TEMA BROJA - Nobelova nagrada

Fiziologija i medicina

Mozak poseduje sopstveni GPS

Američko-britanski naučnik Džon O'Kif (John O'Keefe ) i Norvežani Mej-Brit Mozer (May-Britt Moser) i Edvard I. Mozer (Moser) dobitnici su Nobelove nagrade za medicinu 2014. godine, za otkriće ćelija u mozgu koje čine svojevrsni GPS. Nagrada se ravnopravno deli na dva dela, na Džona O'Kifa i bračni par Mozer.

Džon O'Kif (1939) jedva čeka da se vrati u svoju laboratoriju: “Ako mi oduzmete opremu sa kojom radim, to je kao da ste me oterali u penziju”, kaže ovaj naučnik koji voli da istražuje u relativnoj anonimnosti. Novinarima nije mogao odmah da odgovori kako će Nobelova nagrada uticati na njegov život.

Kognitivna funkcija višeg nivoa

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 odmah znamo gde se nalazimo i kuda treba dalje da idemo da bismo stigli do istog cilja? Ovogodišnji Nobelovi laureati otkrili su sistem za pozicioniranje ili “unutrašnji GPS” u mozgu koji omogućava orijentaciju u prostoru i dokazuje postojanje ćelijske osnove za kognitivnu funkciju višeg nivoa, navodi se u saopštenju Nobelove skupštine.
Godine 1971. Džon O'Kif otkrio je prve komponente pomenutog sistema za pozicioniranje, tj. jednu vrstu nervnih ćelija u delu mozga zvanog hipokampus (hippocampus). Upravo je taj deo uvek bio aktivan kada je eksperimentalni pacov bio u određenom delu prostorije. Druge nervne ćelije bile su pobuđene kada se pacov nalazio na nekom drugom mestu. Tako je O'Kif zaključio da posebna vrsta ćelija ( place cells ) u međudejstvu sastavlja mapu sobe-prostora, na osnovu koje pacov zna kuda treba da ide.

Šta se dobija Svaka Nobelova diploma je unikat, delo najboljih švedskih i norveških umetnika i kaligrafa. Medalje su ručno rađene od zlata (kombinacija 18 i 24 karata). Nobelovu medalju za fiziologiju ili medicinu dizajnirao je švedski vajar i graver Erik Lindberg (Eric Lindberg). Ona prikazuje Dobri duh medicine sa otvorenom knjigom na krilu, dok skuplja vodu iz stene da olesnoj devojčici utoli žeđ.

Više od tri decenije kasnije, 2005. godine, Mej-Brit i Edvard Mozer otkrili su drugu ključnu komponentu moždanog sistema za pozicioniranje. Identifikovali su još jednu vrstu nervnih ćelija ( grid cells ) koje kreiraju koordinatni sistem i omogućavaju da u njemu eksperimentalni pacovi precizno odrede mesto gde se nalaze i pravac svog daljeg kretanja.

Kognitivna mapa

Otkriće svojevrsnog GPS sistema u mozgu rešilo je problem koji je vekovima mučio filozofe i naučnike: kako naš mozak kreira mapu prostora koji nas okružuje i kako možemo da se krećemo kroz tako složeno okruženje. Mogućnost preciznog registrovanja mesta na kojem se nalazimo i sposobnost da se krećemo suštinski je važna za naš opstanak.
Primera radi, pre više od dvesta godina, nemački filosof Emanuel Kant ( Immanuel Kant ) tvrdio je da ljudi poseduju određene mentalne sposobnosti koje postoje kao a priori znanje, nezavisno od iskustva. Smatrao je da je poimanje prostora a priori ugrađeno u naš um.
Sa napretkom bihevioralne psihologije, sredinom 20. veka odgovori na ova pitanja mogli su da se potraže i eksperimentalnim putem. Kada je Edvard Tolman ( Edward Tolmann ) ispitivao kretanje pacova kroz lavirint, otkrio je da pacovi mogu da nauče kako da se kreću kroz njega i zaključio da se u mozgu formira “kognitivna mapa” koja im to omogućava. Ali, još se nije znalo kako mapa u mozgu izgleda i kako funkcioniše.

Naučeno od pacova

Džon O'Kif, fasciniran načinima na koje mozak kontroliše ponašanje živih bića, odlučio je, krajem šezdesetih godina prošlog veka, da priđe problemu sa stanovišta neurofizologije.

Snimajući signale iz pojedinačnih nervnih ćelija u hipokampusu, kod pacova koji su se slobodno kretali prostorijom, O'Kif je ustanovio da se pojedine nervne ćelije aktiviraju kada se pacovi nađu samo na određenom mestu. Eksperimentalno je pokazao da te specifične ćelije ( place cells ) ne samo da primaju informacije dobijene vizuelnim putem nego i kreiraju unutrašnju mapu prostora.

O'Kif je takođe zaključio da u hipokampusu nastaju mnogobrojne mape kao rezultat “kolektivnog” delovanja specifičnih ćelija ( place cells ) koje se aktiviraju u različitom okruženju. Tako se, u vidu posebno kombinovanih aktivnosti ćelija, skladište informacije o nekom okruženju.

Za vreme jednog eksperimenta, dok su Mej-Brit i Edvard Mozer mapirali veze sa hipokampusom kod pacova koji su se kretali u prostoriji, otkrili su postojanje aktivnosti u ćelijama obližnjeg dela mozga, u entorinalnom korteksu ( entorhinal cortex ). Uočili su da određene ćelije postaju aktivne kada pacov prođe kroz više mesta raspoređenih na heksagonalnoj mreži. Svaka pojedinačna ćelija ( grid cell ) aktivirala se na jedinstven način, a zajedno su formirale koordinatni sistem koji je pacovima omogućavao kretanje kroz prostor.

Ove ćelije, zajedno sa drugim ćelijama u entorinalnom korteksu koje registruju pravac u kojem je okrenuta glava, kao i granice prostorije, obrazuju strujna kola sa ćelijama koje je O'Kif otkrio u hipokampusu. Te veze, tj. kola u mozgu čine sveobuhvatni sistem za pozicioniranje, unutrašnji GPS sistem.

A pamćenje, planiranje…?

Najnovija naučna istraživanja uz pomoć savremenih tehnika snimanja mozga, kao i proučavanje pacijenata koji su prošli neurohirurške zahvate, pokazala su da pomenute dve vrste ćelija postoje i kod ljudi, navodi se u saopštenju Nobelove skupštine.

Kod pacijenata koji boluju od Alchajmerove bolesti, na primer, hipokampus i entorinalni korteks često bivaju oštećeni u ranoj fazi pa oboleli ne mogu da se snađu u prostoru i teško mogu da se sete odakle su došli i kuda treba da idu. Znanja o sistemu za pozicioniranje u mozgu mogla bi da pomognu boljem razumevanju oštećenja koja izaziva Alchajmerova bolest.

Nagrađena otkrića dokazala su da određene vrste ćelija zajedničkim radom postižu kognitivne funkcije višeg nivoa. Tako se otvaraju i novi putevi za bolje razumevanje drugih kognitivnih procesa, kao što su pamćenje, razmišljanje i planiranje.

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"