Журнал «Юный техник»: Юный техник, 2014 № 12

Наконец, по мысли создателей PLANTOID, набор «саженцев» таких роботов-деревьев, загруженный в отсек автоматического космического аппарата, может быть «рассажен» по поверхности другой планеты и образовать там исследовательскую сеть, собирающую разнообразные научные данные. То-то инопланетяне удивятся, обнаружив у себя по соседству таких «поселенцев»!

С. НИКОЛАЕВ

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-Бритти 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».