Научно-практический журнал
[О компании] Издательство 'Цитокины и воспаление' - Журнал 'Цитокины и Воспаление'

197376, Санкт-Петербург, ул. Акад. Павлова, д. 12,
Институт экспериментальной медицины РАМН
Тел.: (812) 543 52 14, +7 921 984 11 30, +7 921 909 55 49
Факс: (812) 543 52 14
E-mail:
Web: www.cytokines.ru


  


2016 год
1 номер 2 номер
3 номер 4 номер

О Журнале

Текущий год
Архив

Рубрики
Подписка

NEW Книжная полка
NEW Стол заказов

Карта сайта
Правила для авторов

Поиск

Контакты
Наши партнеры:

Русский языкEnglish language
Карта сайта Написать письмо, наши координаты

Содержание | Следующая статья | Предыдущая статья

Журнал 'Цитокины и воспаление', 2014, № 4

Подписаться на 2018 год

Заказать этот номер

Заказать эту статью в PDF

События года

Номер 4'2014

НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ ПО ФИЗИОЛОГИИ ИЛИ МЕДИЦИНЕ 2014 ГОДА

В 2014 году Нобелевская премия по физиологии или медицине присуждена Джону О’Кифу и супругам Эдварду и Мэй-Бритт Мозерам «за открытие клеток, представляющих из себя систему позиционирования в мозге» (Nobelprize.org. Nobel Media, 2014).

Достижения этих учёных внесли существенный вклад в формирование современного представления о структурно-функциональной основе отображения пространства в мозге млекопитающих, обеспечивающей чувство пространства и возможность ориентироваться в нём. Средства массовой информации, излагая широкой публике суть исследований нобелевских лауреатов, сообщают, что они открыли «внутримозговую GPS» (систему глобального позиционирования), которая позволяет нам ориентироваться в пространстве. Оценивая общечеловеческую значимость открытий О’Кифа и супругов Мозер, Нобелевский комитет заявил, что они: «разрешили проблему, которая занимала учёных и философов на протяжении столетий: каким образом мозг составляет представление об окружающем нас пространстве, и мы оказываемся способны ориентироваться в окружающей действительности» [5].

В начале 1970-х годов О’Киф, совместно со своим студентом Джонатаном Достровски, сообщил о том, что в гиппокампе крыс им обнаружены «клетки места». Так он назвал ставшие впоследствии широко известными особые нейроны, частота разрядов которых резко увеличивается (от десятых долей до десятков разрядов в секунду), когда животное перемещается через определённое место, специфичное для каждого из таких нейронов. Оказалось, что активизация клеток места не зависит от наблюдающегося в этот момент поведения животного и поступающей в мозг информации от отдельных сенсорных систем, являясь интегральным выражением положения животного в пространстве.

Открытие клеток места в начале 1970-х годов было обусловлено и предопределено достигнутым к этому времени уровнем теоретических представлений и методологической базы. В частности, уже было установлено, что гиппокамп является необходимым элементом физиологической системы, лежащей в основе декларативной памяти (памяти об индивидуальном опыте животного). Кроме того, к этому времени была разработана методика электрофизиологической регистрации активности отдельных нейронов мозга у бодрствующих и свободно передвигающихся крыс, которую использовал О’Киф. В развитие этой методики внесла существенный вклад представитель нашей страны О. С. Виноградова, которая в 1960-х годах одна из первых в мире регистрировала активность отдельных нейронов в гиппокампе бодрствующих и свободно передвигающиеся крыс.

В дальнейшем существование клеток места было неоднократно экспериментально подтверждено как самим О’Кифом, так и другими исследователями. Было установлено, что клетками места являются большинство пирамидных нейронов CA-полей гиппокампа, а также нейроны зубчатой извилины и энторинальной коры. Клетки места были обнаружены не только у крыс, но и у других млекопитающих, включая человека. Кроме того, обнаружены другие виды нервных клеток, участвующих в представлении пространства в мозге, в частности клетки положения головы [9].

Основываясь на этих открытиях О’Киф с соавторами идентифицировал систему клеток места в гиппокампе, как структурно-функциональную основу когнитивных карт, существование которых показал раннее психолог Эдвард Толман [10]. Комбинация сигналов от всей совокупности клеток места представляет собой мозговую нервную карту, отражающую особенности окружения. Эту теорию О’Киф совместно с Линн Нэйдел изложил в 1978 году в книге «Гиппокамп как когнитивная карта» – одной из основных публикаций [7]. В этой работе О’Киф и Нэйдел показали, что в гиппокампе могут существовать множество когнитивных карт, основанных на комбинации активности различных клеток места, функционирующих в различное время и в различном окружении. Основываясь на изучении свойств ансамблей клеток места О’Киф с соавторами высказал предположение, что эти ансамбли могут являться клеточным субстратом для процессов, лежащих в основе памяти. При этом когнитивные карты гиппокампа имеют отношение не только к пространственной ориентации животных, но и вообще служат материальной основой наложения нового опыта на старый и формирования их взаимосвязи.

Изучая клетки места О’Киф с соавторами обнаружил, что их свойства меняются в зависимости от положения границ окружающей среды [6]. В связи с этим он предсказал существование так называемых «клеток границы» (boundary vector cells), которые были открыты позже в субикулуме и медиальной энторинальной коре другими исследователями [4]. Они обнаружили нейроны, частота следования потенциалов действия которых зависит от расстояния до границ окружающего пространства и угла расположения тела по отношению к ним.

Следующим этапом в развитии нейрофизиологии кодирования пространства стало обнаружение физиологической основы координатной системы, используемой мозгом. Этой основой оказались так называемые «клетки решётки» (grid cells), обнаруженные Эдвардом и Мэй-Брит Мозерами с коллегами в медиальной части энторинальной коры (участка коры, прилежащего к гиппокампу) [2, 3]. Клетки решётки – это нейроны, частота следования потенциалов действия которых резко увеличивается каждый раз, когда голова животного попадает в определённые точки, являющиеся узлами воображаемой мозаичной сети равносторонних треугольников. Клетки решётки различаются между собой по параметрам кодируемых ими решёток: положению решётки относительно границ пространства (смещение), метрическим размерам ячеек решётки (расстояние между точками-узлами) и углу поворота решётки относительно других решёток и границ пространства.

В дальнейшем клетки решётки, как и клетки места, были найдены не только у крыс, но и у других млекопитающих, включая человека.

Участвуя в дальнейшем развитии теории представления пространства в мозге супруги Мозер указали на существование особого типа клеток решётки, – объединительных (conjunctive cells) [8]. Объединительные клетки – это нейроны III и V слоя медиальной энторинальной коры, которые объединяя информацию, поступающую от клеток решётки и клеток направления головы, обладают свойствами и того и другого типа клеток. Основываясь на этом открытии авторы пришли к выводу, что медиальная энторинальная кора является центром мозговой сети пространственной навигации, выполняя роль единой координатной системы. Эта система осуществляет представление о положении тела животного на основании интеграции сигналов о пространственном положении, направлении и скорости передвижения, поступающих от клеток решётки и клеток положения головы данной и других структур мозга.

Значимость открытий О’Кифа и супругов Мозер для науки Нобелевский комитет сформулировал так: «Открытие мозговой системы позиционирования представляет собой парадигмальный сдвиг в нашем понимании того, как специализированные клетки, работая вместе, осуществляют высшие функции мозга. Оно показало нам новые перспективы понимания наших когнитивных процессов, таких как память, мышление, планирование»[5].

Теория, основанная на открытиях О’Кифа и супругов Мозер, в перспективе может оказать большое влияние на развитие медицины. Считается, что повреждение мозговой системы представления пространства может вносить существенный вклад в патогенез и клиническую картину нейродегенеративных заболеваний, при которых патологический процесс затрагивает гиппокамп и энторинальную кору, в первую очередь – болезни Альцгеймера. Это предположение основано, в частности, на данных, полученных с участием Джона О’Кифа при моделировании болезни Альцгеймера у крыс [1].

Краткие биографические сведения:

Джон О’Киф

Джон О’Киф родился 18.11.1939 г. в Нью-Йорке (США) в семье ирландских иммигрантов. Гражданин США и Великобритании. Получил высшее образование в Regis High School и Городском колледже Нью-Йорка (City College of New York), которые окончил со степенью бакалавра искусств. Далее обучался в отделе психологии Дональда Хебба в университете Макгилла (Монреаль, Канада), где в 1964 г. получил степень магистра искусств, а в 1967 г. – доктора наук по физиологической психологии. Постдокторантуру прошёл в Университетском колледже Лондона. Продолжая работать в Университетском колледже, в 1987 г. перешёл на должность профессора когнитивных нейронаук. В момент присуждения премии и в настоящее время является директором Sainsbury Wellcome Centre in Neural Circuits and Behaviour в Университетском колледже Лондона. Джон О’Киф – член Лондонского королевского общества по развитию знаний о природе, академии медицинских наук Великобритании. Помимо Нобелевской премии Джон О’Киф удостоен многих других престижных премий и наград.

Мэй-Брит Мозер

Мэй-Брит Мозер родилась 4.01.1963 г. в Фоснаваге, Норвегия. В 1990 г. получила степень по психологии, а в 1995 г. – степень доктора наук по нейрофизиологии в университете Осло. Постдокторантуру прошла в лаборатории Ричарда Морриса в Центре нейронаук Эдинбургского университета и в лаборатории Джона О’Кифа в Университетском колледже Лондона. В 1996 г. поступила на должность доцента (associate professor) биологической психологии в Норвежском институте науки и технологии (Тронхейм). В 2000 г. перешла на должность профессора нейронауки. Является одним из директоров-учредителей Центра биологии памяти в Норвежском институте науки и технологии (с 2002 г.) и Института системной нейронауки им. Кавли (с 2007 г.). В момент присуждения премии и в настоящее время работает в Норвежском институте науки и технологии. Мей-Бритт Мозер является членом Королевского общества наук и литературы Норвегии, Норвежской академии наук и литературы, Норвежской академии технологических наук.

Эдвард Мозер

Эдвард Мозер родился 27.04.1962 г. в Олесунне, Норвегия. В 1990 г. закончил Университет Осло по специальности «математика, статистика, программирование, нейробиология». 1990 г. – кандидат психологических наук (Университет Осло). 1991 – 1994 – аспирантура в Норвежском научно-исследовательском совете под руководством Пера Андерсена. 1995 г. – доктор философии по нейрофизиологии (Университет Осло). 1994 – 1996 г. – постдокторантура в лаборатории Ричарда Морриса в Центре нейронаук Эдинбургского университета и в лаборатории Джона О’Кифа в Университетском колледже Лондона. В 1996 г.у занял должность доцента (associate professor) биологической психологии в Норвежском институте науки и технологии (Тронхейм). В 1998 г. перешёл на должность профессора по биологической психологии и нейронауки в Норвежском институте науки и технологии. Один из основателей и директоров Центра биологии памяти в Норвежском институте науки и технологии (с 2002 г.) и Института системной нейронауки им. Кавли (с 2007 г.). С 2003 г. – член Королевского общества наук и литературы Норвегии. С 2004 г. – член Норвежской академии наук и литературы. Женат на Мэй-Брит Мозер. Имеет двоих детей, родившихся в 1991 и 1995 гг. Член редколлегии нескольких ведущих журналов, среди которых Science, J. Neuroscience, Neuroscience, Hippocampus.

Фотографии взяты с сайта Нобелевского комитета http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2014

Литература

  1. Cacucci F., Yi M., Wills T.J., Chapman P., O’Keefe J. Place cell firing correlates with memory deficits and amyloid plaque burden in Tg2576 Alzheimer mouse model // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. Vol. 105. № 22. P. 7863–7868.. 2008 Jun 3;105(22)

  2. Fyhn M., Molden S., Witter M.P., Moser E.I., Moser M.-B. Spatial representation in the entorhinal cortex // Science. 2004. Vol. 305. № 5688. P. 1258–1264.

  3. Hafting T., Fyhn M., Molden S., Moser M.-B., Moser E.I. Microstructure of a spatial map in the entorhinal cortex // Nature. 2005. Vol. 436. № 7052. P. 801–806.

  4. Lever C., Burton S., Jeewajee A., O’Keefe J., Burgess N. Boundary vector cells in the subiculum of the hippocampal formation // J. Neurosci. 2009. Vol. 29. № 31. P. 9771–9777.

  5. Nobelprize.org. Nobel Media. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2014.

  6. O’Keefe J., Burgess N. Geometric determinants of the place fields of hippocampal neurons // Nature. 1996. Vol. 381. № 6581.

  7. O’Keefe J., Nadel L. The hippocampus as a cognitive map // Behav. Brain Sci. 1978. Vol. 2. P. 487–533.

  8. Sargolini F., Fyhn M., Hafting T., McNaughton B.L., Witter M.P., Moser M.-B., Moser E.I. Conjunctive representation of position, direction, and velocity in entorhinal cortex // Science. 2006. Vol. 312. № 5774. P. 758–762.

  9. Taube J.S., Muller R.U., Ranck J.B. Head-direction cells recorded from the postsubiculum in freely moving rats. I. Description and quantitative analysis // J. Neurosci. 1990. Vol. 10. № 2. P. 420–435.

  10. Tolman E.C. Cognitive maps in rats and men // Psychol. Rev. 1948. Vol. 55. P. 189–208.

В.М. Клименко, В.Н. Мухин, К.И. Павлов

Институт экспериментальной медицины, Санкт-Петербург

Copyright © Nobel Media AB 2014

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2014/may-britt-moser-photo.html

7 декабря 2014 года.

Нобелевские лауреаты 2014 года по медицине и физиологии на сцене лекционного комплекса Aula Medica Каролинского института Стокгольма во время вручения им Нобелевской премии: Джон О’Киф, Мэй-Бритт Мозер и Эдвард Мозер.

Читайте статью целиком
в печатной версии журнала
!

Содержание | Следующая статья | Предыдущая статья

Подпишитесь на журнал "Цитокины и Воспаление" он-лайн!


Начата подписка на 2018 год!

Обновление на книжной полке: компакт-диск Цитокины и воспаление, 2008 год.

© 2002-2017 Цитокины и Воспаление