May-Britt Moser

Внутри передовой нейробиологической лаборатории воздух наполняет гул оборудования. Юто жестом указывает на большой голографический дисплей, где сложные нейронные пути пульсируют светом. «Это не просто карта, ребята, — объясняет Юто, его голос — низкий, взволнованный шепот. — Это самокартирование мозга, открытие, которое фундаментально изменило наше понимание навигации. Знаешь ли ты, кто помог нам найти этот невероятный внутренний GPS, Атлас?» Атлас щурится на мерцающий дисплей, на котором появляется сложный шестиугольный узор. «Я думаю, да, Юто! Это Мэй-Бритт Мозер и Эдвард Мозер? Они получили за это Нобелевскую премию!» «Именно так, Атлас! И все началось с глубокого чувства удивления, очень похожего на то, что однажды сказал Альберт Эйнштейн: «Самое прекрасное, что мы можем испытать, — это таинственное. Это источник всего истинного искусства и всей науки». Мэй-Бритт Мозер по-настоящему приняла эту тайну, раскрыв, как наш мозг знает, где мы находимся и куда мы идем».

Юто подводит их к экрану, на котором виртуальная крыса перемещается по простому квадратному вольеру, оставляя за собой след из цветных точек. «Представь, что ты маленькая мышка, Леон, ищешь свой сыр в новой комнате», — начинает Юто, указывая на экран. «Как твой мозг узнает, где ты находишься? Ну, еще в тысяча девятьсот семидесятых годах ученый по имени Джон О'Киф открыл нечто удивительное: «клетки места» в гиппокампе». Глаза Леона расширяются. «Клетки места? Они говорят тебе: «Ты здесь»?» «Именно! Когда виртуальная крыса входит в определенную часть комнаты, некоторые нейроны, эти «клетки места», загораются, как крошечные маячки. Они говорят крысе: «Это северо-западный угол!» или «Ты прямо у стены!» Но в этой головоломке не хватало одной детали».

Юто теперь делает наброски на прозрачной цифровой доске, иллюстрируя ограничения пространственных клеток. «Подумай об этом, Атлас, — предлагает Юто, рисуя несколько отдельных кругов на доске. — Пространственные клетки похожи на отдельные булавки на карте, говорящие тебе «здесь» и «здесь». Но как ты узнаешь расстояние между этими булавками? Как ты узнаешь, прошел ли ты пять шагов или пятьдесят шагов? Пространственные клетки не дают тебе ощущения масштаба или направления на большей территории». Атлас чешет затылок. «Значит, если я знаю, что «это моя комната» и «это кухня», но не знаю, как эффективно перемещаться между ними, или насколько велик дом?» «Именно! Мозгу нужен был способ измерять и поддерживать постоянное ощущение пространства, универсальная система координат, которая могла бы связать все эти «места» воедино. Это огромная проблема, которую пытались решить Мэй-Бритт и Эдвард Мозер!»

Голографический дисплей сдвигается, показывая анимированное путешествие по цифровому глобусу, останавливаясь на красивом фьордовом пейзаже с городом Тронхейм, Норвегия. «Наша история переносит нас далеко на север, в Тронхейм, Норвегия, центр научных открытий», — рассказывает Юто, указывая на живописную цифровую карту. «Именно здесь Мэй-Бритт и Эдвард Мозер основали свои исследования в Институте системной нейробиологии Кавли. Ими двигало огромное любопытство: как мозг строит свою собственную карту мира?» Леон указывает на светящееся здание на карте. «Значит, они решили найти там настоящего картографа мозга?» «Именно так! Они подозревали, что должно быть нечто большее, чем просто «клетки места». Они выдвинули гипотезу о более фундаментальной системе, нейронном чертеже, который позволяет нам понимать геометрию нашей среды. Их целью было найти нейроны, ответственные за эту внутреннюю систему координат».

Сцена переходит к подробной научной диаграмме экспериментальной установки, показывающей крысу на большой открытой арене с микроэлектродами, имплантированными в ее мозг и беспроводно подключенными к записывающему оборудованию. «Чтобы найти эту скрытую карту, Мозеры должны были напрямую слушать мозг», — объясняет Юто, обводя линии на диаграмме. «Они поместили крошечные, безвредные микроэлектроды в определенную часть мозга крысы, называемую энторинальной корой, прямо рядом с гиппокампом. Это позволило им записывать электрический шум отдельных нейронов, когда крыса исследовала широкую, открытую арену». Атлас кивает. «То есть, это как крошечные микрофоны, слушающие, как разговаривают клетки мозга?» «Именно! Крыса могла свободно бродить, гоняться за лакомствами и играть, в то время как ученые наблюдали, какие нейроны «срабатывали» и когда. Они искали любые повторяющиеся паттерны, любые признаки последовательного пространственного кода, выходящего за рамки простого «нахождения здесь»».

На экране теперь отображаются поразительные результаты: яркий, светящийся гексагональный сетчатый узор, возникающий из записанной нейронной активности по мере движения крысы. «И затем они увидели это — узор, который никто не предсказывал, настоящий момент озарения!» — восклицает Юто, проводя пальцем по замысловатому рисунку на экране. «По мере того как крыса исследовала пространство, определённые нейроны в энторинальной коре срабатывали не только в одном месте, но в нескольких, равноудалённых точках, образуя идеальную гексагональную решётку! Их назвали «решётчатыми клетками»». Леон ахает. «Как соты! Значит, у мозга есть своя невидимая миллиметровка?» «Да, Леон, именно так! Каждая решётчатая клетка срабатывает в разных точках пространства, и когда вы объединяете многие из них, они создают захватывающую, геометрически точную карту окружающей среды. Это была недостающая часть — встроенная система координат мозга!»

Юто теперь использует сложную интерактивную симуляцию, демонстрирующую, как несколько ячеек сетки объединяются для создания когерентной пространственной карты. «Представьте, что отдельные ячейки сетки похожи на крошечные линейки или компасы, каждая со своим «масштабом» или «ориентацией», — объясняет Юто, манипулируя симуляцией. — Одна ячейка может срабатывать каждые пять шагов в определённом направлении, другая — каждые десять шагов в другом направлении. Но когда эти ячейки сетки работают вместе, их гексагональные узоры накладываются друг на друга, создавая сверхточную карту, которая сообщает мозгу, где именно он находится в окружающей среде, как далеко он продвинулся и в каком направлении». Атлас задумчиво смотрит. «То есть это не просто «вы здесь», а «вы точно здесь на карте, и вы можете добраться туда, следуя этим координатам»?» «В точку! Эта система ячеек сетки действует как ментальный GPS, позволяя нам ориентироваться в новых местах, запоминать маршруты и формировать ментальные карты нашего окружения. Это элегантное, универсальное решение для пространственного понимания».

Изображение меняется на сравнение активности здорового мозга и мозга пациента с болезнью Альцгеймера, подчеркивая ухудшение работы системы координатных нейронов. «Это открытие было не просто увлекательным; оно имеет глубокие последствия для понимания здоровья человека», — говорит Юто, указывая на снимок мозга слева, демонстрирующий активную работу координатных нейронов. «Один из самых ранних симптомов болезни Альцгеймера — это часто дезориентация и то, что человек теряется даже в знакомой обстановке. Теперь мы понимаем, почему». Голос Атласа смягчается. «Это потому, что их координатные нейроны перестают работать?» «Именно так. Исследования показывают, что энторинальная кора, где находятся координатные нейроны, является одной из первых областей мозга, поражаемых болезнью Альцгеймера. Их внутренний GPS выходит из строя. Понимание этого механизма крайне важно для разработки новых методов лечения и диагностических инструментов для борьбы с этим разрушительным заболеванием».

Сцена переносится на праздничное изображение Май-Бритт Мозер и Эдварда Мозера, получающих Нобелевскую премию, в то время как Леон, Атлас и Юто смотрят трансляцию на экране. «Значимость работы Мозеров была неоспорима», — говорит Юто с гордой улыбкой на лице, когда на экране показывают исторический момент. «В две тысячи четырнадцатом году Май-Бритт Мозер и Эдвард Мозер, наряду с Джоном О'Кифом, были удостоены Нобелевской премии по физиологии или медицине за открытие клеток, составляющих систему позиционирования в мозге. Это был момент всемирного признания за разгадку одной из глубочайших тайн мозга». Леон возбужденно хлопает в ладоши. «Нобелевская премия за открытие мозгового GPS! Это так круто!» «Абсолютно, Леон. Их работа не просто объяснила, как мы ориентируемся; она открыла новые пути к пониманию памяти, обучения и того, как наш мозг строит наше восприятие мира. Это фундаментальная часть головоломки для всей нейронауки».

Финальная экспозиция представляет собой динамичный монтаж, иллюстрирующий широкое влияние и продолжающиеся исследования, вдохновленные открытиями Мэй-Бритт Мозер в различных областях. «Новаторская работа Мэй-Бритт Мозер продолжает вдохновлять ученых по всему миру», — заключает Юто, обводя рукой монтаж изображений. «От разработки более совершенных диагностических инструментов для неврологических расстройств до изучения того, как виртуальная реальность может восстановить навигационные способности, ее наследие стимулирует бесчисленные исследовательские усилия. Мы также изучаем, как сетчатые клетки могут быть вовлечены в абстрактное мышление, помогая нам «ориентироваться» в идеях и концепциях!» Атлас ухмыляется. «Значит, сетчатые клетки не только помогают нам найти дорогу в магазин, но и помогают нам находить новые идеи?» «Мозг, мальчики, — это самое сложное и чудесное творение Вселенной. И благодаря таким ученым, как Мэй-Бритт Мозер, мы продолжаем раскрывать его удивительные секреты, одну сетку за раз. Приключение открытий никогда по-настоящему не заканчивается».