英挪科学家分享诺贝尔医学奖:发现“大脑GPS”
10月6日17时30分左右,瑞典卡罗琳医学院在斯德哥尔摩宣布,将2014年诺贝尔生理学或医学奖授予英国科学家约翰·奥奇夫、和挪威科学家梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽夫妇,获奖理由是在“构成大脑定位系统的细胞的发现”。三人将平均分享800万瑞典克朗奖金。莫泽夫妇也成为第五对获诺贝尔奖的夫妇。他们发现了被称为“大脑中的GPS”的组成大脑定位系统的细胞,解决了一个困扰科学家和哲学家几个世纪的问题———大脑如何对我们生活的环境产生一个地图并为我们导航,也就是控制方向感的细胞群,为了解记忆、思维和计划等大脑认知功能拓展了新的空间,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。
“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,“今年的获奖者发现了大脑的定位系统,即‘内部的GPS’,使人类能够在空间中定位自我。”三位获奖科学家的研究为我们解答了这些疑问。尽管三位科学家研究所处的时空并不相同,但是他们的研究都和大脑定位系统的细胞有关,揭示了大脑中的“GPS”定位和导航系统是如何工作的。
发现大脑GPS
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·莫泽夫妇于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”则有机形成了大脑的定位系统,二人的后续研究则揭示了位置和网格细胞是如何令定位和导航成为可能的。
为老年痴呆症治疗带来福音
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。两种细胞的发现帮助科学界在“了解不同类别神经细胞如何协调工作、执行更高大脑机能”方面的研究带来重要转变。
“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。”
英国牛津大学神经生理学教授安德鲁·金评论,奥基夫的最早发现“为我们的认知带来了革命”,而奥基夫和莫泽夫妇的发现印证动物电生理学研究对揭示大脑工作重大原理的重要性。
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,阿尔兹海默氏症患者经常迷路,无法辨识周边环境,“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”。