Сайты партнеров




GEO приглашает

28-го января в центре современного искусства «Винзавод» c 12:00 до 18:00 пройдет Юна-Фест — выставка-пристройство собак и кошек из приютов


GEO рекомендует

WoodAndWatercolour — удивительные и современные изделия для интерьера, объединяющие лаконичность графики и неповторимую фактуру дерева


Вернуть мозгу молодость

Нейробиолог Олег Сеньков — о том, как мозг кодирует пространство и о норвежской «сказке» супругов Мозеров и их Нобелевской премии по физиологии и медицине
текст: Олег Сеньков
Julia White

В этой истории меня поражает буквально все. Это почти норвежская сказка: хоть в ней и нет троллей и гномов, а по фьордам не летают эльфы, без волшебства тут явно не обошлось. Судите сами — чета Мозеров получает Нобелевскую премию в пятьдесят лет «с копейками» за открытие совершенно нового типа нейронов у лабораторной крысы, которая, казалось бы, является самым изученным животным на планете! Не сказка ли это? При этом свое эпохальное открытие они сделали в небольшом приполярном провинциальном городке Тронхейме, расположенном в 400 километрах севернее Осло, который никак не отнесешь к мировым научным центрам.

Более того, нейроны, открытые Эдвардом и Мэй-Бритт — гриды — это тоже волшебство природы. Они, прошивают все пространство невидимой координатной сеткой, их поля активации находятся в строгой геометрической гексагональной зависимости и, по большому счету, не зависят от внешних условий. Эти маленькие GPS-«жучки» в мозге сигнализируют о точном местонахождении животного в пространстве. Даже буйная фантазия кинорежиссеров Вачовски, снявших фильм «Матрица», не могла такого вообразить. Получается, что создатели спутниковой навигационной системы GPS, сами о том не подозревая, украли эту идею у матушки-природы!

И не фантастика ли, что не прошло и десяти лет с момента первой публикации о гридах (она появилась в 2005 году), как это открытие уже было удостоено высшей международной научной награды? 

«Математическая» красота этих маленьких клеток непостижима и магична. Каждый, кто видел, как на мониторе компьютера, словно на фотобумаге, постепенно возникает треугольный паттерн активности этих нейронов абсолютно правильной формы, наверняка задавался вопросом: «Что это? Откуда взялась в мозге животного точная Евклидова геометрия?!»

Вот и мне, когда я в 2011-м, работая в лаборатории Ханны Монье в Гейдельберге (Германия) вместе с Кевином Алленом, впервые начал регистрировать активность этих клеток у мышей, поначалу с трудом верилось в то, что я увидел. Но после «записи» сотого грида у десятой мыши осознаешь: это не сказка, а реальность!

Сегодня грид-клетки уже обнаружены у многих животных, включая приматов. У нас с вами они тоже есть — во всяком случае, английские ученые Нейл Бёрджесс и Кристиан Дёллер опубликовали в 2010 году в журнале «Нэйчер» статью о том, что им удалось экстраполировать сигналы, полученные при сканировании мозга на функциональном МРТ во время перемещения человека в виртуальной реальности. Это довольно сложная задача, решение которой тоже граничит с чудом: МРТ-сканер одновременно регистрирует активность большого числа нейронов, для того, чтобы вычленить оттуда гриды, нужны сложные математические вычисления и большое количество хорошо контролируемых экспериментов. Позже, в 2013 году, группа американских и израильских ученых обнаружила гриды у пациентов с электродами, вживленными в энторинальную кору — хотя с точки зрения геометрической симметрии им и далеко до идеальных гридов у грызунов. Это можно объяснить тем, что гриды были записаны не у здоровых людей, а у пациентов с эпилепсиями, не поддающимися фармакологическому купированию, — и не во время  свободного передвижения, а в виртуальной реальности.

В настоящее время многие лаборатории, используя более мощные и точные МРТ-сканеры, пытаются освоить эту методику. Немецкий центр нейродегенеративных болезней в Магдебурге считает эту задачу одной из приоритетных. И это не случайно. Дело в том, что болезнь Альцгеймера во многих случаях начинается как раз в энторинальной коре мозга человека (там, где гриды «плетут» свои сети) задолго до клинического проявления болезни, которая затем в течение десяти-двадцати лет затрагивает и другие отделы мозга. Иными словами, человек, заболевший болезнью Альцгеймера, сначала испытывает трудности с пространственной ориентацией, и лишь потом, через много лет, у него возникают нарушения мышления, памяти, речи и движений. Если мы, тестируя функции гридов, научимся диагностировать начало болезни Альцгеймера лет за 20 до появления клинических симптомов деменции, то, возможно, этот недуг можно будет локализовать, а то и вылечить полностью. На это надеются ученые и врачи, в это верят больные.

Когда человек достигает возраста 50-60 лет, мозг начинает постепенно стареть. Некоторые нейроны, износившись, погибают и уже не замещаются новыми, а другие теряют присущую молодым и здоровым клеткам нейрональную пластичность из-за чрезмерной экспрессии внеклеточного матрикса (ВКМ) вокруг нейронов. ВКМ — это сложная и динамичная сеть из белков и сахаров, которая окутывает каждую клетку в мозге (особенно ингибиторные нейроны), как фата невесту. У состарившихся  животных, как и у пожилых людей, каждую клетку мозга покрывает не одна такая «фата», а сразу несколько. Из-за этого в разы уменьшается функциональная пластичность нейронов: клетки теряют способность образовывать новые шипики на дендритах, как это обычно бывает во время обучения, и делать синапсы более сильными и мобильными за счет образования новых каналов и рецепторов. Эту пластичность можно вернуть, если хотя бы частично убрать с клеток лишние слои «фаты». 

В нашем центре тестируются разные стратегии воздействия на гриды и клетки местоположения в гиппокампе. Для этого здоровым пожилым людям предлагаются курсы тренировок по пространственной ориентации в виртуальной реальности, совмещенные с фитнесом. В скором времени к этим воздействиям добавится умная матрикс-фармакология. Тогда можно будет попытаться вернуть молодость хотя бы двум взаимосвязанным структурам мозга — гиппокампу и энторинальной коре. И произойдет еще одно чудо!

21.01.2015