Нобелевская премия в области физиологии и медицины присуждена в этом году за открытие в области нейрофизиологии – лауреатами стали работающий в Великобритании американский ученый Джон О’Киф и норвежские биологи, супруги Мэй-Бритт и Эдвард Мозер. Благодаря их экспериментам на крысах были обнаружены специальные клетки, которые отвечают в мозгу млекопитающих за ориентацию в пространстве, способность запоминать маршрут, находить путь в знакомой и незнакомой среде.
Как выяснилось, за это в мозгу отвечает двухуровневая система. Во-первых, это так называемые клетки места, или place cells, они находятся в гиппокампе и служат своеобразными маячками, благодаря которым происходит запоминание конкретных позиций в пространстве – в некотором смысле, точек привязки к местности. В начале 1970-х годов прошлого века О’Киф и его соавтор Джонатан Достровски проводили эксперименты на крысах: животных помещали 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 своего рода когнитивная 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 и открыли супруги Мозер, это произошло в 2005 году – через 30 лет после опытов О’Кифа. Координатные нейроны расположены в
Кадр из презентации Нобелевского комитета
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 любом из множества позиций, разбросанных по всему доступному пространству. Для каждого координатного нейрона эти точки – области возбуждения – образуют в пространстве вершины гексагональной (шестиугольной) решетки. Удивительным образом, в самой физиологии мозга содержится понятие о правильной геометрической системе координат.
“Внутренняя карта” из нейронов места и “внутренняя координатная сетка” из координатных нейронов и образуют физиологическую навигационную платформу, или “внутренний GPS”, по определению представившего лауреатов члена Нобелевского комитета. О’Киф и супруги Мозер нашли внутренний GPS у крыс, но в последние годы наличие нейронов места и координатных нейронов было доказано и у человека. По всей видимости, аналогичной системой обладают все млекопитающие.
7 октября, Нобелевский комитет объявит лауреатов премии во второй категории – по физике. Агентство Thomson Reuters, ежегодно публикующее основанный на индексах цитирования прогноз будущих лауреатов, назвало нескольких претендентов на премию – это Чарльз Л. Кейн, Лауренс В. Моленкамп и Сученг Джан за исследования эффекта Холла в квантовом спине и топологических изоляторов; Джеймс Ф. Скотт, Рамамурти Рамеш и Йошинори Токура за работы в области сегнетоэлектрических запоминающих устройств и новых мультиферроидных материалов; а также Пейдонг Янг за вклад в создание нановолоконной фотоники, в том числе за создание первого нановолоконного лазера.
Впрочем, правильно угадать лауреатов премии в области физиологии и медицины Thomson Reuters не удалось ни в прошлом, ни в этом году. А вот обладателей физической премии в 2013 году агентство предсказало верно – ими стали Питер Хиггс и Франсуа Энглер, теоретически предсказавшие открытую на Большом адронном коллайдере элементарную частицу – бозон Хиггса.