2014年诺贝尔生理学或医学奖垂青“大脑GPS”:路痴有救了!
10月6日下午,美国及挪威的三位科学家约翰·奥基夫(John O’Keefe),莫泽夫妇——梅-布里特·莫泽(May-Britt Moser)和爱德华·莫泽(Edvard I. Moser)因“发现构成大脑定位系统(GPS)的细胞”获2014年诺贝尔生理学或医学奖。不过,大奖一出即引来争议,有专家认为,其研究并非“独领风骚”。同时,专家呼吁,中国脑科学计划不宜再“议而不决”。 
2014-10-8 14:26:50
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本文综合科学网、果壳网,有编辑改动。


“这简直不太可能,我从未预料到,这是一项崇高的荣誉。”2014年诺贝尔生理学或医学奖获得者之一约翰·奥基夫(John O’Keefe)在接受记者采访时仍然非常激动。当得知获奖时,他正在家里的办公桌前像以往一样工作。


10月6日,瑞典卡罗琳医学院在斯德哥尔摩宣布,将2014年诺贝尔生理学或医学奖授予拥有美英双国籍的科学家约翰·奥基夫以及两位挪威科学家梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽(May-Britt Moser,Edvard I. Moser),以表彰他们发现大脑定位系统细胞的研究。


诺贝尔奖评选委员会在声明中说,今年获奖者的研究成果解决了困扰科学界几个世纪的难题,发现了大脑的定位系统,即“内部的GPS”,从而使人类能够在空间中定位自我,有助于进一步了解人类大脑空间记忆的中枢机制。


布里特在采访中表示,在接到瑞典诺贝尔生理学或医学奖委员会秘书长电话得知喜讯后,她喜极而泣。让她感到有些沮丧的是,丈夫爱德华当时正在飞机上,不能在第一时间与他分享这个消息。


“12:30飞机落地后,我走出机舱,有一个机场代表捧着鲜花接我坐车,当时我还一头雾水。”爱德华说,看到朋友们发来的150封邮件和75条短信后,他才知道自己获得诺奖。


今年诺贝尔生理学或医学奖奖金共800万瑞典克朗(约合111万美元),奥基夫将获得奖金的一半,而莫泽夫妇将共享奖金的另一半。


他们研究了什么?


1971年,约翰·奥基夫发现了这个定位系统的第一个成分。


因为着迷于大脑如何控制行为和决策,约翰·奥基夫试图用神经生理学的方式找到答案:当他记录在屋内自由跑动的大鼠的大脑海马体内单个神经细胞的信号时,奥基夫发现,当大鼠经过特定位置时,某些神经细胞会被激活。他发现这些“位置细胞”不仅仅接受视觉信号输入,而且还会在脑中绘制周围环境的地图。奥基夫总结道,通过在不同环境中被激活的不同的位置细胞,这些“位置细胞”(place cells)组成了屋子的地图。因此,关于环境的记忆能以位置细胞活性的特定组合形式被存在海马体中。


三十多年后,迈-布里特·莫泽和爱德华·莫泽发现了大脑定位系统的另一个关键成分。


这对科学家夫妇在绘制移动中的大鼠的海马体连接时,在附近的内嗅皮层中发现了一种让人惊异的活动模式。当小鼠通过六角网格中的某些位置时,内嗅皮层中的某些固定的细胞会被激活。每个细胞都对应着某个特定的空间格局,这些“网格细胞”共同建立出一个可以进行空间导航的坐标系统。它们和内嗅皮层中其他负责辨识头部方向和房间边界的细胞一起,与海马体中的位置细胞共同组成了神经回路。这个回路系统在大脑中建立了一套综合定位系统,一个内置的GPS。


根据最近的脑成像技术调查,以及对接受神经外科手术患者的研究都显示,位置细胞同样存在于人体中。在早期阶段阿尔兹海默氏疾病的早期阶段,患者的海马体和内嗅皮质经常会受到影响,以致这些患者经常无法辨别周边环境并且迷路。了解大脑的位置系统或许可以因此帮助我们了解这种疾病如何对患者的空间记忆丧失造成影响。


这一对大脑位置系统的发现代表了我们进一步认识大脑特化细胞如何协同合作,并执行更高水平的认知功能。它为我们理解认知过程,比如记忆、思维与计划开辟了新的途径。


图片来源:nature.com 编译:Calo


国内科学家怎么看诺奖归属?


在中国科学院院士杨雄里看来,“他们的工作并非‘独领风骚’”:尽管获奖者在大脑的定位系统方面的研究做得很出色,但是这样类型的研究工作很多,达到这种研究水平的,也不只这么一家。“诺奖到底授予谁,见仁见智,但(这样的结果)还是出乎我的意料”。


有同样感受的,不只是杨雄里。此奖项颁发当天就引来争论。10月6日晚,由北京大学教授饶毅等三位学者主编的《赛先生》发文表示:“今年生理奖不一定有广泛共识”“有观点认为脑内各种细胞都有,比这些细胞更有趣的如‘镜像神经元’‘祖母神经元’等,所以发现细胞不够重要,确定其功能,了解其机理更为重要。”


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