Повідомлення про помилку

Warning: ini_set() [function.ini-set]: A session is active. You cannot change the session module's ini settings at this time in drupal_environment_initialize() (line 692 of /home/visnyk-nanu/www/includes/bootstrap.inc).

Вісник НАН України. 2015. № 1. С. 33-38. 
https://doi.org/10.15407/visn2015.01.033

ШИПШИНА Марія Сергіївна —
кандидат біологічних наук, науковий співробітник
Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України

ВЕСЕЛОВСЬКИЙ Микола Сергійович —
академік НАН України, завідувач відділу фізіології нейронних мереж
Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України

НЕЙРОННІ СИСТЕМИ ГОЛОВНОГО МОЗКУ, ЩО ЗДІЙСНЮЮТЬ НАВІГАЦІЮ У ССАВЦІВ

Нобелівську премію з фізіології та медицини 2014 року було присуджено Джону М. О’Кіфу (John M. O’Keefe), Мей-Брітт Мозер (May-Britt Moser) і Едварду Мозеру (Edvard Moser) за відкриття в головному мозку нервових клітин, відповідальних за навігацію. Результати новаторських досліджень лауреатів розширюють наші уявлення про здійснення психічних функцій у мозку, а також дозволяють глибше зрозуміти механізми обробки мозком складних когнітивних функцій і поведінки.

Ключові слова: просторові клітини, координатні нейрони, Нобелівська премія, Дж. О’Кіф, М.-Б. Мозер, Е. Мозер.

Орієнтація в просторі є однією з найскладніших функцій мозку, яка потребує інтеграції мультимодальної сенсорної інформації, виконання рухів і задіяння значних потужностей пам’яті. Досліджуючи механізми навігації щурів, Джон О’Кіф виявив у гіпокампі тварин так звані просторові клітини (place cells) – нейрони, що сигналізують про положення організму в просторі і беруть участь у запам’ятовуванні довкілля, використовуючи механізми просторової пам’яті. Мей-Брітт і Едвард Мозери знайшли у медіальній енторинальній корі клітини, названі grid-нейронами, або координатними нейронами (grid cells), що задіяні у створенні в мозку внутрішньої системи координат, важливої для навігації. Разом просторові клітини гіпокампа та координатні нейрони енторинальної кори утворюють взаємозв’язані нейронні мережі, які відіграють ключову роль у обчисленні просторових карт і вирішенні навігаційних завдань. Відкриття вчених-лауреатів демонструють, як нейронні ланцюги мозку залучено до виконання однієї з фундаментальних когнітивних функцій – навігації вищих тварин та людини [1].

Передісторія

Навігаційна здатність залежить від відчуття місцезнаходження, тобто визначення позиції тіла в просторі та відносно навколишніх об’єктів, а також від відчуття дистанції і напрямку руху. Ми використовуємо ці просторові функції під час визначення або згадування середовища для пошуку потрібного шляху.

Питання про такі фундаментальні функції мозку, як орієнтація в просторі, давно цікавили вчених. Уже в ХVIII ст. німецький філософ Іммануїл Кант (1724–1804) стверджував, що деякі психічні властивості існують незалежно від досвіду. Він визначав сприйняття місцезнаходження як одну з уроджених здатностей, через які сприймається і структурується зовнішній світ.

Уперше ідею подібного до карти відображення в мозку місцезнаходження організму висловив у 1948 р. американський експериментальний психолог Едвард Толмен (E. Tolman), досліджуючи, як тварини набувають навігаційної здатності [2]. Він припустив, що тварини можуть відчувати зв’язок між місцем знаходження і подіями, які при цьому відбуваються. Освоєння довкілля поступово приводить до утворення в мозку когнітивної карти, що дає змогу особині орієнтуватися і знаходити оптимальний шлях, тобто когнітивні карти відтворюють навколишнє середовище як «гештальт», що й дозволяє суб’єкту орієнтуватися у просторі. Теорія Толмена була альтернативою домінуючому в той час серед біхевіористів погляду, відповідно до якого складна поведінка досягається завдяки взаємодії в ланцюгах сенсорно-моторного реагування. Проте ця концепція не враховувала можливість репрезентації цих функцій у мозку і не розглядала механізми здійснення мозком складних моделей поведінки. Поява методів реєстрації клітинних сигналів у мозку тварин, які вільно рухаються у середовищі, з використанням хронічно імплантованих мікроелектродів [3] дала можливість підійти до вирішення цих питань. Повний текст (PDF)