Юный техник, 2014 № 12 - [7]
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
И снова «ИГНОБЕЛЬ»
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.
