诺贝尔生理学-医学奖:人类为什么迷路-观察者网

2014年度诺贝尔奖今天起开始揭晓。

据诺贝尔奖官网消息，约翰·奥基夫（John O'Keefe）、梅-布莱特·莫泽（May Britt Moser，女，或译作迈·布里特）和爱德华·莫泽（Edvand Moser，或译作爱德华·莫索尔）因发现“组成大脑定位系统的细胞”获得今年诺贝尔生理学或医学奖。

三人将平均分享800万瑞典克朗（约678万人民币）奖金。

挪威英国3名科学家获2014诺贝尔生理学或医学奖，因发现大脑定位系统细胞。

之前由著名数据提供商汤森路透预测的包括华人钱泽南在内的三大热门团队皆未入选。汤森路透此次还预测有另三位华人科学家有望获得今年的诺贝尔物理学奖和化学奖。

央视引述瑞典皇家科学院诺贝尔奖评审委员会的颁奖词说：这三位科学家解决了一个困扰科学家和哲学家几个世纪的问题———大脑如何对我们生活的环境产生一个地图并为我们导航，也就是控制方向感的细胞群。

约翰·奥基夫是英国神经科学家、伦敦大学学院解剖学系和认知神经科学研究所的教授。奥基夫在纽约长大，于纽约市立大学获学士学位，在麦吉尔大学获博士学位。他以发现海马体中的位置细胞而闻名，它们可以以8相移的方式显示临时编码。

另外两位是挪威的科学家夫妇。爱德华·莫泽是心理学家、神经科学家，挪威科技大学卡夫利科系统神经科学研究所（Kavli Institute for Systems Neuroscience ）和记忆生物学中心创始主任。莫泽和他的妻子梅·布莱特迈过去数十年中领导了一系列脑机理的前沿研究。

2013年6月，莫泽夫妻二人与约翰·奥基夫共同获得霍维茨奖。路易莎·格罗斯·霍维茨生物学或生物化学奖是一年一度的奖项，由哥伦比亚大学颁给一位研究员或一组研究人员，以表彰其在生物学或生物化学等领域的基础研究中做出的卓越的贡献。该奖项于1967年首次颁发。近一半的获奖者后来都获得了诺贝尔奖。

据悉，梅·布莱特和爱德华·莫泽也成为第五对被授予诺贝尔奖的夫妇科学家。

诺贝尔奖官网上的颁奖词写到：

我们如何知道自己的位置？我们如何从一个地方去到另一个地方？为何当我们在下次重复同样的路线时能够迅速查找到这些信息，我们在大脑中是如何对它们进行存储的？今年的诺贝尔生理学与医学奖获得者们发现了大脑内的定位系统，一种大脑中内置的“GPS”，它让我们能够在空间中行实现定位，揭示了高等认知能力的细胞层面机制。

1971年，约翰·奥基夫(John O´Keefe)发现了构成这一体系的第一个组成部分。他在大脑一个名叫“海马体”的区域发现一种特殊的神经细胞，当实验小鼠在房间内的某一特定位置时其中一部分这样的细胞总是显示激活状态。而当小鼠在房间内的其他位置时，另外一些细胞则显示激活状态。奥基夫认为这些是“位置细胞”，它们构成了小鼠对所在房间的地图。

30多年后，在2005年，梅-布莱特和爱德华·莫泽夫妇发现大脑定位机制的另外一项关键组成部分。他们识别出另外一种神经细胞，他们将其称之为“网格细胞”，这些细胞产生一种坐标体系，从而让精确定位与路径搜寻成为可能。他们随后进行的研究揭示了位置细胞以及网格细胞是如何让定位与导航成为可能的。

三位科学家的发现解答了一个困扰哲学家和科学家们长达数个世纪的谜团——大脑究竟如何创建一个有关自身周围空间位置的地图？我们又究竟如何能够在复杂的环境中找到方向？

对位置的感知以及判断方向的能力是我们生存的基础。对位置的感知构成我们在环境中对自身所处地点的知觉。而在行进的过程中，我们将基于运动状态给出的距离判断与有关先前位置的信息结合了起来。

有关位置与路径寻找的问题长期以来困扰着哲学家和科学家们。200多年前，德国哲学家康德提出我们拥有一些所谓“先验知识”，它们独立于人的经验而存在。他将空间的概念视为思维的内在属性之一，这是我们感知世界的唯一的方式。随着20世纪中叶行为心理学的发展，人们开始用试验方法探究这些问题的答案。当Edward Tolman观察小鼠在迷宫中的前行方式时，他发现小鼠可以学会如何判断路径，并据此提出了“认知地图”的概念，这种认知地图形成于大脑中，让它们得以找到前行的路径。但问题依然存在——这种地图究竟如何在大脑内形成？

另据观察者网查询，去年4月的《科学》杂志上，挪威卡夫利科系统神经科学研究所等机构的研究人员联合发表了一篇论文，在观察到老鼠体内一种特殊的脑细胞网络点亮后，构建了它们所处位置的一张“心理地图”，莫泽夫妻都在作者名单当中。

在这项最新研究中，科学家观察了当老鼠在迷宫中穿梭时，像照明开关一样打开和关闭的大脑细胞。这项研究能够让我们了解大脑如何创建位置感。研究发现海马回参与到创建心理地图的工作，但是不太确定的是心理地图究竟如何形成或者为什么我们迷路。

过去的研究表明，当动物处于一个新场所时，海马回中特定的位置细胞会点亮，但是了解哪种脑细胞向位置细胞发送信息被证实是非常困难的。那是因为追踪大量的未知脑细胞或者说神经元如何连接是极为复杂的，甚至在老鼠等相对简单的动物中也非常复杂。

研究人员表示，老鼠的大脑只有葡萄大小，内部大约有5000万神经元连接在一起。为了观察老鼠了解新地点的整个过程，研究人员创造了一种病毒，能够将微型生物光开关插入到老鼠的神经元中。接下来，他们将光导纤维连接到老鼠大脑内，来连接被开关增强的大脑细胞，这样就使研究人员能够打开生物光开关并且任意的刺激神经元。最终，他们插入电极来记录穿梭于不同脑细胞间的电信号。

当老鼠在迷宫内寻找美味食物的时候，研究团队控制那些生物光开关大约1万次，这就使科学家们能够确定不同的神经元。与此同时，他们测量了在这些脑细胞之间传递的电信号。通过两种信息的组合，研究团队能够重建老鼠在了解所处位置时点亮的神经网络。研究结果发现许多不同的细胞类型参与到创建位置感的工作中。这些发现也带来了之前与位置感无关的细胞的一些问题。

例如，研究人员表示，一个难以理解的事情是不属于方向感的细胞所扮演的角色。它们将信号发送给位置细胞，但是它们真正的工作是什么呢?

2014年度诺贝尔生理学或医学获奖者简介：

约翰•奥基夫(John O’Keefe)

1939年出生于美国纽约市，拥有美国和英国国籍。他在1967年，他在加拿大麦吉尔大学(McGill University)获得了生理心理学博士学位。在这之后，他到英国伦敦大学学院(University College London)读博士后。1987年，他留校担任认知神经科学教授。目前，约翰•奥基夫教授是伦敦大学学院神经回路与行为中心主任。

梅-布里特•莫泽(May-Britt Moser)

1963年出生于挪威福斯纳沃格，挪威国籍。她在奥斯陆大学与她后来的丈夫、共同获奖者爱德华•莫泽(Edvard Moser)一共学习心理学。1995年，她获得神经生理学博士学位。她是爱丁堡大学的博士后研究员，随后在英国伦敦大学学院做访问学者，然后在1996年到位于特隆赫姆的挪威大学科学与技术学院工作。2000年，梅-布里特•莫泽被任命为神经科学教授，目前是特隆赫姆神经计算中心的主任。

爱德华•莫泽(Edvard I. Moser)

1962年出生于挪威奥勒松，挪威国籍。1995年，他在奥斯陆大学获得神经生理学博士学位。他与他的妻子、共同获奖者梅-布里特•莫泽(May-Britt Moser)一起读博士后，起初是在爱丁堡大学，后来在伦敦约翰•奥基夫(John O’Keefe)的实验室中做一名访问学者。1996年，他们回到挪威大学科学与技术学院，1998年他升为教授。他目前是特隆赫姆系统神经科学科维理研究所(the Kavli Institute for Systems Neuroscience)的主任。