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人为何会迷路?

2014-10-24 16:36:25来源:健康时报|分享
阅读提要:三位科学家研究的是大脑中的“内置GPS”——定位系统,它使人们可以在空间中进行自我定位。这一发现解决了几个世纪以来困扰着哲学家和科学家的问题:大脑究竟如何创造出周围的空间地图,而我们又如何在复杂的环境中进行导向?

你可能知道你在哪里,你要去哪里,但你知道你为什么会知道这些吗?

2014年诺贝尔生理学或医学奖揭晓,科学家John O'Keefe、May-Britt Moser、Edvard I.Moser获得此奖项,他们发现的组成大脑定位系统(GPS)的特殊细胞的研究成果就解释了上述问题。

脑中GPS

三位科学家研究的是大脑中的“内置GPS”——定位系统,它使人们可以在空间中进行自我定位。这一发现解决了几个世纪以来困扰着哲学家和科学家的问题:大脑究竟如何创造出周围的空间地图,而我们又如何在复杂的环境中进行导向?

这项研究最早要追述到1971年。英国神经科学家John O'Keefe首次发现,无论一只老鼠在什么位置,它的大脑中总是会发射一个神经元,科学家称之为“位置细胞”(place cell)。

位置细胞不仅能对目前所处空间位置进行编码,还能对刚刚经过的地方以及即将去的地方进行编码。如果动物在两个不同环境中快速进行远程运输,位置细胞会对位置信息进行重叠存储。

在记忆被编码以后,记忆还会进行进一步整合,比如在睡梦中。位置细胞在睡梦中仍然活跃也是一种记忆加固机制,记忆最终被证明存储在了大脑皮质结构中。

一项研究表明,在没有实物地图的情况下,伦敦出租车司机的自我导航能力异常强大,他们的海马区体积就比其他人的大很多。

2005年,挪威神经科学家 Moser和他的妻子发现了另一种类型的神经细胞,叫做“网格细胞”。它会在脑中生成一个坐标系,并使得人们能够更精确地定位和寻路。

位置细胞和网格细胞使得大脑知道它在哪里,以及接下来要往哪去。简单来说就是,位置细胞帮助大脑定位到A点和B点在哪,网格细胞帮助大脑得知从A点如何去往B点。

诺贝尔委员会成员说,位置细胞和网络细胞组合成了一个复杂的定位系统,一个存在于大脑内部的GPS!

破解迷路之谜

“这个系统影响了大脑中包括痴呆和阿尔茨海默氏症在内的一些疾病。这个研究对于理解空间记忆的神经机制是一个重大飞跃。”

据阿兹海默症国际组织统计,以阿尔茨海默症为最常见表现形式的老年痴呆症,已经影响到世界上的4400万人,到2050年预计高达1.35亿。

事实上,直至目前,老年痴呆也还没有有效治愈的方法,科学家们也并不知道老年痴呆症的真正病因到底是什么。当前还没有可以减缓疾病的治疗药物,目前用于治疗痴呆症的药物只能起缓解作用。甚至,在过去的十多年中,十种最初被普遍看好的药物在后来无一成功。

大脑“定位系统”的发现,为老年痴呆的研究打开了一扇窗。这些空间细胞可以第一时间与阿尔茨海默症及其他形式的痴呆症联系起来,解释患者为什么常常迷路,了解大脑如何退化。

因为,这类疾病的患者大脑海马体及内嗅皮层区域常常会在患病早期受到影响,因此病患常迷路,也很难识别周围环境,研究将了解这些患者“空间记忆缺失”的原因。

虽然研究结果不会对新药物、治疗产生直接的影响,但关于大脑定位系统的知识,可以帮我们理解是什么原因引起的空间意识的缺失。解释细胞如何运作和怎样失去功能这两个特殊的区域,对慢慢打开阿尔茨海默形成的秘匣至关重要。

不过,也有专家抱谨慎态度。中科院院士、复旦大学神经生物学研究所所长杨雄里说,老年痴呆症可能涉及海马区和内嗅皮层,与本次获奖成果很可能有关联。但他表示,老年痴呆症涉及的主要是大脑的前额叶皮层,因而该成果不一定会对老年痴呆症的治疗产生重大推动。

(责任编辑:赵瑞)

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