Săptămâna aceasta, la Stockholm, Adunarea
Nobel de la Institutul Karolinska a anunţat câştigătorii Premiului Nobel pentru
fiziologie sau medicină: John O’Keefe,
alături de May-Britt Moser şi Edvard I. Moser, pentru descoperirea
celulelor care constituie un sistem cerebral de poziţionare.
În ultimele decenii, principalele mari
domenii de cercetare pentru care s-a acordat Premiul Nobel pentru fiziologie
sau medicină au fost genetica, biologia celulară şi medicina moleculară (cu
extensia câştigătorilor şi către Premiul Nobel pentru chimie) sau imunologia.
S-a spus tare şi apăsat că secolul XXI va fi secolul creierului, dar trecuseră
fix zece ani de la ultimul Premiu Nobel acordat pentru cercetări din domeniul
neuroştiinţelor (Richard Axel şi Linda Buck, pentru descoperirea receptorilor
mirosului şi a organizării sistemului olfactiv). Iată însă că anul acesta neuroştiinţele
revin în prim-plan, şi nu oricum. Descoperirea premiată se referă la un simţ
necatalogat ca atare, cu toate că îl utilizăm continuu: simţul poziţiei şi al
navigaţiei.
Conceptual, cartarea internă a mediului
înconjurător prin activitatea cerebrală a fost propusă încă din 1948, de Edward
Tolman. Substratul biologic al sistemului intern de poziţionare a început să
fie descifrat abia la sfârşitul anilor ’60, când John O’Keefe a condus o serie
de experimente asupra modului în care creierul controlează comportamentul. (În
paranteză fie spus, O’Keefe a avut o traiectorie profesională foarte
interesantă, cu o direcţie inversă celor mai mulţi cercetători de vârf, care
ajung la consacrare abia după emigrarea în centre de top din SUA. Născut la New
York din emigranţi irlandezi, el a urmat şi cursurile universitare în metropola
americană, după care a urmat un doctorat la Montreal, în Canada. De acolo însă,
a plecat la studii postdoctorale la Londra, unde lucrează şi în prezent. Din
1987, este profesor de biologie celulară la University College. Are dublă cetăţenie,
americană şi britanică.)
Prin înregistrări separate ale neuronilor
hipocampici, O’Keefe a descoperit că anumite celule se activau la momentul în
care animalul studiat ocupa un anumit loc din mediu. Mai mult, celulele în cauză
nu înregistrau o simplă activare vizuală, ci construiau o hartă internă a
mediului extern. Concluzia lui John O’Keefe a fost, în 1978, că memoria
mediului poate fi stocată sub forma unei combinaţii a neuronilor hipocampici,
pe care el i-a numit „celule de loc“. Studiile sale ulterioare (1987) au arătat
posibile funcţii în memorie ale acestor celule. Abia în primii ani ai secolului
nostru însă, cercetările aveau să arate că schimbarea mediului duce la procesul
de recartare internă a celulelor de loc, urmată de stabilizarea informaţiei
noi. Ideea de bază a rezultatelor obţinute de neurobiologul anglo-american a
fost că funcţia esenţială a celulelor de loc este crearea unei hărţi a mediului
extern, cu posibila implicare a lor şi în măsurarea unor distanţe, în anumite
condiţii.
Norvegienii May-Britt Moser şi Edvard Moser,
în cercetările pe care le-au desfăşurat la Oslo, Edinburgh şi apoi la Londra
(în laboratorul lui O’Keefe), au căutat să afle dacă activarea celulelor de loc
se poate face din afara hipocampului. În 2004, aceştia au demonstrat că, la
nivelul cortexului entorinal, structură corticală cu eferenţe hipocampice
importante, se află celule similare celulelor de loc din hipocamp. Un an mai
târziu, descoperirea celor doi a devenit mai clară, odată cu descrierea
celulelor „de caroiaj“ din cortexul entorinal. Aceste celule au un mod de
activare uimitor: neuronii în cauză se activează în mai multe locuri din mediu,
locuri care împreună formează nodurile unui caroiaj hexagonal extins, similar
unui fagure de miere. Celulele aflate în aceeaşi arie a cortexului entorinal
median se activează la distanţe şi orientări similare pe grila de cartare, dar
defazat una de cealaltă, astfel încât împreună acoperă fiecare punct din mediul
extern. Concluzia soţilor Moser a fost că aceste celule „de caroiaj“ fac parte
dintr-un sistem amplu de navigare şi de integrare a direcţiei, care ajută la măsurarea
distanţelor pe hărţile spaţiale din hipocamp.
Reţeaua internă este însă mai complexă. În
cortexul entorinal, pe lângă celulele „de caroiaj“ se găsesc şi neuroni care se
activează atunci când capul animalului priveşte într-o anumită direcţie (celule
ale direcţiei capului), dar şi neuroni activaţi de obstacolele dintr-un mediu
închis (celule de graniţă). Întreaga reţea din cortexul entorinal median
trimite proiecţii în hipocamp, către celulele de loc.
Descoperirile premiate cu Nobel anul acesta
au fost făcute la rozătoare mici, şoareci şi şobolani, dar celule cu funcţii
asemănătoare celor de loc sau de caroiaj au fost descrise la pacienţi cu
epilepsie la care s-au realizat investigaţii preoperatorii avansate. În plus,
imagistica funcţională a confirmat existenţa celulelor de caroiaj în cortexul
entorinal uman. Astfel, prezenţa la mamifere a structurii hipocampo-entorinale
sugerează faptul că sistemul funcţional de navigaţie este unul robust,
conservat evolutiv. După cum scriu Ole Kiehn şi Hans Forssberg,
profesori de neuroştiinţe la Institutul Karolinska şi membri ai Comitetului
Nobel, descoperirile celulelor de loc şi de caroiaj, cu care sunt creditaţi
John O’Keefe, May-Britt Moser şi Edvard Moser, schimbă înţelegerea modului în
care celulele specializate conlucrează la execuţia funcţiilor cognitive
superioare. Studiile asupra sistemului de navigaţie au deschis noi perspective
pentru cercetarea felului în care funcţiile cognitive sunt procesate la nivelul
creierului.
Premiul de anul acesta ajunge la opt
milioane de coroane suedeze (876.000 de euro), din care jumătate vor reveni
profesorului O’Keefe şi jumătate soţilor Moser.
Ca şi în anii trecuţi, şi în 2014, Premiul
Nobel pentru chimie are o legătură directă cu biologia celulară şi cu medicina.
Anul acesta, el a fost câştigat de Eric Betzig, Stefan Hell şi William Moerner,
pentru dezvoltarea microscopiei în fluorescenţă cu super-rezoluţie. Este,
practic, vorba de meritul de a fi dezvoltat microscopia la un nivel superior
celui la care a lăsat-o George Emil Palade, la nivelul nano. Faptul că Stefan Hell s-a născut în 1962 la Arad este doar un
bonus.
