W środowisku naukowym nikt nie miał wątpliwości, że nagroda ta prędzej czy później trafi do tych konkretnych naukowców. Nikt się jednak nie spodziewał, że nastąpi to tak szybko, szczególnie że odkrycia Edwarda i May-Britt Moserów miały miejsce na początku tego wieku. Prace prof. Johna O’Keefe’a to już klasyka — pochodzą z lat 70. ubiegłego stulecia. Niezwykle ciekawe jest to, że od lat 70. do początku XXI wieku nie udało się dokonać w tym obszarze dużego przełomu, pomimo wielu prac badawczych. To właśnie odkrycie przez Edwarda i May-Britt Moserów komórek siatkowych, dokonane w Instytucie w Trondheim, pozwoliło na uzupełnienie tego obrazu, który wcześniej naszkicowany został przez prof. Johna O’Keefe’a. 

Jak zatem funkcjonuje ssaczy GPS?

Najłatwiej wyobrazić sobie działanie wewnętrznego lokalizatora widząc przebieg eksperymentu, podczas którego są rejestrowane jego właściwości. Zazwyczaj eksperymenty tego typu realizowane są w polach badawczych o powierzchni 1 mkw., w których bez większego problemu można w zapisie dostrzec geometryczne właściwości komórek siatki czy komórek miejsca. Działanie ssaczego GPS-u bazuje na istniejących w pewnym obszarze mózgu komórkach nerwowych potrafiących odmierzać i odliczać przestrzeń. Oznacza to, że neuron, który jest nieaktywny i cichy, w pewnych określonych punktach generuje potencjał czynnościowy, innymi słowy jest aktywowany. Miejsca aktywowania komórek nie są przypadkowe: kiedy zwierzę eksploruje obszar, w jakim się znajduje, to komórki te odzywają się wyłącznie w określonych punktach. Otrzymany w ten sposób obraz tworzy piękny, modelowy, heksagonalny wzór aktywności — siatkę (grid cell). 

Komórki miejsca odkryte przez prof. Johna O’Keefe’a poznano na podstawie analizy aktywacji neuronów znajdujących się w hipokampie. W tym przypadku, każdy z neuronów „odzywał się” tylko w jednym, ściśle określonym miejscu, stanowiąc element „mapy” przestrzeni. Okazuje się ponadto, że zwierzę wypuszczone w trakcie eksperymentu na nowy teren, dopiero po pewnym czasie uruchamia tzw. komórki miejsca, które pozwalają zwierzęciu mapować teren.

Jak odkrycie to może znaleźć zastosowanie w naukach medycznych?

Odkrycie to ukazuje nam szyfr kodowania rzeczywistości — dowiadujemy się, jak określony behawior wpływa na aktywność określonych komórek. Najbardziej oczywistym przykładem zastosowania tych odkryć w medycynie wydają się wszystkie choroby neurodegeneracyjne, a w szczególności choroba Alzheimera. Zaobserwowano bowiem, że jednym z pierwszych widocznych i najbardziej charakterystycznych objawów tej choroby obserwowanych u pacjentów jest dezorientacja przestrzenna. Okazuje się, że komórki nerwowe w korze śródwęchowej (czyli tam, gdzie znajdują się komórki siatkowe) i w hipokampie (gdzie znajdują się komórki miejsca) są jednymi z pierwszych, które ulegają neurodegeneracji. Niemniej jednak samo to odkrycie nie tworzy podstaw do interwencji terapeutycznej — ono wyjaśnia mechanizm działania ssaczego mózgu. 

W tym przypadku mamy więc do czynienia z badaniami o charakterze podstawowym…

Tak. Należy podkreślić jednak, że odkrycie to ma kolosalne znaczenie, kiedy zaczniemy analizować wszystkie dysfunkcje mózgowe. Klasycznym przypadkiem może być schizofrenia, w której występuje pewna nierównowaga w funkcjonowaniu mechanizmów. Jeśli one właściwie działają, dają wspólnie koherentny i spójny obraz rzeczywistości. W schizofrenii obraz ten jest niespójny, a połączenie różnorodnych bodźców jest nieprawidłowe. W efekcie dochodzi do patologii we wzorcu aktywności neuronów. Zatem pokazując, że prawidłowy i zdiagnozowany przez nas wzorzec aktywności neuronów przekłada się na określony behawior, uzyskujemy podstawę do przypuszczenia, że uda się to nam przełożyć na szereg innych sytuacji zarówno fizjologicznych, jak i patologicznych.

Są to dobre podstawy do dalszych poszukiwań metod terapeutycznych i diagnostycznych.

Pracował pan z dwójką tegorocznych noblistów, małżeństwem Moserów. Co mógłby pan powiedzieć o współpracy z tak utytułowanymi naukowcami w Instytucie w Trondheim?

Edward i May-Britt Moserowie są ewenementem, choć zdają się zachowywać jak zwykli, niczym niewyróżniający się ludzie. To naukowcy, którzy idealnie wykorzystali swój talent, swoje umiejętności i swój czas. Jednocześnie trafili na bardzo korzystny grunt — pracowali z najlepszymi w tej dziedzinie, mieli fenomenalnych mentorów, świetnie dobrali sobie grupę współpracowników oraz — co istotne — mogli skorzystać z bardzo hojnego finansowania, nie do porównania z jakimkolwiek innym dostępnym obecnie w Europie. Faktem jest, że jako naukowcy byli oni niezwykle skupieni na problemie badawczym, który jasno i precyzyjnie zdefiniowali. Prowadząc swoje badania wiedzieli, co jest dla nich głównym celem. Należy również podkreślić, że są osobami o wyjątkowo wysokim poczuciu etyki zawodowej, uczciwości, sumienności i staranności. Te wysokie standardy etyczne przekładają się na wysokie standardy bioetyczne, co przy pracy na modelach zwierzęcych, które są dla wielu osób bardzo kontrowersyjne, jest niezwykle ważne. Wiele osób nie zdaje sobie sprawy, jak ważna to kwestia dla osiągnięcia wysokiej jakości wyników badawczych.

Czy Instytut Biologii Doświadczalnej im. Nenckiego będzie kontynuować współpracę z norweskimi noblistami?

Obecnie wróciłem do Polski z odbytego w Trond-heim stażu i złożyłem do NCN projekt grantu, który ma być kontynuacją i rozwinięciem prac realizowanych przeze mnie w Norwegii. Chcę iść we własnym kierunku badawczym, który „odpączkował” od prac realizowanych w Trondheim. Obecnie w instytucie wdrażamy technikę stosowaną przez Edwarda i May-Britt Moserów, tj. rejestrację aktywności pojedynczych neuronów in vivo. Aktualnie zainstalowaliśmy system do monitorowania aktywności pojedynczych neuronów u szczurów. Pierwsze zwierzę udało się nam zaimplantować pod koniec września. Moje badania będą znajdować się jednak nadal w głównym nurcie, gdyż docelowo chcę rejestrować aktywność komórek miejsca, czyli tych odkrytych przez Johna O’Keefe’a, i jednocześnie próbować modulacji ich właściwości poprzez obszar kory retrosplenialnej, w której znajdują się komórki będące naszym wewnętrznym kompasem. Będę chciał sprawdzić, jak ślad pamięci zapisywany w korze retrosplenialnej koreluje z właściwościami komórek miejsca ulokowanymi w hipokampie.