2026 թվականի ֆիզիոլոգիայի և բժշկության Նոբելյան մրցանակը նշել է ոչ թե մեկ առանձին հայտնագործություն, այլ հետազոտությունների հաջորդականություն

2026 թվականի ֆիզիոլոգիայի և բժշկության Նոբելյան մրցանակը շնորհվել է ոչ թե մեկ առանձին հայտնագործության, այլ հետազոտությունների մի շարքի, որը սկսվել էր լույսի նկատմամբ ջրիմուռների արձագանքի ուսումնասիրությամբ և ի վերջո հանգեցրել նեյրոնների ակտ

Հիշեցնենք, որ 2026 թվականի ֆիզիոլոգիայի և բժշկության Նոբելյան մրցանակ են ստացել ամերիկացի նեյրոկենսաբան Կարլ Դեյսերոթը և գերմանացի գիտնականներ Պետեր Հեգեմանը և Գեորգ Նագելը: Նոբելյան կոմիտեն նշել է նրանց հայտնագործությունները լույսի նկատմամբ զգայուն իոնային անցուղիների և օպտոգենետիկայի բնագավառում. մեթոդ, որը գիտնականներին հնարավորություն տվեց լույսի միջոցով կառավարել առանձին նյարդային բջիջների ակտիվությունը

իվությունը կառավարելու գործիքի ստեղծմանը: Օպտոգենետիկան գիտնականներին հնարավորություն ընձեռեց շատ ավելի ճշգրիտ ուսումնասիրել ուղեղի աշխատանքի մեխանիզմները և դարձավ ժամանակակից նեյրոկենսաբանության առանցքային մեթոդներից մեկը, գրում է BBC-ն:

Հիշեցնենք, որ 2026 թվականի ֆիզիոլոգիայի և բժշկության Նոբելյան մրցանակ են ստացել ամերիկացի նեյրոկենսաբան Կարլ Դեյսերոթը և գերմանացի գիտնականներ Պետեր Հեգեմանը և Գեորգ Նագելը: Նոբելյան կոմիտեն նշել է նրանց հայտնագործությունները լույսի նկատմամբ զգայուն իոնային անցուղիների և օպտոգենետիկայի բնագավառում. մեթոդ, որը գիտնականներին հնարավորություն տվեց լույսի միջոցով կառավարել առանձին նյարդային բջիջների ակտիվությունը:

Օպտոգենետիկայի մշակումը կարևոր փուլ դարձավ ուղեղի հետազոտության գործում: Մեթոդը հնարավորություն է տալիս ոչ սոսկ հետևել նեյրոնների աշխատանքին, այլ ընտրողաբար միացնել կամ ճնշել դրանց ակտիվությունը անմիջապես կենդանի նյարդային համակարգում: Դրա շնորհիվ հետազոտողները նոր գործիք ստացան՝ ուսումնասիրելու համար, թե ինչպես են ձևավորվում հիշողությունները, հույզերը և վարքագիծը, ինչպես նաև նյարդային որ շղթաները կարող են կապված լինել նյարդաբանական և հոգեկան հիվանդությունների հետ:

Ջրիմուռներից մինչև նեյրոնների կառավարում

Դեռևս XX դարում գիտնականները փորձում էին պարզել, թե ուղեղի որ հատվածներն են պատասխանատու օրգանիզմի տարբեր գործառույթների համար: Այնուամենայնիվ, գոյություն ունեցող մեթոդները հիմնականում հնարավորություն էին տալիս հայտնաբերել կապն ուղեղի որոշակի շրջանների ակտիվության և վարքագծի միջև, սակայն ոչ միշտ էին հնարավորություն ընձեռում ապացուցել պատճառահետևանքային կապը:

Իրավիճակը փոխվեց միաբջջ օրգանիզմներում հայտնաբերված լույսի նկատմամբ զգայուն սպիտակուցների հետազոտությունների շնորհիվ:

Պետեր Հեգեմանն ուսումնասիրում էր միաբջջ կանաչ ջրիմուռ Chlamydomonas-ը, որն ընդունակ է շարժվել դեպի լույսի աղբյուրը: Գիտնականին հետաքրքրել է, թե ինչպես է օրգանիզմն ընկալում լույսը և այս ազդանշանը վերածում շարժման:

2000-ականների սկզբին Հեգեմանը Գեորգ Նագելի հետ համատեղ հետազոտել է մի հատուկ սպիտակուց, որը ստացել է կանալռոդոպսին անվանումը: Այն գտնվում է բջջային թաղանթում և լույսի նկատմամբ զգայուն իոնային անցուղու գործառույթ է իրականացնում:

Երբ սպիտակուցի վրա ազդում է կապույտ լույսը, անցուղին բացվում է, և դրա միջով բջջի ներս են սկսում անցնել լիցքավորված մասնիկներ՝ իոններ: Դա փոխում է բջջի էլեկտրական վիճակը և հնարավորություն տալիս փոխանցել ազդանշանը:

Հետազոտողները հայտնաբերել են կանալռոդոպսինի սկզբունքորեն կարևոր հատկությունը. եթե համապատասխան գենը տեղափոխվի մեկ այլ բջիջ, այն ևս ձեռք է բերում լույսին արձագանքելու ունակություն: Դա հնարավորություն էր բացում օգտագործել լույսի նկատմամբ զգայուն սպիտակուցները ոչ միայն ջրիմուռների ուսումնասիրության, այլև այլ տեսակի բջիջների կառավարման համար:

Ինչպես լույսը սովորեց միացնել նեյրոնները

Հաջորդ վճռական քայլն արեց Կարլ Դեյսերոթը: Նրա թիմը տեղափոխեց կանալռոդոպսինի գենը առնետների նյարդային բջիջների մեջ:

2005 թվականին գիտնականները ցույց տվեցին, որ նման նեյրոնների վրա կապույտ լույսի ազդեցությունը կարող է գործարկել նյարդային ազդանշան: Այլ կերպ ասած՝ հետազոտողները հնարավորություն ստացան կառավարել նյարդային բջիջների էլեկտրական ակտիվությունը՝ ավանդական էլեկտրական կամ քիմիական խթանման փոխարեն լույս օգտագործելով:

2007 թվականին Դեյսերոթին հաջողվեց ցուցադրել այդ մոտեցման աշխատանքն անմիջապես կենդանի մկների ուղեղում:

Այդպես ձևավորվեց օպտոգենետիկան՝ տեխնոլոգիա, որը միավորում է գենետիկական մեթոդները և լույսի ազդեցությունը՝ որոշակի բջիջների ակտիվությունը կառավարելու համար:

Մեթոդի գլխավոր առավելությունը բարձր ճշգրտության մեջ է: Հետազոտողը կարող է ազդել նեյրոնների կոնկրետ պոպուլյացիայի վրա և գործնականում իրական ժամանակում հետևել, թե ինչպես է դրանց ակտիվության փոփոխությունն ազդում կենդանու վարքագծի վրա:

Ինչու օպտոգենետիկան փոխեց նեյրոկենսաբանությունը

Ուղեղի աշխատանքը հասկանալու համար բավարար չէ իմանալ, թե որ նեյրոններն են ակտիվ որոշակի պահին: Անհրաժեշտ է պարզել, թե կոնկրետ ինչ դեր է խաղում դրանց ակտիվությունը:

Օպտոգենետիկան թույլ տվեց մոտենալ այս հարցի պատասխանին: Դրա օգնությամբ գիտնականները կարողացան ուսումնասիրել նյարդային շղթաները, որոնք կապված են որոշակի հիշողությունների, հուզական արձագանքների և վարքագծային մոդելների ձևավորման հետ:

Մեթոդը կիրառվում է տարբեր նյարդաբանական և հոգեկան խանգարումների մեխանիզմների ուսումնասիրության ժամանակ: Այն օգնում է հետազոտել գործընթացները, որոնք կապված են, օրինակ, հիշողության խանգարումների, կախվածության և հուզական վարքագծի փոփոխությունների հետ:

Ըստ էության, օպտոգենետիկան ուղեղը վերածեց մի համակարգի, որը գիտնականները հիմնականում կարող էին միայն դիտարկել, մի համակարգի, որի առանձին տարրերը հնարավոր եղավ վերահսկվող կերպով միացնել և անջատել։

Ֆիզիոլոգիայի և բժշկության Նոբելյան կոմիտեի նախագահ Պեր Սվենինգսոնը նշել է, որ օպտոգենետիկան հնարավորություններ է բացել ուղեղի քարտեզագրման համար, որոնց մասին հետազոտողները նախկինում կարող էին միայն երազել։ Նրա կարծիքով՝ տեխնոլոգիան արմատապես փոխել է գիտնականների պատկերացումները ուղեղի աշխատանքի մասին։

Լաբորատոր գործիքից մինչև պոտենցիալ բուժում

Այսօր օպտոգենետիկան մնում է հիմնականում հետազոտական մեթոդ, սակայն գիտնականներն ուսումնասիրում են նաև այն բժշկության մեջ կիրառելու հնարավորությունները։

Ուղղություններից մեկը տեսողության վերականգնումն է տեսողության ծանր խանգարումներ ունեցող մարդկանց շրջանում։ Հետազոտողները փորձում են օգտագործել լույսի նկատմամբ զգայուն սպիտակուցները՝ ցանցաթաղանթի որոշակի բջիջները լույսին արձագանքելու ունակ դարձնելու և դրանով իսկ մասնակիորեն վերականգնելու տեսողական տեղեկատվության փոխանցումը։

Ընդ որում, օպտոգենետիկան դեռևս չի դարձել նյարդային համակարգի հիվանդությունների բուժման համընդհանուր միջոց։ Դրա կլինիկական կիրառման համար անհրաժեշտ է լուծել տեխնիկական և կենսաբանական մի շարք խնդիրներ, ներառյալ գեների անվտանգ առաքումը, անհրաժեշտ բջիջների վրա ճշգրիտ ազդեցությունը և վերահսկվող խթանման ապահովումը։

Ընդսմին, բուն սկզբունքն արդեն փոխել է փորձարարական նեյրոկենսաբանությունը։ Գիտնականները հնարավորություն են ստացել ստուգել պատճառահետևանքային կապերն անմիջապես աշխատող ուղեղում. ոչ թե պարզապես ֆիքսել, որ նեյրոնների որոշակի խումբն ակտիվ է ինչ-որ վարքագծի ժամանակ, այլ ժամանակավորապես միացնել կամ անջատել այդ բջիջները և տեսնել, թե ինչպես է փոխվում արդյունքը։

Ովքեր են ստացել Նոբելյան մրցանակը

Կարլ Դեյսերոթը ծնվել է 1971 թվականին Բոստոնում։ 1998 թվականին նա ստացել է փիլիսոփայության դոկտորի աստիճան, իսկ 2000 թվականին՝ բժշկագիտության դոկտորի աստիճան Սթենֆորդի համալսարանում։ Նա Սթենֆորդի կենսաճարտարագիտության, հոգեբուժության և վարքային գիտությունների պրոֆեսոր է և Հովարդ Հյուսի բժշկական ինստիտուտի հետազոտող է։

Պետեր Հեգեմանը ծնվել է 1954 թվականին Մյունստերում։ 1984 թվականին նա պաշտպանել է դոկտորական ատենախոսությունը Մարտինսրիդի Մաքս Պլանկի կենսաքիմիայի ինստիտուտում։ Ներկայում նա Բեռլինի Հումբոլդտի համալսարանի նեյրոկենսաբանության ավագ պրոֆեսոր է։

Գեորգ Նագելը ծնվել է 1953 թվականին Վայնգարտենում։ 1988 թվականին նա դոկտորական աստիճան է ստացել Ֆրանկֆուրտի համալսարանում։ Նագելը Վյուրցբուրգի համալսարանի բույսերի մոլեկուլային ֆիզիոլոգիայի և կենսաֆիզիկայի պրոֆեսոր է։

Նոբելյան մրցանակով նշված հայտնագործությունների հետ կապված նրանց հետազոտություններն իրականացվել են Մարտինսրիդի Մաքս Պլանկի կենսաքիմիայի ինստիտուտում։