大腦內(nèi)的GPS

天生不分東西南北，出門(mén)全靠一張嘴，大“路盲”、小“路癡”，今天坐反了地鐵，明天走竄了胡同……如果你是一個(gè)“路盲”，你是否經(jīng)常羨慕那些認(rèn)路高手——他們就像內(nèi)置了一個(gè)活體GPS和一張高分辨率地圖，怎樣都不會(huì)迷失方向。怎么會(huì)這樣？

2014年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)恰恰為我們解答了這個(gè)問(wèn)題：不認(rèn)路，或許是天生的。今年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了擁有美國(guó)和英國(guó)雙重國(guó)籍的科學(xué)家約翰·奧基夫以及挪威科學(xué)家梅-布里特·莫澤和愛(ài)德華·莫澤夫婦，以表彰他們?cè)诖竽X中發(fā)現(xiàn)了一種可以定位和導(dǎo)航的神經(jīng)細(xì)胞——大腦“GPS”。

專(zhuān)家評(píng)價(jià)，三位獲獎(jiǎng)科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)是大腦科學(xué)領(lǐng)域重大的基礎(chǔ)性突破，使人類(lèi)大腦如何運(yùn)行定位系統(tǒng)的研究呈現(xiàn)出一個(gè)嶄新的圖景，該發(fā)現(xiàn)還有望打開(kāi)治療阿茲海默綜合癥的突破口。

位置、網(wǎng)格細(xì)胞合作定位

諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)在聲明中介紹：我們?nèi)绾沃牢覀兩硖幒畏?？我們?cè)趺凑业綇囊粋€(gè)地方到另一個(gè)地方的路徑？我們?nèi)绾未鎯?chǔ)這些信息，從而能夠在下一次立即找到這條路？三位獲獎(jiǎng)科學(xué)家的研究解決了困擾科學(xué)界幾個(gè)世紀(jì)的難題，揭示了大腦如何創(chuàng)建周?chē)臻g的“地圖”，如何在復(fù)雜的環(huán)境中定位路徑。對(duì)大腦定位系統(tǒng)的認(rèn)知，可能幫助我們進(jìn)一步了解人類(lèi)大腦空間記憶的中樞機(jī)制。

實(shí)際上，早在1971年，奧基夫就在老鼠的一個(gè)叫“海馬”的腦區(qū)里發(fā)現(xiàn)了大腦定位系統(tǒng)的第一個(gè)組成部分——“位置細(xì)胞”。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，他發(fā)現(xiàn)，老鼠在房間的某個(gè)特定位置時(shí)，其大腦海馬區(qū)的一些神經(jīng)細(xì)胞總是處于激活狀態(tài)，而老鼠移動(dòng)到房間其他位置時(shí)，其他神經(jīng)細(xì)胞則被激活。他因此得出結(jié)論：正是這些“位置細(xì)胞”，在大腦中形成了關(guān)于房間各點(diǎn)具體特征的“地圖”。

然而，僅僅擁有地圖還不足以為我們導(dǎo)航，因?yàn)榈貓D描述了每一個(gè)地方的特征，卻沒(méi)有告訴我們這些地點(diǎn)的相對(duì)位置。我們還需要一個(gè)“經(jīng)緯網(wǎng)”，讓地圖上每一個(gè)地點(diǎn)都有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的坐標(biāo)。

2005年，莫澤夫婦關(guān)于“網(wǎng)格細(xì)胞”的研究正好解釋了這個(gè)問(wèn)題。他們?cè)谝粋€(gè)叫做內(nèi)嗅皮質(zhì)的腦區(qū)里發(fā)現(xiàn)了大腦內(nèi)置“GPS”的另一關(guān)鍵構(gòu)成——“網(wǎng)格細(xì)胞”。這種細(xì)胞能形成坐標(biāo)系，可以精確定位和尋找路徑。此外，他們還研究出這些“網(wǎng)格細(xì)胞”是如何確定位置并導(dǎo)航的。

“路盲”或因細(xì)胞“不好使”

如此說(shuō)來(lái)，“路盲”“路癡”是否與大腦中的這些細(xì)胞“不好使”有關(guān)？

“‘路盲’或‘路癡’可能與位置和網(wǎng)格細(xì)胞有關(guān)，無(wú)論是網(wǎng)格細(xì)胞不好使，還是位置細(xì)胞功能太差，都有可能讓你成為一個(gè)‘路盲’?！辈贿^(guò)，這一說(shuō)法目前還沒(méi)有相關(guān)的研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。

那“路盲”還有救嗎？在對(duì)位置細(xì)胞超過(guò)30多年的研究中，奧基夫的團(tuán)隊(duì)對(duì)這類(lèi)細(xì)胞作了更加深入的探索。他們發(fā)現(xiàn)，和別的記憶一樣，這種空間位置記憶既可能隨著時(shí)間推移而遺忘，也可以通過(guò)反復(fù)訓(xùn)練來(lái)加強(qiáng)，乃至終身保留。

比如，有研究就顯示：出租車(chē)司機(jī)的海馬區(qū)體積比其他人大。出租車(chē)司機(jī)每日每夜穿梭于成千上萬(wàn)條縱橫交錯(cuò)的街道，隨便給一個(gè)地址，他們能馬上計(jì)算出最短的行進(jìn)路線，開(kāi)往準(zhǔn)確的方向。這些長(zhǎng)期訓(xùn)練，使得他們海馬區(qū)的位置細(xì)胞比普通人強(qiáng)得多。

研究還表明，位置細(xì)胞具有可塑性：當(dāng)環(huán)境發(fā)生一定變化時(shí)，這些記憶也可以根據(jù)環(huán)境改變作出修正，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(zhǔn)確地記住一些地點(diǎn)。

此外，奧基夫還注意到位置細(xì)胞可分出一些亞類(lèi)，比如有一類(lèi)專(zhuān)門(mén)對(duì)活動(dòng)邊界——一堵墻或是一道無(wú)法跨越的溝壑敏感的神經(jīng)細(xì)胞，并將其命名為“邊界細(xì)胞”。有這些細(xì)胞存在，我們就不會(huì)“撞墻”了。

“發(fā)現(xiàn)大腦‘GPS’對(duì)于神經(jīng)環(huán)路網(wǎng)絡(luò)研究，尤其是對(duì)神經(jīng)精神疾病，比如阿茲海默綜合癥等的神經(jīng)環(huán)路異常研究更為有益?！蹦戏结t(yī)科大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)教授朱心紅表示，“到目前為止，我們還沒(méi)找到有效方法來(lái)預(yù)防和治療大多數(shù)的腦部疾病，而這一對(duì)腦部細(xì)胞的基礎(chǔ)性研究可為此探路。”

（摘自《南方日?qǐng)?bào)》）