V mozku zvířat existuje velmi zvláštní typ buněk. Tyto neurony, které se jiné neurony podobají v mnoha ohledech, se však vyznačují velmi specifickou a životně důležitou funkcí pro přežití jedince. Tyto buňky se nazývají „mřížkové buňky“ a fungují jako jakási GPS, neboť umožňují mapovat prostor, ve kterém se zvíře pohybuje. Nejenže mapují prostor, ale také čas.
Objevitelé mřížkových buněk
Jedním z jejich objevitelů je norský neurovědec Edvard Moser, který v roce 2014 získal Nobelovu cenu za medicínu spolu se svou manželkou May Britt Moser a Američanem Johnem O’Keeffem. Moser byl pozván do CosmoCaixa v Barceloně, aby přednesl přednášku s názvem „Naučeno nebo vrozeno?“ v rámci cyklu „Velcí vědci“. Na setkání dorazil v džínách a růžových sportovních teniskách a strávil čas cestou po neurovědě, aby vysvětlil, jak úžasně funguje mozek, včetně toho Donalda Trumpa.
Psychologie a neurony
„Když jsem byl studentem psychologie v osmdesátých letech, vytvořit spojení mezi neuronální aktivitou — tedy tím, co neurony dělají v mozku — a výsledky, které tradičně studovala psychologie, jako jsou myšlenky, vzpomínky, emoce nebo plány, bylo obrovskou výzvou. Existovalo obrovské rozpor mezi oběma úrovněmi,“ říká Moser. Proto on a May Britt (která se později stala jeho manželkou až do roku 2016) začali zkoumat tento „vědecky velmi stimulující“ problém a získali doktorát v neurofyziologii, pracovali s technikami, které tehdy existovaly, a které umožňovaly nepřímo vyvodit, co se dělo v neuronech souvisejících s pamětí.
Práce s neurony
„Skutečně jsme skenovali buňky v různých oblastech mozku?“ Moser reaguje: „Ano, ale šlo spíše o registraci průměrné aktivity. Tento průměr však nebyl dostačující. Mezitím jsme se seznámili s prací Johna O’Keeffa — jehož Nobelovu cenu jsme později sdíleli — který na začátku sedmdesátých let poprvé zaznamenal tzv. mírové buňky. Jsou to buňky, které se aktivují, když se zvíře nachází na určitém místě. Důležité je, že on registroval jednu neuronu za čas. To se stalo výchozím bodem našeho laboratoře na konci devadesátých let, kdy jsme také začali pracovat s daty z jednotlivých neuronů.
Paradigma v neurovědách
„Avšak v následujících letech se v neurovědách došlo k brutalnímu posunu v paradigmatu, že?“ Moser souhlasí: „Za posledních deset let došlo k opravdové explozi: nyní již nepracujeme pouze s jednou buňkou, nyní můžeme registrovat tisíce buňek současně. Víme, že kódy v mozku nejsou obsaženy v jednotlivých neuronech. Jistě, jednotlivé neurony jsou důležité, ale informace vyvstávají z jejich interakcí. Tato komplexnost dat předtím nebyla k dispozici; dnes to je možné díky novým experimentálním technikám a také existují nové způsoby analýzy a interpretace složitých datových souborů. Proto je současná neurověda velmi odlišná od neurovědy před čtyřiceti lety. Je to obor, který se vyvíjí neuvěřitelnou rychlostí.
Objev mřížkových buněk
V roce 2005 učinili objev svého života: mřížkové buňky. „Jak se rozpoznají? Jsou to neurony jako ostatní?“ Moser odpovídá: „Jak je rozpoznáváme — a tak to bylo od našeho objevu — je na základě jejich neuronální aktivity. Je to to, co nazýváme funkčním rozlišováním. Neuvidíte buňky samy o sobě.
Funkce mřížkových buněk
„A co se stane, když zvíře spí? Udržují tyto vzory aktivace?“ ptá se další. „Ano, dokonce i během spánku, snění nebo odpočinku, vzory zůstávají přítomny, byť nejsou ukotveny na konkrétním fyzickém prostředí,“ pokračuje. „Mřížkové buňky nesměňují svoji funkci: jsou vždy mřížkovými buňkami. Nejsou recyklovány ani přetvářeny na jiné typy neuronů, a dosud nebyla pozorována žádná výjimka. Existují také další třídy neuronů zapojené do orientace, jako jsou ‚buňky udávající směr hlavy‘, které kódují směr, kterým je zvíře orientováno, nikoliv vzhledem k magnetickému severu, ale na základě vnitřních referencí prostředí.
Chápání prostoru a času
„Jak mohou tyto buňky plnit tuto funkci? Jakým způsobem dokážou představovat svět a čas?“ Moser říká: „Toto jsme dlouhou dobu nechápali. Odhady začaly být jasné teprve nedávno, při práci, kterou jsme publikovali v Nature minulý rok. Co jsme objevili, je, že charakteristický hexagonální vzor těchto neuronů není něco fixního, ale dočasný průměr.“
„Vzhledem k tomu, že s časem je odpovídající aktivita proměnlivá, vnímáme ji i během spánku, což znázorňuje, jak mozek může prozkoumávat okolí i nebytím ve fyzickém prostoru,“ dodává. „To umožňuje mozku rychle a systematicky prozkoumávat prostor kolem zvířete.“
Alzheimerova choroba a mřížkové buňky
Moser poté diskutuje o tom, proč je tato část mozku zranitelná vůči Alzheimerově chorobě. „Tyto dvě oblasti jsou prvními, které nemoc postihuje, a příznaky obvykle zahrnují prostorovou dezorientaci a problémy s měřením času. Tímto způsobem se paměť, která závisí na vztahu mezi prostorem a časem, také narušuje. Proto jsou prostor, čas a paměť prvními funkcemi, které se při této nemoci zhoršují.“
A otázkou zůstává, proč Alzheimer začíná právě zde. „Nevíme to. Jistě, existují velmi specializované buňky, a zejména v laterální části, kde se zdá, že se nemoc začíná. Jsou to velmi velké neurony, které pravděpodobně mají vysoké energetické nároky, což by je mohlo učinit zranitelnějšími.“
Možnost použití protéz
Přichází otázka využitelnosti protéz pro nahrazení některých poškozených funkcí mozku. „V oblasti neuronové kódování, jako jsou pohyby, by protézy mohly být užitečné, ale u funkcí jako paměť, navigace nebo vnímání času to nestačí. Je zapotřebí podrobně pochopit vnitřní okruhy, které tyto funkce generují.“
Také uvádí, že myšlenka měsíční mentality není zcela realizovatelná: „Je nemožné provést mentální klon mozku. Když se ptáme na konkrétní systémy jako motoriku a vidění, může to být proveditelné. Zde je však základní obtíž v dosažení přesného spojení s vhodnými neurony.“
Odliv zkušeností a realita umělé inteligence
Moser shledává, že velkým problémem představuje, že mozkové spojení závisí i na zkušenostech. „Otázka se tedy stává složitější. Mozek totiž na základě interakce s prostředím generuje neuronální aktivaci, určující, jak se spoje formují a jak se posilují.“ Také poznamenává, že je náročné si představit umělou inteligenci, která by skutečně napodobila lidský mozek, protože aktuální systémy nefungují tak, že by napodobovaly mozkovou funkci, nýbrž následují statistické vzory.
