大腦gps細(xì)胞是什么

大腦中存在的三種“導(dǎo)航細(xì)胞”：“位置細(xì)胞(Place cells)” 繪制我們所處地點(diǎn)的地圖，當(dāng)他們經(jīng)過某地時(shí)向我們指出所在位置。“頭部方向細(xì)胞，就像一個(gè)指南針，告訴我們朝哪個(gè)方向前進(jìn)。而“網(wǎng)格細(xì)胞(grid cells)”則通過一個(gè)類似航海中使用的經(jīng)緯儀告訴我們已經(jīng)行進(jìn)的距離。

　　網(wǎng)格細(xì)胞和內(nèi)嗅皮層里的其他細(xì)胞合作識(shí)別動(dòng)物頭部的方向以及屋子的邊界，并和海馬體內(nèi)的位置細(xì)胞形成網(wǎng)絡(luò)，這一神經(jīng)回路組成了一套綜合定位系統(tǒng)。就像大腦內(nèi)置的GPS，人類大腦的定位系統(tǒng)似乎和老鼠的大腦有類似的成分。 位置細(xì)胞網(wǎng)格細(xì)胞路線圖 老鼠身處某個(gè)特定地點(diǎn)時(shí)，這種細(xì)胞總是會(huì)激活。

　　約翰·奧基夫 1971年，他發(fā)現(xiàn)，大腦的海馬體里有一種神經(jīng)細(xì)胞，每當(dāng)老鼠身處屋子的某個(gè)特定地點(diǎn)的時(shí)候，這種細(xì)胞總是會(huì)激活。其他神經(jīng)細(xì)胞則在老鼠身處其他地方的時(shí)候激活。奧基夫稱之為“位置細(xì)胞”，認(rèn)為它們組成了大腦中的“地圖”。

老鼠經(jīng)過特定地點(diǎn)時(shí)網(wǎng)格細(xì)胞就會(huì)激活，這些特殊地點(diǎn)組成了六角形網(wǎng)絡(luò)。

“導(dǎo)航細(xì)胞”如何工作的？

　　奧基夫，1931年出生，現(xiàn)任英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院認(rèn)知神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)教授。

　　1971年，奧基夫發(fā)現(xiàn)一種特定神經(jīng)細(xì)胞。當(dāng)一只老鼠在房間的某個(gè)特定位置時(shí)，其大腦特定區(qū)域中被稱之為“海馬”的神經(jīng)細(xì)胞總處于激活狀態(tài)；當(dāng)老鼠移動(dòng)到其他位置時(shí)，其他神經(jīng)細(xì)胞則被激活。奧基夫總結(jié)，這些“位置細(xì)胞”在大腦中形成關(guān)于房間的“地圖”，而不是簡(jiǎn)單地留下視覺記錄。

　　大約34年后，挪威科技大學(xué)的神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)教授梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤于2005年發(fā)現(xiàn)另一種神經(jīng)細(xì)胞。這一細(xì)胞被稱作“網(wǎng)格細(xì)胞”，能在大腦中形成一個(gè)“坐標(biāo)系統(tǒng)”，其原理類似衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的經(jīng)緯度，用以幫助大腦作出更精確的定位和導(dǎo)航。

　　“位置細(xì)胞”和“網(wǎng)格細(xì)胞”則有機(jī)形成了大腦的定位系統(tǒng)。

　　“我們?nèi)绾沃雷约涸谀睦铮课覀內(nèi)绾螐囊粋€(gè)地方到另一個(gè)地方？我們?nèi)绾卧诖竽X中儲(chǔ)存信息以便于下一次能夠找到相同的路徑？”諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)在聲明中說(shuō)，“今年的獲獎(jiǎng)?wù)甙l(fā)現(xiàn)了大腦的定位系統(tǒng)，即‘內(nèi)部的GPS’，使人類能夠在空間中定位自我。”

“位置細(xì)胞”的作用

　　按照諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)的說(shuō)法，奧基夫發(fā)現(xiàn)的“位置細(xì)胞”“對(duì)于研究大腦如何創(chuàng)造行為具有重大影響”，而莫澤夫婦發(fā)現(xiàn)的“網(wǎng)格細(xì)胞”幫助大腦劃分空間，精確計(jì)算所處空間起點(diǎn)到目標(biāo)位置的距離。兩種細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)幫助科學(xué)界在“了解不同類別神經(jīng)細(xì)胞如何協(xié)調(diào)工作、執(zhí)行更高大腦機(jī)能”方面的研究帶來(lái)重要轉(zhuǎn)變。

　　“得益于我們的‘位置細(xì)胞’和‘網(wǎng)格細(xì)胞’，我們不必在每次到訪一個(gè)城市時(shí)都帶著地圖找路，因?yàn)榇竽X中已經(jīng)有了‘地圖’，”諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)一名成員評(píng)價(jià)，“沒有這些細(xì)胞，我們可能生存都很艱難。”

　　英國(guó)牛津大學(xué)神經(jīng)生理學(xué)教授安德魯·金評(píng)論，奧基夫的最早發(fā)現(xiàn)“為我們的認(rèn)知帶來(lái)了革命”，而奧基夫和莫澤夫婦的發(fā)現(xiàn)印證動(dòng)物電生理學(xué)研究對(duì)揭示大腦工作重大原理的重要性。

　　因“網(wǎng)格細(xì)胞”研究可能有助于了解記憶產(chǎn)生的過程，解釋人們經(jīng)常依據(jù)地點(diǎn)回憶起事件的現(xiàn)象，科學(xué)界期待大腦定位系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)能為有關(guān)阿爾茲海默氏癥（老年癡呆癥）的治療帶來(lái)福音。

　　諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)指出，阿爾茲海默氏癥患者經(jīng)常迷路，無(wú)法辨識(shí)周邊環(huán)境，“有關(guān)大腦定位系統(tǒng)的知識(shí)或許能幫助我們了解這些人所遭受的空間記憶缺失原理”。、

發(fā)現(xiàn)的科學(xué)家

挪威諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)宣布，約翰-奧基夫(John O’Keefe)、梅-布萊特-莫索爾(May Britt Moser)和愛德華-莫索爾(Edvard Moser)獲得2014年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

“位置細(xì)胞”最初被發(fā)現(xiàn)的時(shí)間

　　1971年，奧基夫發(fā)現(xiàn)了這種定位系統(tǒng)的第一個(gè)組成部分。他研究發(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。奧基夫總結(jié)出，這些“位置細(xì)胞”在大腦中形成了關(guān)于房間的“地圖”。

　　30多年后，莫澤夫婦于2005年發(fā)現(xiàn)了大腦定位系統(tǒng)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。他們隨后的研究還展示出，這些“網(wǎng)格細(xì)胞”是如何確定位置并導(dǎo)航的。

　　今年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng)金共800萬(wàn)瑞典克朗，奧基夫?qū)@得獎(jiǎng)金的一半，而莫澤夫婦將共享另一半獎(jiǎng)金。

　　諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)揭曉拉開了今年“諾貝爾周”的序幕。未來(lái)一周內(nèi)，物理學(xué)獎(jiǎng)、化學(xué)獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)將陸續(xù)揭曉。

相關(guān)解答

博士 VS教授大腦定位系統(tǒng)研究，可以幫助容易迷路的患者

　　問：湘雅二醫(yī)院辦公室負(fù)責(zé)人柴湘平博士

　　答：湘雅二醫(yī)院院長(zhǎng)周勝華教授

　　問：三位科學(xué)家為什么會(huì)獲獎(jiǎng)?

　　答：2014年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)被三位神經(jīng)科學(xué)的科學(xué)家共同分享，他們發(fā)現(xiàn)了對(duì)大腦定位系統(tǒng)至關(guān)重要的“位置細(xì)胞”和“網(wǎng)格細(xì)胞”，并揭示了這兩種細(xì)胞是如何讓大腦定位和導(dǎo)航成為可能。

　　問：生活中我們?nèi)绾沃雷约旱奈恢?如何從一個(gè)地方去到另一個(gè)地方?為何我們可以重復(fù)同樣的路線?

　　答：大腦中的定位系統(tǒng)細(xì)胞就像一個(gè)內(nèi)置的“GPS”，當(dāng)人處于不同的體位及身處不同的空間環(huán)境中時(shí)，大腦內(nèi)會(huì)有相應(yīng)的定位系統(tǒng)細(xì)胞被激活，而當(dāng)人的體位和空間環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，不同的大腦定位系統(tǒng)細(xì)胞將被激活，而海馬體中神經(jīng)細(xì)胞特定激活組合的方式可對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)。

　　問：將來(lái)對(duì)人類健康有何益處?

　　答：腦功能障礙是最常見的殘疾原因，對(duì)患者和社會(huì)都會(huì)造成重大影響，但卻一直未能發(fā)現(xiàn)有效的預(yù)防和治愈方法。在很多腦疾病中都有空間記憶功能受損的影響。以癡呆癥患者為例，其大腦海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞和大腦內(nèi)嗅皮層細(xì)胞往往在早期就受影響，導(dǎo)致患者迷路并無(wú)法辨認(rèn)外界環(huán)境。

　　對(duì)于大腦定位系統(tǒng)的了解或許將在未來(lái)幫助像阿爾茨海默病(癡呆患者)這一類有記憶功能障礙尤其是空間記憶障礙而容易迷路的患者。