2014年諾貝爾獎(jiǎng)生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了三位在這方面有重要突破的科學(xué)家，他們是英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院的約翰·奧基夫（johno'keefe，1939-）、挪威的梅-布里特·莫澤（may-brittmoser，1963-）和愛(ài)德華·莫澤（edvardmoser，1962-）。他們的工作揭示了大腦在定位和導(dǎo)航方面的重大秘密，著神經(jīng)生理學(xué)界發(fā)現(xiàn)了大腦中自帶的定位導(dǎo)航系統(tǒng)。

大腦是人體zui重要的也是zui神秘的器官，感知位置和導(dǎo)航的能力是大腦zui基本的功能之一，可大腦究竟是如何做到這一點(diǎn)的，長(zhǎng)期以來(lái)一直是科學(xué)家試圖搞清楚的問(wèn)題。2014年諾貝爾獎(jiǎng)生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了三位在這方面有重要突破的科學(xué)家，他們是英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院的約翰·奧基夫（johno'keefe，1939-）、挪威的梅-布里特·莫澤（may-brittmoser，1963-）和愛(ài)德華·莫澤（edvardmoser，1962-）。他們的工作揭示了大腦在定位和導(dǎo)航方面的重大秘密，著神經(jīng)生理學(xué)界發(fā)現(xiàn)了大腦中自帶的定位導(dǎo)航系統(tǒng)。

這世上有些事情看似很簡(jiǎn)單，細(xì)想一下卻可能很是深?yuàn)W，比如我們回家，我們的大腦究竟是如何做到讓我們順利地回家的？因?yàn)橐胱呋丶遥性S多需要處理的事項(xiàng)：需要知道此刻自身所在的位置，需要知道家在哪里，需要確定往哪兒走，何時(shí)拐彎，何時(shí)停下……在這個(gè)過(guò)程中，大腦是如何感知身處何地的？大腦是如何選定從一個(gè)地點(diǎn)到另一個(gè)地點(diǎn)路線的？大腦又是如何將這些信息儲(chǔ)存起來(lái)以便用于下次引路的？給人們留下了許多謎團(tuán)，一旦破了這些謎團(tuán)，也就弄清了大腦定位和導(dǎo)航的機(jī)制了。

解*個(gè)謎團(tuán)的人是奧基夫，他發(fā)現(xiàn)大腦中有一種“位置細(xì)胞”能夠在經(jīng)過(guò)某些地方時(shí)指出所在位置。那是1970年，奧基夫和他的團(tuán)隊(duì)在做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他們把電極記錄器安置在小鼠大腦的海馬體區(qū)域，然后讓小鼠在一個(gè)陌生的環(huán)境里自由行動(dòng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠的海馬體區(qū)域有一種特殊的神經(jīng)細(xì)胞會(huì)對(duì)它所在的位置產(chǎn)生選擇性興奮，比如當(dāng)小鼠靠近一個(gè)輪子，或是到達(dá)門(mén)前的位置時(shí)才會(huì)被激活。這種特殊的神經(jīng)細(xì)胞就是“位置細(xì)胞”，它以選擇性激活的方式賦予那些特定的位置以特殊的標(biāo)識(shí)，讓大腦能夠記住身體曾經(jīng)到過(guò)的那些地方，于是在小鼠的腦中形成了一幅關(guān)于周邊環(huán)境的“地圖”。

“位置細(xì)胞”的發(fā)現(xiàn)提示了一個(gè)充滿希望的研究方向，科學(xué)家們?nèi)ふ移渌?lèi)型的與導(dǎo)航相關(guān)的神經(jīng)細(xì)胞。幾年之后果然發(fā)現(xiàn)了“頭部方向細(xì)胞”，這是一種能夠識(shí)別頭部朝向的神經(jīng)細(xì)胞，它通過(guò)選擇性興奮來(lái)標(biāo)識(shí)方向。比如：當(dāng)頭部朝向東方的時(shí)候，一組細(xì)胞會(huì)興奮；而頭部轉(zhuǎn)向西方時(shí)，則是另一組細(xì)胞興奮。“頭部方向細(xì)胞”就以這樣的方式為身體指示前進(jìn)的方向。

而對(duì)于導(dǎo)航能力極為關(guān)鍵的“網(wǎng)格細(xì)胞”，其發(fā)現(xiàn)就要?dú)w功于至今已經(jīng)相濡以沫28年的莫澤夫婦了。2005年，莫澤夫婦在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在小鼠通過(guò)某一些特定位置點(diǎn)的時(shí)候與海馬體相鄰的內(nèi)嗅皮層區(qū)域的神經(jīng)細(xì)胞也會(huì)發(fā)生激活，而且這些位置點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)呈六邊形的網(wǎng)格形狀，很像中國(guó)跳棋的棋盤(pán)。可是小鼠活動(dòng)的地方并沒(méi)有六邊形存在，因此這一形狀只是小鼠大腦的產(chǎn)物。它疊加在環(huán)境背景之上，只要小鼠經(jīng)過(guò)這一六邊形上的某一點(diǎn)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的神經(jīng)細(xì)胞就會(huì)被激活。這些被激活的細(xì)胞就是網(wǎng)格細(xì)胞，它們建立起一種空間表象，起到了建立坐標(biāo)系的作用，記錄下所有在移動(dòng)中產(chǎn)生的位置信息，記錄下身體行進(jìn)通過(guò)的路徑。這樣一來(lái)，盡管小鼠在陌生的環(huán)境中來(lái)回穿行，隨意走動(dòng)，但網(wǎng)格細(xì)胞可以隨時(shí)調(diào)取提供所記錄的信息，確保它不會(huì)找不到回家的路。

奧基夫發(fā)現(xiàn)的“位置細(xì)胞”與莫澤夫婦發(fā)現(xiàn)的“網(wǎng)格細(xì)胞”一起構(gòu)成了小鼠大腦中的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，這種系統(tǒng)就像大腦內(nèi)置的“gps”能夠完成復(fù)雜的定位和導(dǎo)航任務(wù)。后來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)在包括人類(lèi)在內(nèi)的很多哺乳動(dòng)物身上發(fā)現(xiàn)了同樣的由“位置細(xì)胞”和“網(wǎng)格細(xì)胞”構(gòu)成的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，也就是說(shuō)，我們能夠順利找到回家的路同樣需要依賴我們大腦中的這套系統(tǒng)。只有借助于這個(gè)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，我們才能夠正確地了解自己所處的環(huán)境，才能夠恰當(dāng)處理自己與周?chē)矬w的關(guān)系，才能夠在復(fù)雜的環(huán)境中識(shí)別、記憶并辨別方向，才能夠具有良好的空間能力。

另外，在研究大腦的定位、導(dǎo)航機(jī)制的同時(shí)，也揭示了大腦認(rèn)知過(guò)程中的其他一些奧秘。就在研究“網(wǎng)格細(xì)胞”的時(shí)候，莫澤夫婦發(fā)現(xiàn)這些“網(wǎng)格細(xì)胞”形式豐富，形成的圖形有著大小的差異，有著方位的不同。盡管如此，它們卻具有復(fù)雜而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)模式：產(chǎn)生大小與方位相同圖形的細(xì)胞聚集在一起構(gòu)成了一個(gè)獨(dú)立單元，各個(gè)單元沿著內(nèi)嗅皮層上下方向分布，較大的位于下部，相鄰單元產(chǎn)生圖形的大小相差1.4倍，遵循著一個(gè)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)公式。這些結(jié)構(gòu)的存在似乎在提醒人們注意大腦細(xì)胞是作為一個(gè)整體來(lái)執(zhí)行認(rèn)知功能的，對(duì)于記憶與位置環(huán)境之間的關(guān)系需要進(jìn)行更為深入的研究，從而開(kāi)辟了人類(lèi)研究記憶、思考等認(rèn)知過(guò)程的新途徑。

我們的大腦有著太多的未知，因此人們對(duì)于這一領(lǐng)域的后續(xù)研究及其應(yīng)用充滿期待。比如，由于“網(wǎng)格細(xì)胞”所在的內(nèi)嗅皮層也正是阿爾茨海默綜合征患者zui先發(fā)生損害的部位之一，而病的zui初的癥狀也正是記憶喪失與無(wú)法辨識(shí)外界環(huán)境。所以人們希望通過(guò)對(duì)“網(wǎng)格細(xì)胞”深入研究，理解人類(lèi)大腦空間記憶的中樞機(jī)制，找出記憶的喪失現(xiàn)象的原因，找到預(yù)防和治療阿爾茨海默綜合征這類(lèi)腦部疾病的辦法。我們相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，科學(xué)家們對(duì)于大腦的研究成果就會(huì)直接造福于人類(lèi)社會(huì)。

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