Издавна чукчи, эскимосы, представители других северных народностей, а также опытные путешественники и охотники могли ориентироваться на местности, используя некое «чувство пространства». Такой «мозговой навигатор» на самом деле присутствует у многих живых существ — перелетных птиц, животных и людей, подтвердили американо-британский ученый Джон О’Киф (John O’Keefe) и супруги Мэй-Бритт и Эдвард Мозер (May-Britt and Edward Moser) из Норвегии, удостоенные за это Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Если быть точным, то нынешние лауреаты удостоены Нобелевской премии «за открытие клеток, которые составляют систему позиционирования мозга». Их исследования позволили ответить на вопросы, «каким образом мы знаем, в какой точке пространства находимся, как находим путь из одного места в другое и как эта информация запоминается, воспроизводится в зависимости от месторасположения», отмечается в пресс-релизе Нобелевского комитета.
Началось же все так. Еще в начале 70-х годов ХХ века были обнаружены так называемые клетки места, или place cells. Они находятся в гиппокампе — отделе головного мозга — и служат своеобразными маячками, благодаря которым происходит запоминание конкретных позиций в пространстве — в некотором смысле, точек привязки к местности.
В этом в 1971 году убедились Джон О’Киф и его соавтор Джонатан Достровски, которые помещали подопытных крыс в специальный лабиринт, а их мозговую деятельность отслеживали с помощью вживленных электродов. Оказалось, что некоторые нейроны в гиппокампе крыс избирательно возбуждаются, реагируя на нахождение животного в определенной точке пространства. При прохождении маршрута в мозгу у крыс с помощью нейронов места формировалась своеобразная карта. Любопытно, что нейроны места, соответствующие близким положениям в реальном пространстве, при этом совсем не обязательно находятся рядом и в голове.
Второй уровень внутреннего навигатора — это grid cells, или координатные нейроны. Их открыли супруги Мозер в 2005 году — через 30 лет после опытов О’Кифа. Координатные нейроны расположены в соседнем с гиппокампом отделе мозга — энторинальной коре. Эти клетки также реагируют на положение животного в пространстве, но, в отличие от клеток места, координатные нейроны возбуждаются не в какой-то одной конкретной пространственной позиции, а в любой из множества позиций, разбросанных по всему доступному пространству.
Для каждого координатного нейрона эти точки — области возбуждения — образуют в пространстве вершины гексагональной (шестиугольной) решетки. Так, удивительным образом в самой физиологии мозга содержится понятие о правильной геометрической системе координат.
Клетки гиппокампа под микроскопом напоминают цветущее поле.
Нобелевские лауреаты по медицине и физиологии за 2014 год Джон О’Киф, Мэй-Бритт и Эдвард Мозер.
Схема «внутреннего GPS»
Внутренняя карта из нейронов места и внутренняя координатная сетка из координатных нейронов образуют физиологическую навигационную платформу, или «внутренний GPS». По всей видимости, аналогичной системой навигации обладают все млекопитающие, полагают исследователи.
«Работы лауреатов Нобелевской премии 2014 по медицине позволили понять, как формируется мозг животных на клеточном уровне, — считает ведущий научный сотрудник факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ Георгий Базыкин. — Мы довольно неплохо понимаем, как устроена нервная клетка. Мы понимаем, как устроен мозг на макроуровне. А вот промежуточный уровень, понимание того, как устроено «складывание» клеток друг с другом, как им удается найти взаимодействия, — это было неясно».
А вот в чем видит практическую ценность работ О’Кифа и Мозеров руководитель отдела эпигенетики Института общей генетики имени Вавилова профессор Сергей Киселев: «Исследования такого рода могут помочь в создании роботов-андроидов нового поколения, использующих принципы работы головного мозга животных и человека».
В технологическом плане подобные исследования дают возможность сделать большой шаг в познании себя, своего мозга и в создании каких-либо робототехнических устройств, подчеркнул исследователь. По его мнению, для развития робототехники надо менять логику построения информационных систем, подсмотрев необходимые решения у природы.
Если мы научимся так же эффективно воспроизводить аналогичные устройства вне организма, конечно же, это даст большие технологические преимущества, отметил ученый. В частности, клетки, которые составляют «навигационную систему» в головном мозге животных и человека, можно будет использовать в системах управления у роботов завтрашнего дня, которые смогут самостоятельно ориентироваться на местности, считает Киселев.
Результаты этих работ, помимо фундаментального понимания, как действует «карта местности» в нашем мозге, помогут в понимании причин тяжелых недугов, таких как болезнь Альцгеймера, полагают эксперты.
В. ВЛАДИМИРОВ и С. ЗИГУНЕНКО
18 сентября в США, в гарвардском театре Сэндерса, в 24-й раз состоялось ежегодное вручение премий за исследования, которые «сначала смешат, а потом заставляют задуматься» (по-английски Ig Nobel Prize). Эта юмористическая церемония без малого четверть века заставляет задумываться и зрителей, и самих лауреатов.
Японцы потратили немало времени и усилий, чтобы доказать: люди падают, поскользнувшись на банановой кожуре, из-за того, что при наступлении ногой на кожуру резко уменьшается сила трения между ногой и поверхностью, на которую она наступает. Между тем, кто помнит, весьма зрелищное доказательство этого тезиса присутствует в кинофильме «Бриллиантовая рука», снятом четыре с лишним десятка лет тому назад. Правда, японские исследователи оправдались тем, что заявили: «Нас не интересует сам процесс падения. Мы исследовали фруктовый гель, который при надавливании выделяется банановой кожурой. Подобная смазка может весьма пригодиться при конструировании и использовании суставных протезов».
Норвежско-германская команда видит крупное достижение в том, что убедилась на практике: северные олени все же меньше боятся людей, которые замаскировали себя под белых медведей, чем настоящих косолапых. А все потому, что распознают подмену по запаху, а также по различию в поведении и повадках.
Здесь, пожалуй, более полезно исследование Дэвида Хэнауэра с медицинского факультета Мичиганского университета. Доктор заинтересовался влиянием кошек на здоровье и душевное состояние своих хозяев. В статье, которую он с коллегами опубликовал в журнале Pios One, сообщается, что домашние кошки чаще кусают своих хозяев, если те находятся в состоянии депрессии. Из-за этого возникает опасность заразиться токсоплазмозом — паразитарным заболеванием, которое вызывается именно такими укусами.
Правда, Хэнауэр сразу же оговаривается, что, скорее всего, депрессия хозяина вызывает депрессию и у его питомца. Так что виноват скорее не кот, а сам хозяин. Поэтому не от кошек следует избавляться, а в первую очередь от собственной депрессии. Таков вывод этой научной статьи.
Еще одна премия выдана чешско-германско-замбийской группе ученых за работу, установившую, что собаки при отправлении естественных надобностей чаще располагают свое тело по линии север-юг, то есть вдоль магнитных линий земного поля. Только вот чем это заключение поможет собакам и их хозяевам, пока остается непонятным.
«Это исследование было сделано нами для удовольствия: мы с коллегами просто выгуливали наших питомцев. Только делали это, вооружившись компасами, ручками и бумагой, чтобы делать отметки. Такая работа не стоила нам ничего», — откровенно рассказал газетчикам Гинек Бурда, один из участников исследования.
Заставляет улыбнуться и исследование команды из Детройтского медицинского центра. Они установили, что обильное кровотечение из носа у детей следует останавливать старым дедовским способом — засовывать в ноздри, полоски соленой свинины. Оказалось, что соленое сало загадочным образом помогает при редкой болезни — тромбастении Гланцмана. Исследователям удалось таким образом помочь четырехлетнему пациенту. При чем тут сало, так и осталось неизвестно. Более здравомыслящие медики полагают, что главную роль в остановке крови здесь играла не столько свинина, сколько содержащаяся в ней соль. Причем не стоит и забывать, что подобная процедура с салом может занести в организм нежелательную инфекцию.
Теперь о работе международной команды психологов. Согласно исследованию, люди, которые просыпаются поздно, чаще «ранних пташек» проявляют самовлюбленность, психопатичность и подвержены чужому влиянию. Но, возможно, все дело просто в лени, которая начинает проявлять себя с желания подольше поваляться в постели?
Премия по искусству отдана итальянской команде, установившей, что, чем отвратительней изображение, предъявляемое добровольцу, тем ниже становится его болевой порог при воздействии на руку лазерным лучом, то есть тем ему больнее. В связи с этим можно вспомнить, что лучше переносят хирургические операции люди, которые не позволяют себе раскисать, настраивают себя на благополучный исход дела. Только при чем тут искусство?
Премия по экономике досталась итальянскому Национальному институту статистики за работу, показывающую ведущую роль в увеличении доходов Италии нелегальной продажи наркотиков, контрабанды, оружия и других столь же малопочтенных, но очень прибыльных занятий. Впрочем, это было известно и до работы итальянцев. Иначе кто стал бы заниматься грязным бизнесом?