深度解析：2014诺贝尔生理学和医学奖

  我们如何知道自己的位置？我们如何找到从一处到达另一处的路？为何当我们在下一次走同样路线时能够迅速找到路线，它们在大脑中是如何存储的？今年的诺贝尔生理学与医学奖获得者发现了大脑内的定位系统，一种大脑中的“内置GPS”，它能够在空间中指引我们的方向，为更高等的认知能力提供细胞水平的基础。
  1971年，John O'Keefe发现了这一定位系统的第一个组分。他在大脑内一个叫作“海马体”的区域发现一种特殊的神经细胞，当实验大鼠位于房间内的某一特定位置时，该类神经细胞总是表现为激活状态；而在大鼠位于其它位置时，其他神经细胞表现为激活状态。O'Keefe认为，这些“位置细胞”在大鼠脑内构成了所在房间的地图。
  30多年后的2005年，May-Britt Moser和Edvard Moser夫妇发现大脑定位系统内的另外一种关键组分。他们鉴定出了另外一种神经细胞，并将其称之为“网格细胞”，这些细胞形成一个坐标系统，使大脑具备精确定位与路径搜索功能。他们后续的研究揭示了位置细胞以及网格细胞实现定位与导航功能的原理。
  John O'Keefe、May-Britt Moser和Edvard Moser的发现解决了哲学家和科学家几个世纪以来的难题--大脑如何绘制出我们周围的环境地图以及我们在复杂环境中如何为自己导航。

我们是如何体验周围环境的？
  对位置的感知力和导航能力是我们生存的基础。对位置的感知使我们在环境中形成位置的概念。而在导航过程中，我们将基于运动状态的距离感知与先前位置的信息相互结合。
  长期以来，有关位置与导航的问题一直困扰着哲学家和科学家们。200多年前，德国哲学家康德提出人类拥有先知的心理能力，它们独立于人的客观经验而存在。他将空间的概念视为一种思想的内在属性，是我们感知世界的唯一方式。而随着20世纪中期行为心理学的探索，人们开始用试验方法来探究这些问题。当Edward Tolman观察大鼠在迷宫中的移动方式时，他发现它们能够在移动中学会如何导航，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。但问题仍然存在--这种地图如何在大脑内呈现呢？
John O'Keefe和空间定位理念
  John O'Keefe被大脑如何控制行为的问题深深吸引，因此在1960年代末期，他开始采用神经生理学方法研究这一问题。在记录房间内自由跑动的大鼠脑内一个叫作“海马体”区域的单个神经细胞信号过程中，O'Keefe注意到当大鼠位于房间内某一特定位置时，特定的神经细胞会被激活(图1)。他确认这些“位置细胞”并非仅是简单地接收视觉信息，而是在构建一张关于周围环境的内置地图。O'Keefe断定海马体会产生大量的地图，这些地图由生物处于不同环境中时，大量神经细胞共同作用下形成。因此，对环境的记忆可由海马体中特定神经细胞组合的激活来进行存储。

  大脑定位系统的发现颠覆了我们此前对特定细胞集体完成高级感知功能方式的认知。这一成果为理解其它认知过程(如记忆、思考以及规划)开辟了新的研究道路。

获奖者简介
  John O'Keefe，1939年出生于美国纽约，拥有美国和英国双重国籍。他于1967年在加拿大麦吉尔大学获得了生理心理学博士学位。之后，他到英国伦敦大学攻读了博士后。1987年，他留校担任认知神经科学教授。目前，John O’Keefe担任伦敦大学塞恩斯伯里康中心神经回路与行为学部门主任。
  Edvard I. Moser，1962年出生在挪威的奥勒松，挪威国籍。他于1995年获得奥斯陆大学神经生理学博士学位。他与他的妻子May-Britt Moser一起进行博士后研究。1996年,他们来到位于特隆赫姆的挪威科技大学（the Norwegian University of Science and Technology ），Edvard I.Moser在此担任教授。他目前在位于特隆赫姆的 Kavli 系统神经学研究所担任主任。
  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Edvard I. Moser一起学习心理学。1995年，她获得了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做访问学者，而后在1996年来到位于特隆赫姆的挪威大学科学与技术学院工作。2000年，May-Britt Moser被任命为神经科学教授，目前在位于特隆赫姆的神经计算中心担任主任。（转化医学网360zhyx.com）