GPS w naszym mózgu – Nagroda Nobla 2014

Problem orientacji w terenie interesował już starożytnych filozofów-epistemologów. W XVII i XVIII wieku uważano, że głównym źródłem informacji o naszym położeniu w trójwymiarowej przestrzeni jest wzrok – zapamiętywane są obrazy widzianych miejsc, co umożliwia nawigację. Nie wyjaśniało to przypadków dobrej orientacji w przestrzeni osób niewidomych od urodzenia (sugerowano przejmowanie funkcji wzroku przez inne zmysły).

Immanuel Kant (koniec XVIII wieku) sprzeciwiał się poglądom empirystów (m.in. John Locke, George Berkeley, David Hume), twierdząc, że decyzje o kierunkach poruszania się są podejmowane nie tylko na podstawie aktualnie odbieranych bodźców zmysłowych. Przypuszczał, że istotną rolę odgrywa również specjalny wewnętrzny system obrazowania, który działa niezależnie od warunków chwili bieżącej (czas i przestrzeń nie są zależne od wrażeń).

Od lat 30. XX wieku problemami orientacji w przestrzeni intensywnie zajmowali się liczni badacze behawioryzmu – psycholodzy i zoopsycholodzy, zainteresowani m.in. uczeniem się pokonywania labiryntów. Znaczny wkład wniósł Edward Tolman, który w roku 1948 dowodził, że w mózgu zwierząt i ludzi, którzy poznają nowy teren, powstaje jego kognitywna mapa („mózgowy plan”). Jednakże próby doświadczalnej weryfikacji tej hipotezy metodami neurobiologicznymi podjęto dopiero w latach 60. XX w., po opracowaniu metod pomiarów aktywności pojedynczych neuronów.

Dziś wiemy, że „GPS mózgu” („positioning system in the brain”, „inner GPS”) to neurobiologiczny system orientacji przestrzennej, tworzony przez neurony OUN w czasie eksploracji otoczenia za pomocą zmysłów, w którego skład wchodzą:

• „komórki miejsca” ulokowane w hipokampie,
• „komórki sieci” powstającej w korze śródwęchowej w czasie obserwacji otoczenia,
• „komórki ściany” i „kierunku głowy”.

Za wyjaśnienie budowy i działania neuronowego systemu lokalizacji przestrzennej Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny otrzymali w roku 2014 John O’Keefe, May-Britt Moser i Edvard Moser.

Jak zatem działa GPS naszego mózgu?