Piše Brin Najžer
Kako vemo, kje se nahajamo? Kako najdemo pot z enega mesta na drugo? Kako si zapomnimo takšno pot, da jo naslednjič lažje prehodimo, lahko celo v temi?
Verjetno smo se že vsi kdaj znašli v situaciji, ko smo doma morali ponoči v temi priti iz ene sobe v drugo in ugotovili, da kljub temi nekako vemo, katero pot moramo ubrati in kam stopiti. To sposobnost nam omogočata dve skupini specializiranih možganskih celic, ki tvorijo notranji sistem za določanje položaja in preko katerih se orientiramo v prostoru. Nobelovo nagrado za medicino ali fiziologijo za leto 2014 so si za odkritje teh celic razdelili John O’Keefe, May-Britt Moser in Edvard L. Moser.
Vprašanje o tem, kako se ljudje orientiramo v prostoru in se zavedamo, kje v prostoru se nahajamo, je dolgo burilo razprave v filozofskih in znanstvenih krogih. Gre namreč za eno izmed najbolj osnovnih sposobnosti, ki jih mnogi organizmi, in tudi ljudje, potrebujejo za preživetje. Brez tega zavedanja ne bi vedeli, ali stojimo na sredi prostora ali na robu prepada. To zavedanje nam tudi omogoča, da se lahko premikamo, saj se takrat poveže s sposobnostjo ocenjevanja razdalj, ki temelji na gibanju in spominu mest, kjer smo se nahajali v preteklosti. V preteklosti so filozofi, med drugimi Immanuel Kant, to sposobnost razlagali kot nekaj prirojenega, kot načelo človeškega uma.
Z razvojem vedenjske psihologije v 20. stoletju so znanstveniki prvič lahko začeli to sposobnost tudi znanstveno preiskovati. Ameriški psiholog Edward Tolman je z opazovanjem podgan, ki so se premikale skozi labirinte, odkril, da so se naučile nekakšne navigacije in si ustvarile ‘kognitivni zemljevid’, s pomočjo katerega so si našle pot iz labirinta. Ključno vprašanje pa je ostalo, in sicer kako tak zemljevid nastane v možganih?
John O’Keefe je začel to vprašanje raziskovati v 60. letih prejšnjega stoletja z nevrofiziološkimi metodami. Tudi on je preučeval gibanje podgan, vendar je takrat tehnologija že omogočala zaznavanje možganskih signalov v različnih živčnih celicah. Na ta način je zaznal signale, ki so se aktivirali v predelu možganov, imenovanem hipokampus, medtem ko se je podgana prosto gibala v prostoru. Z bolj natančnim opazovanjem je odkril, da so se v možganih aktivirale specifične možganske celice glede na to, kjer v prostoru se je podgana nahajala. Te celice je poimenoval »mestne celice« saj so bile povezane s točno določenim mestom v prostoru. Dokazal je tudi, da se celice niso aktivirale samo zaradi signalov iz oči, ampak so pravzaprav gradile notranji načrt okolja podgane. O’Keefe je s svojimi spoznanji ugotovil, da hipokampus lahko generira številne takšne načrte v različnih okoljih. Na ta način je lahko spomin na neko okolje shranjen kot kombinacija celične dejavnosti v hipokampusu.
Toda, to je bil le en del odgovora na vprašanje o nastajanju možganskih zemljevidov okolja. Drugi del sta skoraj štiri desetletja kasneje odkrila May-Britt in Edvard Moser. Leta 2005 sta izvajala poskuse, s katerimi sta želela točno kartirati prostorsko delovanje v hipokampusu podgan, ko sta odkrila nenavadno delovanje v bližnjem delu možganov, imenovanem entorialni korteks. V tem predelu možganov so se določene celice aktivirale, ko se je podgana premaknila mimo več točk, postavljenih v šesterokotnik. Vsaka od teh celic se je aktivirala v točno določenem edinstvenem zaporedju, ki predstavlja koordinatni sistem v možganih. Te celice sta poimenovala »mrežne celice«, ker se z njihovim delovanjem v možganih ustvari koordinatna mreža prostora, ki omogoča prostorsko navigacijo. Skupaj z drugimi celicami v hipokampusu, ki zaznavajo položaj glave podgane in robove prostora, mrežne celice sestavljajo mrežo, ki deluje kot notranji GPS.
Kasnejše raziskave s tehnologijo slikanja aktivnosti možganov so potrdile prisotnih obeh tipov celic tudi v človeških možganih, in tako smo končno dobili odgovor na vprašanje, kako se znajdemo v prostoru. Vendar pa takšna odkritja pomenijo več, kot samo poglobitev znanja o našem telesu. Pomagajo nam razložiti tudi nekatere bolezni, na primer Alzheimerjevo bolezen, ki pogosto prizadene hipokampus že v zgodnji fazi, kar posledično razloži, zakaj se pacienti s to boleznijo pogosto izgubijo ali ne prepoznajo svojega okolja.
Znanje, ki so ga pridobili Nobelovi nagrajenci, bi morda nekoč lahko pripomoglo k boljšemu razumevanju mehanizmov te bolezni in morebitnem razvoju zdravil ali postopkov zdravljenja. Njihova odkritja predstavljajo tudi velik preskok v našem razumevanju delovanja specializiranih celic v možganih, kar odpira nove možnosti raziskovanja drugih kompleksnih umskih sposobnosti, kot so spomin, razmišljanje in načrtovanje, ki prav tako uporabljajo skupine specializiranih celic v naših možganih.
Vir: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/