2014-10-08 18:21 | 心靈咖啡網編譯 | JihadQ .....................................................................................................................................................................................................
來源/Nobel Foundation
今年的諾貝爾生理學獎由科學家約翰·奧基夫及兩位挪威科學家梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤共同分享，以表彰他們在大腦定位細胞研究方面取得重大的發現。
“我們如何知道自己在哪里？我們如何從一個地方到另一個地方？我們如何在大腦中儲存信息，以便下一次能夠找到相同的路徑？”今年的諾貝爾生理學獎得主們找到了大腦中的定位系統，俗稱“內置GPS”，它除了能幫我們解決以上這些基本問題以外，還是構成高級認知能力基礎的細胞。
1971年，約翰·奧基夫發現這種定位系統的第一個組成部分，是在大腦的一個名叫“海馬”的區域中的神經細胞。他在一次老鼠實驗時發現，老鼠是在一個房間某個特定地方時，海馬中的一種細胞總是會被激活。當老鼠是在其他地方時，其他的神經細胞則被激活。所以奧基夫結論出，這些“位置細胞”形成了所在房間的地圖。
三十年后的2005年5月，梅-布里特和愛德華·莫澤發現大腦的定位系統的另一個重要組成部分。他們確定了另一種類型的神經細胞，它們被稱為“網格細胞”，即生成一個坐標系，并允許精確定位和尋路。他們后來的研究表明位置細胞和網格細胞如何使人們有可能確定位置和導航。
約翰·奧基夫，梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤的發現已經解決了一直困擾哲學家和科學家幾個世紀的一個問題 - 大腦如何生成地圖，并且如何我們能穿越復雜的地理環境？
我們如何感知周圍的環境？
位置感和導航能力是我們生存的基本能力。位置感給出了環境感知和位置。而導航時，方位感，運動感，距離感，和之前的經驗相輔相成，相互協助。
有關導航的問題吸引了很多哲學家和科學家很長一段時間。200多年前，德國哲學家康德認為，一些心理能力是生來就有的存在的知識和技能。隨著行為主義心理學在20世紀中期的發展，這些問題可以通過實驗來解決。比如愛德華·托爾曼研究老鼠穿越迷宮，發現它們可以學習如何導航，并提出了老鼠的大腦中形成了“認知地圖”可以讓它們找到出路。但根本的問題仍然在徘徊：這些地圖在大腦中是如何表征的？
約翰·奧基夫與“空間位置”
約翰·奧基夫著迷于大腦是如何控制行為和決策的問題，在60年代末期，借助神經電生理的方法研究此問題。當他記錄在房間里自由跑動的老鼠大腦中海馬區域的單個神經元信號時，奧基夫發現，當老鼠經過某個特定的地點時，某些對應的細胞就會被激活。他發現這些“位置細胞”不是僅僅記錄視覺信號的輸入，而是建立了一張周圍環境的內部地圖。由此奧基夫的結論是，通過在不同地區激活不同的位置細胞來表征，海馬能夠生成大量的地圖。因此，關于某個地點的記憶可以被儲存為一個海馬的位置細胞活性的特定組合。
梅-布里特和愛德華莫澤發現坐標體系
當梅-布里特和愛德華·莫澤在繪制老鼠在房間中移動時大腦海馬的神經連接時，在附近的一個名為內嗅皮層的大腦區域中發現了一個驚人的活動模式。當老鼠通過六角形網格的多個位置時，這塊腦區的某些細胞會被激活。這些細胞中的每個細胞都對應著某個特定的空間格局，而這些“網格細胞”則共同構建了一個能夠進行導航的坐標體系。它們連同內嗅皮層中識別方向和房間邊界的其他細胞一起，與海馬中的位置細胞一同形成了神經回路。這個神經回路構成了一個完整的定位系統，就好像一個在大腦中內置了一個GPS一般。
人腦中的“地圖”
根據最近的腦成像技術調查和對神經外科手術患者的研究，證實人腦中也存在網格細胞。比如阿爾茨海默癥的患者中，海馬和內嗅皮層會在早期階段就受到影響而失去它們的功能，導致這些患者常常會迷路以及不能識別身處的環境。所以大腦中關于定位系統的知識可能幫助我們理解這種疾病是如何影響到人們失去他們的空間記憶能力。
對大腦定位系統的發現代表著我們對大腦中特化的神經元細胞如何協同合作，并執行更高水平的認知功能有了更進一步的理解。它同時也為我們理解其他高級認知過程，諸如記憶、思維和計劃開辟了一條全新的道路。
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