaju nam da u njemu određujemo naše pozicije i pravce kretanja.

Ovo otkriće naučnika, svojevrsni moždani GPS sistem, rešilo je vekovni problem koji je mučio stručnjake iz brojnih naučnih oblasti - kako naš mozak kreira mapu prostora koji nas okružuje i kako možemo da se krećemo kroz tako složeno okruženje.

Nobelova nagrada iznosi 8 miliona švedskih kruna (1,1 milion dolara). Nagrada za medicinu otvara "sezonu" dodele Nobelovih nagrada.

Džon O'Kif (Beta/AP)

Pitanja koja se tiču naše pozicije u prostoru intrigiraju naučnike vekovima. Primera radi, pre više od 200 godina nemački filosof Emanuel Kant pisao je o tome da ljudi verovatno imaju neke mentalne sposobnosti koje postoje kao apriori stečena znanja i veštine. Smatrao je da je koncept prostora svojevrsni princip koji je ugrađen u naš um i da zahvaljujući tome mi možemo da posmatramo svet na način na koji to činimo i da ga percipiramo sa svim svojim složenostima.

Sa razvojem bihevioralne psihologije sredinom XX veka do odgovora na ova pitanja postalo je moguće doći i eksperimentalnim putem. Kada je Edvard Tolman ispitivao kretanje miševa kroz lavirint, otkrio je da može da oni mogu da nauče kako da se kreću kroz isti. Na osnovu toga izneo je ideju kognitivne mape koju formira naš mozak i koja omogućava miševima da pronađu izlaz iz lavirinta. Ali pitanje koje je još nekoliko decenija čekalo odgovor bilo je - kako se ta mapa kreira u našem mozgu i kako bi ona mogla da izgleda.

Džon O’Kif je bio fasciniran načinima na koje mozak kontroliše naše ponašanje, zbog čega je krajem šezdesetih godina XX veka odlučio da problem priđe sa stanovišta neurofizologije.

Kada je uspeo da zabeleži signale iz nervnih ćelija smeštenih u hipokampusu, kod pacova koji su se slobodno kretali po prosotoriji, O’Kif je otkrio da pojedine nervne ćelije postaju aktivne kada se miševi nađu na određenom mestu ili se kreću u određenom pravcu.

Mej-Brit Edvards (Youtube Printscreen)

Ove ćelije (place cells) su kreirale unutrašnju mapu prostorije u kojoj su se miševi nalazili. O’Kif je dalje zaključio da hipokampus sadrži brojne grupe ćelija koje kreiraju bezbroj mapa, i da se u zavisnosti od okruženja aktiviraju pojedine grupe vezane za mapu istih predela. Otuda se i naša percepcija okruženja i pamćenje istog može sačuvati do sledećeg susreta sa istim okruženjem.

Mej-Brit i Edvard Moser su mapirali veze koje postoje u hipokampusu dok se miševi kreću u prostoriji. U jednom od svojih eksperimenata otkrili su obrasce po kojem se odvijaju različite aktivnosti u entorinalnom korteksu (entorhinal cortex).

Uočili su da određene ćelije postanu aktivne kada miš prođe kroz nekoliko lokacija raspoređenih u heksagonalnoj mreži. Svaka od tih ćelija (grid cells) aktivirala se na jedinstven način ali su zajedno činile koordinatni sistem koji je miševima omogućavao kretanje kroz prostor.

Edvard Moser (Beta/AP)

Ove ćelije, zajedno sa onima koje je otkrio O’Kif, formiraju svojevrsna kola u hipokampusu. Tako u mouzgu dobijiamo sveobuhvatni sistem za pozicioniranje, svojevrsni GPS sistem za navigaciju.

Novija istraživanja koja sprovode naučnici, uključuju sve savremenije tehnike izučavanja mozga kao i studije iz oblasti neurohirurgije, pokazuju da ove vrste ćelija postoje i kod ljudi. Primera radi, kod pacijenata koji boluju od Alchajmera hipokampus i entorinalni korteks bivaju oštećeni tokom rane faze bolesti, pa te osobe često ne mogu da se snađu u prostoru i teško mogu da se sete odakle su došle i kuda nameravaju da idu. To je samo jedan od primera gde bi ova Nobelom nagrađena otkrića mogla da daju još veći doprinos.