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    為了不至于迷失方向，人們經(jīng)常使用手機GPS定位系統，確定空間方位。其實(shí)，人腦中也存在著(zhù)一個(gè)類(lèi)似的定位系統，能夠對所處的環(huán)境進(jìn)行認知、記憶以及***。今年的諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎得主，約翰·奧基夫（John O'Keefe）和邁-布里特·莫澤（May-Britt Moser）及其丈夫愛(ài)德華·莫澤（Edvard I. Moser）的研究為我們揭示了大腦空間***功能神經(jīng)機制。

    早在1971年，奧基夫就和同事在大鼠大腦中的一個(gè)叫做海馬（hippocampus）的腦區里發(fā)現了“位置細胞”（place cell）神經(jīng)元。

    當時(shí)，他們在大鼠的海馬中植入了一個(gè)記錄電極，然后將大鼠放置在一個(gè)空曠的房間中自由活動(dòng)。他們發(fā)現，只有當大鼠處在特定的位置上時(shí)，特定的位置細胞才會(huì )活躍，奧基夫將那些導致特定位置細胞活躍的區域稱(chēng)為這些位置細胞的發(fā)放場(chǎng)（firing field）。大鼠通過(guò)各種感官從環(huán)境中獲取外界的特征信息，而位置細胞則能夠和海馬中其它的細胞合作，將那些輸入的特征信息與過(guò)往記錄到的不同位置的特征信息加以比對。一旦信息能夠匹配，與那個(gè)位置相對應的特定位置細胞就會(huì )變得活躍。通過(guò)這種方法，我們的大腦能夠將特定的特征信息與特定的空間位置聯(lián)系起來(lái)，形成了空間位置記憶。

    在對位置細胞30多年的研究中，奧基夫的團隊還注意到位置細胞還可以分出一些亞類(lèi)，比如有一類(lèi)專(zhuān)門(mén)對活動(dòng)邊界，敏感的神經(jīng)元，他們將其命名為邊界細胞（border cell）。

    此外，他們發(fā)現，和別的記憶一樣，這種空間位置記憶既可能隨著(zhù)時(shí)間推移而遺忘，也可以通過(guò)反復訓練來(lái)加強，乃至終身保留。但是這種記憶的特殊之處在于它擁有一定的可塑性：當環(huán)境發(fā)生一定程度的變化時(shí)，這些記憶也可以根據環(huán)境改變作出一定的修正，這解釋了我們?yōu)槭裁茨茉谥茉猸h(huán)境不斷變化時(shí)依然可以準確地記住那些地點(diǎn)。

    奧基夫發(fā)現位置細胞30多年后，莫澤夫婦通過(guò)一系列實(shí)驗證明，動(dòng)物的大腦當中也存在類(lèi)似的建立空間坐標系的機制。他們的研究延伸到了海馬區以外的地方。2005年，莫澤夫婦發(fā)現海馬以外一個(gè)叫做內嗅皮質(zhì)（entorhinal cortex）的腦區里有一種全新的神經(jīng)元，他們將其命名為網(wǎng)格細胞（grid cell）。這些發(fā)現使他們與奧基夫共享了今年的諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎。

    雖然網(wǎng)格細胞的活躍也和動(dòng)物所處的位置有關(guān)，但是與位置細胞不同，網(wǎng)格細胞的活躍并不依賴(lài)于外界輸入的特征信息，任意一個(gè)網(wǎng)格細胞的發(fā)放場(chǎng)在空間中均勻分布，并且呈現出一種蜂巢式的六邊形網(wǎng)格狀。

    此外，莫澤夫婦還發(fā)現，早些年發(fā)現的另外兩種細胞——邊界細胞以及位于海馬下托（subiculum）的頭部方向細胞（head-direction cell），都與網(wǎng)格細胞具有廣泛的功能聯(lián)系。其中，頭部方向細胞的功能在于分析來(lái)自前庭系統的信息以確定頭部朝向的方向。

    奧基夫和莫澤夫婦的工作為人類(lèi)理解認知機制，探索神經(jīng)科學(xué)做出了杰出的貢獻。來(lái)自海馬的位置細胞與邊界細胞與來(lái)自?xún)刃崞べ|(zhì)的網(wǎng)格細胞共同構建了大腦中的“認知地圖”.

    隨著(zhù)計算神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家可以通過(guò)一些復雜的算法來(lái)確定這些細胞的精確坐標。有了網(wǎng)格細胞確定的坐標系，有了位置細胞記錄的位置特征，再加上邊界細胞劃定的邊界，在大腦中繪制地圖所需的基本信息也就完備了。順著(zhù)這個(gè)思路，莫澤夫婦、奧基夫以及該領(lǐng)域的許多其它科學(xué)家很快就建立起了一套不同導向細胞之間相互協(xié)作的理論模型。這些發(fā)現極大地促進(jìn)了對包括人類(lèi)在內的哺乳動(dòng)物大腦研究。人類(lèi)大腦如何運行定位系統的研究已經(jīng)呈現出一個(gè)嶄新的藍圖，在不久將來(lái)一定會(huì )更加完整精確。