
2014諾貝爾獎(jiǎng)生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)
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北京時(shí)間10月6日消息,2014諾貝爾獎(jiǎng)生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主為:美國(guó)科學(xué)家John O'Keefe(約翰-歐基夫),挪威科學(xué)家May Britt Moser(梅-布萊特-莫索爾);以及挪威科學(xué)家Edvand Moser(愛(ài)德華-莫索爾),以獎(jiǎng)勵(lì)他們?cè)凇鞍l(fā)現(xiàn)了大腦中形成定位系統(tǒng)的細(xì)胞”方面所做的貢獻(xiàn)。
我們?nèi)绾沃雷约旱奈恢茫课覀內(nèi)绾螐囊粋€(gè)地方去到另一個(gè)地方?為何當(dāng)我們?cè)谙麓沃貜?fù)同樣的路線時(shí)能夠迅速查找到這些信息,我們?cè)诖竽X中是如何對(duì)它們進(jìn)行存儲(chǔ)的?今年的諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者們發(fā)現(xiàn)了大腦內(nèi)的定位系統(tǒng),一種大腦中內(nèi)置的“GPS”,它讓我們能夠在空間中行實(shí)現(xiàn)定位,揭示了高等認(rèn)知能力的細(xì)胞層面機(jī)制。
1971年,約翰·奧基夫(John O′Keefe)發(fā)現(xiàn)了構(gòu)成這一體系的第一個(gè)組成部分。他在大腦一個(gè)名叫“海馬體”的區(qū)域發(fā)現(xiàn)一種特殊的神經(jīng)細(xì)胞,當(dāng)實(shí)驗(yàn)小鼠在房間內(nèi)的某一特定位置時(shí)其中一部分這樣的細(xì)胞總是顯示激活狀態(tài)。而當(dāng)小鼠在房間內(nèi)的其他位置時(shí),另外一些細(xì)胞則顯示激活狀態(tài)。奧基夫認(rèn)為這些是“位置細(xì)胞”,它們構(gòu)成了小鼠對(duì)所在房間的地圖。
30多年后,在2005年,May-Britt Moser和Edvard Moser夫婦發(fā)現(xiàn)大腦定位機(jī)制的另外一項(xiàng)關(guān)鍵組成部分。他們識(shí)別出另外一種神經(jīng)細(xì)胞,他們將其稱之為“網(wǎng)格細(xì)胞”,這些細(xì)胞產(chǎn)生一種坐標(biāo)體系,從而讓精確定位與路徑搜尋成為可能。他們隨后進(jìn)行的研究揭示了位置細(xì)胞以及網(wǎng)格細(xì)胞是如何讓定位與導(dǎo)航成為可能的。
John O′Keefe以及May -Britt Moser 和Edvard Moser夫婦的發(fā)現(xiàn)解答了一個(gè)困擾哲學(xué)家和科學(xué)家們長(zhǎng)達(dá)數(shù)個(gè)世紀(jì)的謎團(tuán)——大腦究竟如何創(chuàng)建一個(gè)有關(guān)自身周圍空間位置的地圖?我們又究竟如何能夠在復(fù)雜的環(huán)境中找到方向?
對(duì)位置的感知以及判斷方向的能力是我們生存的基礎(chǔ)。對(duì)位置的感知構(gòu)成我們?cè)诃h(huán)境中對(duì)自身所處地點(diǎn)的知覺(jué)。而在行進(jìn)的過(guò)程中,我們將基于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)給出的距離判斷與有關(guān)先前位置的信息結(jié)合了起來(lái)。
有關(guān)位置與路徑尋找的問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)困擾著哲學(xué)家和科學(xué)家們。200多年前,德國(guó)哲學(xué)家康德提出我們擁有一些所謂“先驗(yàn)知識(shí)”,它們獨(dú)立于人的經(jīng)驗(yàn)而存在。他將空間的概念視為思維的內(nèi)在屬性之一,這是我們感知世界的唯一的方式。隨著20世紀(jì)中葉行為心理學(xué)的發(fā)展,人們開(kāi)始用試驗(yàn)方法探究這些問(wèn)題的答案。當(dāng)Edward Tolman觀察小鼠在迷宮中的前行方式時(shí),他發(fā)現(xiàn)小鼠可以學(xué)會(huì)如何判斷路徑,并據(jù)此提出了“認(rèn)知地圖”的概念,這種認(rèn)知地圖形成于大腦中,讓它們得以找到前行的路徑。但問(wèn)題依然存在——這種地圖究竟如何在大腦內(nèi)形成?

約翰·奧基夫被有關(guān)大腦如何控制行為的問(wèn)題深深吸引。1960年代末,他決定采用神經(jīng)生理的方法對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究。他對(duì)在房間內(nèi)自由跑動(dòng)的小鼠大腦狀況進(jìn)行觀察,在記錄小鼠大腦內(nèi)一個(gè)被稱作“海馬體”區(qū)域單個(gè)神經(jīng)細(xì)胞信號(hào)的過(guò)程中,奧基夫注意到當(dāng)小鼠位于房間內(nèi)某一特定位置時(shí),一部分神經(jīng)細(xì)胞會(huì)被激活(圖1)。他確認(rèn)這些“位置細(xì)胞”并非僅僅在簡(jiǎn)單的接收視覺(jué)信息輸入,而是在構(gòu)建一張關(guān)于周圍環(huán)境的內(nèi)部地圖。奧基夫認(rèn)為海馬體會(huì)產(chǎn)生大量的地圖,這些地圖由生物所處不同環(huán)境中時(shí),由大量神經(jīng)細(xì)胞共同作用下形成。因此,生物體對(duì)環(huán)境的記憶,可以用海馬體中神經(jīng)細(xì)胞特定激活組合的方式來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)。


近期采用大腦成像技術(shù)進(jìn)行的研究,以及對(duì)接受神經(jīng)外科手術(shù)的病患進(jìn)行的研究結(jié)果,已經(jīng)提供了確鑿的證據(jù),證明類似的位置與網(wǎng)格神經(jīng)細(xì)胞同樣存在于人類的大腦之中。患有阿爾茨海默綜合征的病患,他們大腦的海馬體以及內(nèi)嗅皮層區(qū)域常常會(huì)在患病過(guò)程的早期遭受影響,這樣的病人常常會(huì)發(fā)生迷路,并且難以識(shí)別周圍環(huán)境。對(duì)于大腦定位系統(tǒng)機(jī)制的了解或許將在未來(lái)幫助這類患者改善由于空間記憶受損而造成的困擾。 對(duì)大腦定位系統(tǒng)機(jī)制的發(fā)現(xiàn)顛覆了我們此前的認(rèn)識(shí),顯示了特定的細(xì)胞群相互協(xié)同工作如何能夠達(dá)成更加高等的認(rèn)知功能。這一成果打開(kāi)了理解其他認(rèn)知過(guò)程的窗口,如記憶,思維以及進(jìn)行規(guī)劃的能力。
獲獎(jiǎng)?wù)吆?jiǎn)介:

1939年出生于美國(guó)紐約市,擁有美國(guó)和英國(guó)國(guó)籍。他在1967年,他在加拿大麥吉爾大學(xué)(McGill University)獲得了生理心理學(xué)博士學(xué)位。在這之后,他到英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院(University College London)讀博士后。1987年,他留校擔(dān)任認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)教授。目前,約翰·奧基夫教授是倫敦大學(xué)學(xué)院神經(jīng)回路與行為中心主任。

1963年出生于挪威福斯納沃格,挪威國(guó)籍。她在奧斯陸大學(xué)與她后來(lái)的丈夫、共同獲獎(jiǎng)?wù)邜?ài)德華·莫澤(Edvard Moser)一共學(xué)習(xí)心理學(xué)。1995年,她獲得神經(jīng)生理學(xué)博士學(xué)位。她是愛(ài)丁堡大學(xué)的博士后研究員,隨后在英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院做訪問(wèn)學(xué)者,然后在1996年到位于特隆赫姆的挪威大學(xué)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院工作。2000年,梅-布里特·莫澤被任命為神經(jīng)科學(xué)教授,目前是特隆赫姆神經(jīng)計(jì)算中心的主任。

愛(ài)德華·莫澤(Edvard I. Moser)
1962年出生于挪威奧勒松,挪威國(guó)籍。1995年,他在奧斯陸大學(xué)獲得神經(jīng)生理學(xué)博士學(xué)位。 他與他的妻子、共同獲獎(jiǎng)?wù)呙?布里特·莫澤(May-Britt Moser)一起讀博士后,起初是在愛(ài)丁堡大學(xué),后來(lái)在倫敦約翰·奧基夫(John O’Keefe)的實(shí)驗(yàn)室中做一名訪問(wèn)學(xué)者。1996年,他們回到挪威大學(xué)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,1998年他升為教授。他目前是特隆赫姆系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)科維理研究所(the Kavli Institute for Systems Neuroscience)的主任。
原文鏈接:http://tech.sina.com.cn/d/2014-10-06/17409668994.shtml
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