Нобелевскую премию по медицине получили ученые, которые узнали, как люди ориентируются в пространстве. В этом году Нобелевский комитет заинтересовался вопросом: как мы ориентируемся в пространстве и почему помним дорогу домой даже в условиях неосвещенных улиц? В результате премию-2014 в сфере медицины и физиологии получили британский нейробиолог Джон О”Киф, а также норвежские исследователи Мари-Бритт и Эдвард Мозер.

Как заявляют ученые из Нобелевского института, которые и производили отбор кандидатов, проблема запоминания мест, где мы были, будоражила умы многих ученых и философов. Так, Эммануил Кант считал, что у каждого человека есть априорная карта, которая встроена в его голову и помогает ориентироваться в пространстве.

Но до 60-х годов никто точнее не мог понять, как работает эта система и насколько она важна для человека. Потому не могли и объяснить, почему больные старческой деменцией (слабоумием) или болезнью Альцгеймера на начальных стадиях первым делом начинали забывать, где они находятся, и дорогу домой. Потом уже разрушалась кратковременная память, а воспоминания не могли закрепиться в мозгу. Потому в середине века Джон О”Киф занялся этой проблемой и открыл особый отдел мозга в лимбической системе — гиппокамп. Это скопление клеток отвечает за формирование части эмоций, а также переход кратковременных воспоминаний в долгосрочную память. Тогда О”Киф экспериментировал на крысах и смог выделить части коры мозга грызуна, которые активировались, когда он был в одной части комнаты, и были спокойны в других случаях.

При этом оставалось непонятно, как мозг может формировать объемную и сферическую картину мира. Так как одного запоминания тут не достаточно. Потому в 2005 году супруги Мозер в Центре биологии памяти в Норвегии открыли тип нейронов, которые отвечали за создание пространственной системы координат. Эти нейроны назвали grid cells. Их главным предназначением было возбуждение в определенном месте пространства. В отличие от гиппокампа, эти клетки способны запомнить не только одно место, в котором они находились, но и конфигурацию мест, которые человек еще не видел.

Кроме того, гиппокамп и грид-нейроны выполняют функцию постепенной передачи воспоминаний — и не только пространственных — в долгосрочную память. Потому в ближайшее время с помощью этих открытий ученые планируют создать искусственный протез гиппокампа для млекопитающих и к 2025-му опробовать этот имплантат уже для людей, таким образом поборов большую часть недугов, которые затрагивают память.

В 2015-м, по оценкам ВООЗ, в мире в целом нужно будет потратить не менее $180 млрд для того, чтобы лечить и ухаживать за больными, которые теряют память. И это будет очень сильным ударом для мировой экономики. Тем более что взрыв рождаемости, который произошел в развитом мире в 1950-60 годах, сейчас оказывает плохую услугу ЕС и США, так как большинство людей этого поколения вплотную подошли к возрасту, когда старение мозга становится уже опасным. Потому в будущем давление на мировую экономику из-за того, что люди будут терять память к старости, только усилится.

При этом в 2012 году более 80% случаев старческого слабоумия были зафиксированы в развитых странах. На борьбу с этим недугом было потрачено только в США более $100 млрд. По данным экспериментальной клиники Мейо, при сохранении подобных темпов к 2030 году затраты на борьбу с потерей памяти и пространственной ориентации выйдут на второе место после борьбы с вирусными заболеваниями. А к 2050 могут стать первыми.

И пока лекарства по лечению деменции или болезни Альцгеймера не найдено, все более актуальной становится идея замены поврежденного блока человеческого мозга на бионический протез, который будет работать не хуже естественной части. Гиппокамп может стать первым таким мозговым протезом. В Университете Калифорнии сейчас уже разработан первый протез, который вживили в мозг обезьяны. Пока устройство в основном направленно на кодирование информации для того, чтобы она была понятной другим отделам мозга. Именно так ученые понимают основной принцип работы этого протеза. Так как исследователи пока до конца не знают, какой тип кодирования использует человеческий мозг, протез разработан в виде нейронной сети с параллельной работой. На вид это микрочип с двумя пучками электродов, один из них фиксирует возмущение нейронов мозга, когда туда поступает информация и об окружающей среде, второй служит для выведения уже закодированных данных. Ученые подчеркивают, что утерянные воспоминания пока возвратить невозможно, но искусственный гиппокамп поможет создавать новую память и ориентироваться в пространстве.

Центр перспективных разработок армии США сейчас также заинтересовался этой проблемой. Эксперты считают, что военных волнует не так болезнь Альцгеймера, как понимание кодировки, которую использует мозг для обработки памяти. В 2012-м, несмотря на падение военного бюджета США, ассигнования на эти исследования были увеличены на 15% до показателя в $200 млн в год, ведь понимание кодировки мозга поможет сделать прорыв в компьютерной технике.

Частные компании больше заинтересованы в инвестировании в мозговое протезирование. Так, в Google заявили, что готовы потратить на борьбу с Альцгеймером за следующие три года $250 млн. И значительная часть этих денег пойдет на разработку протеза для гиппокампа. Не удивительно, что в этом году Нобелевский комитет заинтересовался этой проблемой. Старение жителей развитых стран выдвигает на первый план “старческие недуги” и их лечение обходится все дороже, потому следующий медицинский прорыв может происходить именно из этой области.

Иван Морозовицкий