2014年诺贝尔生理学或医学奖：3名科学家发现大脑定位系统

    瑞典卡罗琳医学院10月6日在斯德哥尔摩宣布，将2014年诺贝尔生理学或医学奖授予拥有美国和英国国籍的科学家约翰·奥基夫以及挪威科学家夫妇梅·布里特·莫泽和爱德华·莫泽，以表彰他们发现大脑定位系统细胞的研究。3位科学家的发现为了解记忆、思维和计划等大脑认知功能拓展了新的空间。

    发现导航细胞

    奥基夫，1931年出生，现任英国伦敦大学学院认知神经系统学教授。

    1971年，奥基夫发现一种特定神经细胞。当一只老鼠在房间的某个特定位置时，其大脑特定区域中被称之为“海马”的神经细胞总处于激活状态；当老鼠移动到其他位置时，其他神经细胞则被激活。奥基夫总结，这些“位置细胞”在大脑中形成关于房间的“地图”，而不是简单地留下视觉记录。

    大约34年后，挪威科技大学的神经系统学教授梅·布里特·莫泽和爱德华·莫泽于2005年发现另一种神经细胞。这一细胞被称作“网格细胞”，能在大脑中形成一个“坐标系统”，其原理类似卫星定位系统中的经纬度，用以帮助大脑作出更精确的定位和导航。

    “位置细胞”和“网格细胞”的有机结合形成了大脑的定位系统。

    “我们如何知道自己在哪里？我们如何从一个地方到另一个地方？我们如何在大脑中储存信息以便于下一次能够找到相同的路径？”诺贝尔奖评选委员会在声明中说，今年获奖者的研究成就展示了较高认知功能的细胞基础。他们发现了大脑的定位系统，即“内部的GPS（定位系统）”，从而使人类能够在空间中定位自我。

    位置细胞

    右图中浅灰色区域为大鼠的脑，深灰色代表海马，橘黄色示意位置细胞所分布的区域。左图为大鼠在空旷房间中的运动轨迹，其中橙色的点表示当记录到某一批位置细胞活跃时大鼠所在的位置，浅橙色圆斑表示理论上这些位置细胞的发放场。

    网格细胞

▲蓝色的“内鼻皮质”细胞形成的网格与橙色海马回细胞的反应，组成了大脑对空间定位的系统，也就是每个人独一无二的专属 GPS 系统。

    大脑定位系统

    感知位置和导航能力是最基本的大脑功能，对位置的感知能够令人知道自己所处的环境，以及自己与周围物体的关系，人类正是依靠这些空间能力才能在环境中识别、记忆并辨别方向。

    按照诺贝尔奖评选委员会的说法，奥基夫发现的“位置细胞”对于研究大脑如何创造行为具有重大影响，而莫泽夫妇发现的“网格细胞”帮助大脑划分空间，精确计算所处空间起点到目标位置的距离。

    “得益于我们的‘位置细胞’和‘网格细胞’，我们不必在每次到访一个城市时都带着地图找路，因为大脑中已经有了‘地图’，”诺贝尔奖评选委员会一名成员评价，“没有这些细胞，我们可能生存都很艰难。”

    奥基夫和莫泽夫妇的研究成果解决了困扰科学界几个世纪的难题，揭示了大脑如何创建周围空间的“地图”，如何在复杂的环境中定位路径。对大脑定位系统的认知，可能帮助我们进一步了解人类大脑空间记忆的中枢机制。

    有助治疗老年痴呆症

    脑功能障碍是最常见的残疾原因，对患者和社会都会造成重大影响，但却一直未能发现有效的预防和治愈方法。在很多脑疾病中都有空间记忆功能受损的影响。以痴呆症患者为例，其大脑海马区神经细胞和大脑内嗅皮层细胞往往在早期就受影响，导致患者迷路并无法辨认外界环境。

    因“网格细胞”研究可能有助于了解记忆产生的过程，解释人们经常依据地点回忆起事件的现象，科学界期待大脑定位系统的发现能为有关阿尔兹海默氏症（老年痴呆症）的治疗带来福音。诺贝尔奖评选委员会指出，“有关大脑定位系统的知识或许能帮助我们了解这些人所遭受的空间记忆缺失原理”。

    今年诺贝尔生理学或医学奖奖金共800万瑞典克朗（约合111万美元），奥基夫将获得奖金的一半，而莫泽夫妇将共享奖金的另一半。值得一提的是，2位挪威科学家——莫泽夫妇是第5对被授予诺贝尔奖的夫妇。