約翰-歐基斯等3人獲諾貝爾獎

2014年10月6日(農曆2014年9月13日)，大腦“導航系統”發現者約翰-歐基斯等3人獲諾獎。約翰·歐基夫、梅·布萊特和愛德華·莫索爾2014年10月6日17時30分左右，瑞典卡羅琳醫學院在斯德哥爾摩宣佈，將2014年諾貝爾生理學或醫學獎授予英國科學家約翰·奧奇夫、和挪威科學家梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤夫婦，以表彰他們發現構成大腦定位系統的細胞的重大貢獻。約翰·歐基夫、梅·布萊特和愛德華·莫索爾獲得2014年諾貝爾生理學或醫學獎。這三位科學家解決了一個困擾科學家和哲學家幾個世紀的問題———大腦如何對我們生活的環境產生一個地圖併為我們導航，也就是控制方向感的細胞群。獲獎原因：發現大腦內建GPS。該發現大腦中“GPS”對神經藥學、尤以阿茲海默綜合症(老年痴呆症)研究有益。因是同一主題下的兩項研究，約翰·歐基夫獲得獎金的1/2，梅·布萊特和愛德華·莫索爾夫婦各得獎金的1/4。大腦細胞神奇如同導航系統在過去的幾千年中，人類已經發明並應用了許多不同的導航工具，如地圖、指南針和經緯線等。而自然界的發展遠超前於人類，似乎還把這些工具“植入”了人類大腦之中，以保證我們的生存。倫敦大學學院行為神經學家雨果?斯皮爾斯在利物浦大學舉行的BA科學節(BAFesti鄄valofScience)上表示，我們的大腦中含有如同衛星導航系統這樣的導航體系，其中包含嵌入式地圖，座標和指南針等。大腦中的導航體系位於名為海馬體的腦部區域。該區域是記憶形成的主要場所。海馬體在記憶的過程中，充當轉換站的功能。當大腦皮質中的神經元接收到各種感官或知覺訊息時，它們會把訊息傳遞給海馬體。如果海馬體有反應，神經元就會開始形成持久的網路，從而形成記憶；但如果沒有透過這種認可的模式，那麼腦部接收到的經驗就會自動消逝。由維康信託基金贊助、倫敦大學學院教授埃莉諾?馬奎爾實施的研究表明，海馬體還負責空間性的導航，這在倫敦計程車司機身上表現得尤為明顯。研究表明，倫敦計程車司機海馬體中的某一區域比普通人的大了數倍，而公交車司機的相關區域卻與普通民眾相差無幾，這表示導航的普通技能與海馬體的大小並不相關，真正的關鍵在於倫敦計程車司機多年以來在頭腦中構建的城市街道分佈體系。在後續研究中，斯皮爾斯博士和馬奎爾教授透過電視遊戲PS2《逃亡》，對計程車司機如何執行大腦中的海馬體和其他導航所需的區域做了調查。在計程車司機使用模擬模擬電視遊戲機對倫敦街道導航的同時，透過功能核磁共振成像儀對其進行腦部掃描。核磁共振成像技術，或功能核磁共振成像(fMRI)是一種非常有效的研究腦功能的非介入技術，已經成為最廣泛使用的腦功能研究手段。它雖然是一種非介入技術，卻能對特定的大腦活動皮層區域進行準確定位，空間解析度可達2毫米，並且能以各種方式對物體反覆進行掃描。fMRI的另一特點是，能實時跟蹤訊號的改變，例如追蹤大腦在幾秒鐘內發生的思維活動，或認知實驗中訊號的變化等，時間解析度可達1秒。大批的腦科學研究人員已經開始從事核磁共振功能神經成像的研究，並將它應用於認知神經科學。研究人員發現，當司機首次對前方行進路線進行思考的時候，他們的海馬體最為活躍。相比之下，當司機遇到路障、發現熟識地標、觀賞沿邊景色或是考慮顧客的想法時，他們大腦中其他區域的活動便有了顯著的增加。為了進一步證實研究結果，斯皮爾斯博士和馬奎爾教授還對一名因大腦海馬體嚴重受損而失憶的計程車司機作了研究。實驗證明這名司機只可以對主要街道進行導航，而對蜿蜒、次要的街道則表現得束手無策。斯皮爾斯博士表示，海馬體在導航中起著至關重要的作用，與衛星導航系統有著異曲同工之妙。倫敦的計程車司機需要在成千上萬蜿蜒的街道中找尋自己的路線，他們具有精確而有效的導航體系，並在不斷的經驗積累中日漸強大。當計程車司機越接近目的地，其腦中內側額葉前皮質的活動就越發活躍。然而，大腦如何對路線做出正確的選擇我們仍不知曉，這也是斯皮爾斯博士正在研究的課題。科學家已經在海馬體內部及鄰近大腦區域分辨出了三種細胞，即位置細胞(placecell)、頭朝向細胞(headdirectioncell)和格子細胞(gridcell)，這三種細胞組成了大腦中的導航體系。我們的大腦中有成千上萬的位置細胞，分佈在眾多細小的角落。位置細胞接收各種來源的空間資訊後，可對這些資訊進行加工處理，在海馬體內形成認知地圖，或加強聯合皮層內細胞叢集的突觸聯絡，以形成對空間位置的永久記憶。頭朝向細胞是一種頭朝向依賴性神經元，它如同指南針一般，可以告訴我們面對的是哪一條路，對於指導動物運動有重要作用，並受環境、方向、暗示等因素的影響。而挪威科技大學愛德華?莫塞爾教授團隊於2005年發現的格子細胞則可以透過類似經、緯線的網格模型告知我們已經行進了多遠。正是這些神奇的細胞構建出了人類大腦中的導航體系，為人類實現自我導航奠定了堅實基礎。