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昨天，約翰·奧基夫、梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤獲得2014年諾貝爾生理學或醫學獎。這三位科學家解決了大困惑—我們為什么會認識回家的路。值得一提的是，梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤為第五對被授予諾貝爾獎的夫婦。
諾貝爾獎評選委員會在聲明中說：“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？”今年獲獎者的研究成就展示了較高認知功能的細胞基礎。他們發現了大腦的定位系統，即“內部的GPS”，從而使人類能夠在空間中定位自我。
現代快報記者 俞月花 劉峻
我們如何找到回家的路
長久以來，人們都為一個問題所困擾，我們如何知道自己身處何處，如何找到從A到B的路線？簡單說，我們為什么如此聰明，會“認識回家的路”。
如果到了一個陌生的城市，你肯定離不開“導航儀”和地圖，其實，大腦也有一份“地圖”。南京腦科醫院神經內科副主任醫師劉衛國博士說，這三個科學家發現了大腦里存在一些“定位功能”細胞，幫助我們制作一份大腦地圖，盡快識別道路。
著名科普網站“果殼網”這樣形容大腦中存在的三種“導航細胞”：“位置細胞(Place cells)” 繪制我們所處地點的地圖，當他們經過某地時向我們指出所在位置�！邦^部方向細胞，就像一個指南針，告訴我們朝哪個方向前進。而“網格細胞(grid cells)”則通過一個類似航海中使用的經緯儀告訴我們已經行進的距離。
南京大學生命科學院研究腦神經系統的教授王建軍告訴現代快報記者，確實可以如此理解。三位獲獎者從空間定向上拿出證據，這對我們了解學習和記憶的腦機制具有重要的意義。
南京大學生命科學院研究員景鍵告訴現代快報記者，這三位獲獎科學家的研究成果就相當于發現了人腦部的GPS。他說，動物或人腦的海馬及相鄰區域有位置細胞、頭部方向細胞和網格細胞。它們共同的作用在于定位動物和人在空間的位置。當動物或人在房間或公園內走動，特定的細胞在不同的位置就會活動，就會反映出他們在什么位置。而發現這一點，對于發現動物或人怎么確定方向確定位置很重要。
劉衛國說，這些細胞通過特定的“震蕩”模式，來反映一種變化，儲存在大腦海馬區域，從而幫我們完成“GPS導航”，幫助我們認識回家的路。
人物：約翰·奧基夫
1939年出生在美國紐約，持有美國和英國國籍。目前是倫敦大學學院神經回路與行為中心主任。
關鍵詞：位置細胞
1971年，約翰·奧基夫發現大腦的海馬體里有一種神經細胞，當實驗鼠在房間內的某一特定位置時，一部分這種細胞總是顯示激活狀態。而當實驗鼠在房間內的其他位置時，另外一些這種細胞則顯示激活狀態。奧基夫認為這些是“位置細胞”，它們構成了實驗鼠大腦中的地圖。
人物：梅-布里特·莫澤
愛德華·莫澤
梅-布里特·莫澤1963年出生于挪威福斯納沃格，挪威國籍。目前為挪威特隆赫姆神經計算中心主任。
愛德華·莫澤1962年出生于挪威奧勒松，挪威國籍。目前是特隆赫姆系統神經科學科維理研究所的主任。
關鍵詞：網格細胞
2005年，莫澤夫婦發現，當實驗鼠通過某些特定位置時，位于大腦內嗅皮層的一些神經細胞被激活，他們將這種細胞稱之為“網格細胞”。這些腦區構成一個六邊形網格，每個網格細胞在特定的空間圖式中起作用，構成一個坐標系，讓精確定位與路徑搜尋成為可能。
關鍵詞：腦內GPS系統
“網格細胞”與內嗅皮層的其他細胞合作，識別動物頭部的方向和房間的邊界，并與“位置細胞”共同形成一個網絡系統。這一神經回路構成了復雜的空間定位系統，就像一個大腦內的GPS系統。人腦中的這一系統似乎有與大鼠相似的結構。
獎 金
今年諾貝爾生理學或醫學獎獎金共800萬瑞典克朗（約合111萬美元），奧基夫將獲得獎金的一半，而莫澤夫婦將共享獎金的另一半。
這么分配，不是因為莫澤夫婦是夫妻檔，而是他們和約翰·奧基夫分屬同一主題下的兩項研究；如果是三個人合作一項研究，那么每人各得1/3獎金。
故 事
1984年，當時還是本科學生的莫澤和女友登上了非洲坦桑尼亞境內的乞力馬扎羅山山頂，并在這里交換了訂婚戒指。在博士答辯完成之前，兩人便雙雙收到了位于倫敦的約翰·奧基夫教授實驗室發來的博士后研究職位邀請。1996年，莫澤夫婦意外地收到位于特羅姆瑟的挪威科技大學的助理教授職位邀請。在短短幾年之內，他們便得到了歐盟研究委員會的一筆巨額資助。
莫澤夫婦已經共事超過30年，結婚超過28年。他們會在早餐時間討論這個話題，他們也會在清晨的實驗室會議中進行更加細致的探討。夏天夜晚，在附近的小餐館吃飯時，夫妻倆仍然在思考這個問題—我們的大腦究竟為何能夠指引我們回家？梅-布里特·莫澤說：“要想走回家，首先我們必須知道自身此刻的位置，我們要去往哪里，何時拐彎，何時停下。真是難以置信，我們竟然不會迷路！”
解讀
三位科學家各有貢獻
1
位置細胞：自動出“地圖”
劉衛國告訴現代快報記者，從他查閱到的文獻來說，這項研究不是一蹴而就的，三位從事基礎研究的科學家，從1970年就不斷開始努力了。
最先取得突破的是約翰·奧基夫。王建軍說，約翰·奧基夫首先在大鼠的海馬區發現了位置細胞，他把電極記錄器安置在大鼠的大腦海馬區，然后讓大鼠在一個它陌生的房間自由走動。這時，大鼠腦中的位置細胞會根據它所在的位置而選擇性地興奮。只有當大鼠活動到房間的特定位置，特定的位置細胞才會興奮。
“這樣大腦才能記住我們曾經到過哪些地方�！蓖踅ㄜ娬f。有趣的是，當把這只大鼠放到另外一個新的房間時，它會自動地將新房間的“地圖”繪制一遍。這樣，相對有限的大腦皮層細胞就可以記住不斷出現的新鮮環境了。
2
頭部方向細胞：指南針的作用
據“果殼網”資料顯示，約翰·奧基夫的同事們對這個發現十分高興，但是同時，他們也意識到，除了位置細胞以外，大腦必然還存在著其他作用的“導航細胞”，比如計算距離，還有感知方向。于是他們開始有的放矢地來尋找這些細胞。之后，頭部方向細胞也被一些科學家所發現。這些細胞能夠辨別頭部朝向的方向。比如，當頭部朝向北方的時候，一組細胞會興奮；而頭部轉向南方時，另一組細胞興奮。
3
網格細胞：確立“經緯度”
光有位置定位和方向感知，還是不夠的。如果在A和B位置之間有多條路線，大腦是如何知道身體行進的路徑呢？這就需要后來發現的第三種“導航細胞”—網格細胞。
由于之前的實驗一直將大鼠放在相對狹小的房間之內，位置細胞的興奮一直掩蓋了網格細胞的興奮。直到2004年，網格細胞才被莫澤夫婦帶領的小組發現。他們把大鼠安置于一個比普遍使用的實驗房間規格大一倍的實驗室內，成功發現了網格細胞獨特的興奮方式—正三角形網格興奮。興奮的細胞呈正三角形分布，其作用類似于地圖中經線和緯線畫出的正方形格子，將環境的位置標記到大腦中。
簡單來說，網格細胞的作用就是建立坐標系，讓所有的位置信息都可以坐標化。
延伸
路盲要怪
“定位細胞”不優秀？
不少讀者看到這里，就有疑問了，我總是走錯路，記不住路，會不會就是這個大腦“定位細胞”不太優秀呢？
王建軍表示，這個是存在一定可能性的�，F在已經被證實海馬區具有學習和記憶功能，而路盲者很有可能就是海馬區受損引發，海馬區域內包括一些定位功能細胞。不過，也不能絕對說路盲就是海馬區受損引起的，因為大腦是很復雜的系統，除了海馬區外，還有很多其他區域共同在人的學習和記憶中發揮作用。
景鍵說，這種能力是可以學習的。最典型的是出租車司機，開車很多年，很多復雜的路況都熟悉，有關研究發現他們的大腦海馬區域就很發達。而有些人可能不太用，海馬區域就不太發達。
但是一些因細胞死亡的病是目前沒辦法治療的。景鍵說，比如老年癡呆癥，一般損傷最早的就是海馬區，影響短期記憶，同時對位置、方向感應有影響，所以他們通常先忘記鑰匙或忘記放鹽，先是短期記憶受到影響，過兩天連自己家人都不認識。
目前，有專家推測認為，阿爾茲海默癥也就是老年癡呆癥等海馬區退化的病人就常常會伴隨迷路的癥狀，這可能就與三種“導航細胞”退化，以及海馬區記憶功能減退有關。
王建軍說，三位科學家確立了理論證據后，未來對醫學方面的發展也有促進。也許有一天，我們可以幫助這些患者，通過治療戰勝學習障礙性等記憶疾病。
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