Kuidas töötab meie aju GPS ehk Miks osa inimesi orienteerub teistest halvemini
Tänavune Nobeli meditsiinipreemia anti kolmele neuroteadlasele, kes tegid kindlaks orienteerumist võimaldavate närvirakkude olemasolu. Nende avastused aitavad muu hulgas selgitada, kuidas töötab inimese ruumitaju, miks Londoni taksojuhtide aju teiste inimeste omast erineb ja miks Alzheimeri tõvega patsientidel tekivad kõigepealt just asukohahäired.
Mainekas Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhind läks tänavu jagamisele. Preemiast poole ehk kaheksa miljonit Rootsi krooni (882 252 eurot) sai Londoni ülikooli neuroteadlane John O’Keefe koharakkude avastamise eest.
O’Keefe uuris 1970-ndatel rottide orienteerumist ja leidis, et kui rott oli labürindis kindla koha peal, aktiveerus tema ajus kindel rakk. Kui loom muutis asukohta, aktiveerus juba järgmine osa rakke ja nii edasi. Selle põhjal mõistis teadlane, et järelikult saab rott tänu neile rakkudele aru, kus ta ruumis asub, ja need moodustavad n-ö ruumi kaardi. Seetõttu said rakud, mis asuvad aju oimusagaras hipokampuses, koharakkude nime.
Ehkki O’Keefe’i avastus pärineb juba 1970-ndatest, otsustati seda premeerida alles nüüd. See pole aga Nobeli preemiate puhul erakordne. O’Keefe meenutas, et 1970. aastatel suhtuti tema leitusse skeptiliselt. „Inimesed ei uskunud, et saame minna ajusügavustesse ja leida asju, mis reageerivad väliskeskkonnale. Nüüdseks on see teadusvaldkond aga õitsele puhkenud,” tõdes teadlane.
Tal on õigus, sest ligi kolm kümnendit hiljem täitis O’Keefe’i juures õppinud ja töötanud Norra teadlastest abielupaar inimese GPS-i mõistatuse teise osa, mille eest kuulutati nad tänavu Nobeli preemia teise poole vääriliseks.
Trondheimi teadus- ja tehnoloogiaülikooli neuroteadlased May-Britt Moser ja Edvard Moser avastasid 2005. aastal samuti rotte uurides ajust teist tüüpi võrerakud. Kui koharakud aitavad ajul mõista, kus asume, siis võrerakud loovad nende vahel ühenduse ehk teisisõnu võimaldavad aru saada, kuidas ühest punktist teise pääseda. Need närvirakud on samuti oimusagaras, mandeltuuma kõrval asuvas entorinaalses ajukoores, kust see ajukoore osa edastab signaale hipokampusele.
Piltlikult öeldes moodustavad need kahte tüüpi rakud ajus navigatsioonisüsteemi. Teadlased uskusid seni, et loomadel ja inimestel esineb mingisugune GPS-i moodi funktsioon, aga nüüd on see ka tõendatud. Katseid tehti küll rottidega, aga nende rakud on inimeste omadega väga sarnaselt üles ehitatud ja töötavad põhimõtteliselt samamoodi.
Aju tegeleb ruumiga
„Tegu on kindlasti fundamentaalse avastusega, sest see näitab, et meie aju on võimeline meid ümbritseva ruumiga aktiivselt tegelema, seda oma mälus säilitama ja selle järgi orienteeruma ning leidma tee punktist A punkti B. Teadlased näitasidki ära need spetsiaalsed rakud ajus,” selgitas Tartu ülikooli inimese füsioloogia professor Eero Vasar.
Tema sõnul toimivad ruumilist infot talletavad ja töötlevad rakud närilistel ja inimestel küllaltki samamoodi, ent erinev on see, kust info rakkudeni jõuab. Inimeste ruumilises tajus on väga oluline roll vaateväljal, sest just nägemismeele kaudu saame enamiku informatsiooni. Pimedas tegutsevatel rottidel on selleks hoopis teistsugused kanalid. Rakkude ülesehitus on aga mõlemail põhimõtteliselt sama.
„Meelte kaudu jõuab info ajus hipokampusesse ja koharakkudesse. Seal on mälutöötlemise piirkond, mida kutsutakse CA1-ks. See osa ajust vajab palju hapnikku ja tegeleb info lühiajalisest mälust pikaajalisse mällu talletamisega. Koharakud ongi need rakud, mis aitavad meil aru saada, kus asume,” selgitas Vasar.
„Samal ajal tegutsevad aga ka võrerakud, mis asuvad oimusagaras, aju entorinaalses koores ja annavad signaale ka hipokampusele. Kui koharakud ütlevad meile, kus asume, siis võrerakud aitavad orienteeruda ja leida optimaalset teekonda punktist A punkti B,” kirjeldas ta.
Võrerakkudega võib olla seotud ka Alzheimeri tõbi, sest just entorinaalses ajukoores tekivad haiguse korral esimesed kahjustused. „Seetõttu esinevadki neil haigetel orientatsiooni ja ruumitaju häired,” põhjendas Vasar.
Üldisemale küsimusele, miks osa inimesi orienteerub paremini kui teised, vastas Vasar, et selle põhjus võib peituda aju poolkerades. Ruumitaju mõjutab parem ajupoolkera, mis tegeleb rohkem loominguliste protsesside ja asjade ette kujutamisega. „Osa inimesi suudab peas ka maju valmis ehitada, nendel on nagu projektor peas, sest nad suudavadki nii detailselt asju ette kujutada,” rääkis ta.
Hea orienteerumistajuga inimestel on ka parem nägemine. „Neil on ruumiline nägemine. Kellel on sellega probleeme, on probleeme ka orienteerumisega,” selgitas Vasar.
Ruumilise mõtlemise treenimine võib isegi aju funtsioneerimist muuta. „Uuringud on näidanud, et Londoni taksojuhtidel, kes on intensiivselt tänavaid õppinud, on ajus hipokampuse tagumine osa suurenenud. Samal ajal on aga selle eesmine osa vähenenud. See näitab, et intensiivse ruumilise õppimise peale võivad muud võimed kannatada,” märkis Vasar.
Vananemise hädad
Ta täpsustas, et ajus ei ole lihtsalt ressurssi, et kõiki võimeid korraga intensiivselt arendada. „Neil on aga orienteerumine kõige tähtsam ja kogu jaks läheb sinna. Kujutage ise ette kitsaid hobuvankritele mõeldud Londoni tänavaid ja kui keeruline on seal orienteeruda.”
Vananedes aga aju enam niimoodi kohaneda ei suuda. See on ka põhjus, miks vanadel inimestel võivad tekkida orienteerumishäired. „Vanusega aju plastilisus väheneb. Kui oleme uues kohas, siis peavad võre- ja koharakud süsteemi uuesti üles ehitama. Mida vanemaks inimene saab, seda vähem paindlikum tema aju selleks on. Nii saavadki vanad inimesed hästi hakkama neis keskkondades, kus nad on harjunud olema, ent uutes kohtades võivad hätta sattuda,” selgitas Vasar.
Ruumitaju on ülioluline näiteks sportlaste jaoks, seda enam, et professionaalsed tantsijad ja sportlased sooritavad paljusid liigutusi alateadlikult ega mõtle pidevalt, kuidas on kõige õigem liikuda.
Vasara sõnul võikski neuroteadus nüüd liikuda edasi selle poole, et avastataks, missugune on inimese teadvuse ja alateadvuse suhe nii ruumis liikumise puhul kui ka laiemalt.
