專訪夫婦諾獎獲得者之一Edvand Moser教授：大腦中的GPS

生物探索

編者按

2017年5月8-12日由冷泉港亞洲舉辦的Francis Crick Symposium學術會議在蘇州舉辦。諾貝爾獎得主，挪威科技大學的Edvard Moser教授作為特邀嘉賓做了主題演講。生物探索非常有幸在會後對他進行了採訪。May-Britt Moser和Edvand Moser夫婦是諾貝爾獎史上第五對獲獎的夫妻。Edvard Moser教授給我們講述了他們是如何相知相遇開始科研的故事，並介紹了他們如何發現發現大腦GPS——網格細胞及其對網格細胞的深入研究。

2017年5月8-12日由冷泉港亞洲舉辦的Francis Crick Symposium – Transforming Neurosciences: Questions & Experiments學術會議在蘇州舉辦。諾貝爾獎得主，挪威科技大學的Edvard Moser教授作為特邀嘉賓做了主題演講：「Development Of The Entorhinal-Hippocampal Space Circuit」。生物探索非常有幸在會後對他進行了採訪。

2014年的諾貝爾獎生理學或醫學獎是頒給英國科學家John O Keefe，挪威科學家May Britt Moser以及Edvand Moser的，以獎勵他們在「發現了大腦中形成定位系統的細胞」方面所做的貢獻。May-Britt Moser和Edvand Moser夫婦是諾貝爾獎史上第五對獲獎的夫妻。

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相遇相知是科研的起點

May-Britt Moser和Edvand Moser夫婦的相遇相知是科研界的一段佳話。Edvand Moser教授告訴我們，當他們1980年一起學習心理學課程，他們都決定走進新的學科來更多地了解大腦。他們想找出大腦控制行為的背後機制。當時這對年輕人獲得了在就讀的奧斯陸大學Per Andersen實驗室完成本科畢業論文的機會。Per Andersen是當時挪威著名的電生理學家，對大腦的海馬區有著深入的研究。在他那裡，他們倆將心理學和生理學以獨特的方式組合起來進行科研。

後來他們倆還雙雙獲得了位於倫敦John O Keefe教授的實驗室發來的博士後研究職位邀請。O Keefe教授在小鼠大腦的海馬區發現了一種被稱作「位置細胞」的特殊神經細胞。這些細胞只有當小鼠抵達某一特定位置時才會被激活。1996年，Moser夫婦收到了挪威科技大學的助理教授職位邀請。這個學校願意給他們兩人兩個職位，他們可以在一個地方一起創建實驗室，就是在那裡他們開始尋找位置細胞的信號來源並深入下去，一切漸漸走上正軌。

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發現大腦GPS——網格細胞

Moser夫婦通過化學方法讓小鼠海馬體的部分區域失活，觀察到位置細胞的信息流是從臨近的內嗅皮層傳導而來的。之前沒有人記錄過這一組織的活動，由於其一側非常接近一根大血管，非常難於接觸。請教過大腦解剖學家後，Moser夫婦小心地將電極避開血管，植入接近大腦皮層的地方，記錄來自內嗅皮層神經細胞的信號。也就是在這一時刻，他們有了突破性的發現。

他們發現內嗅皮層區域的神經細胞也會在小鼠通過某一特定點的時候發生激活，和海馬區的位置細胞很像。計算機所記錄小鼠的大腦神經細胞信號，顯示出了非常獨特的位置圖，非常地有規律。最終他們發現這是一個六邊形的網格形狀。小鼠跑動的環境中並沒有六邊形的形狀存在。這個六邊形在小鼠的大腦內抽象地形成併疊加於環境背景之上的。經過這一抽象六邊形上的某一點時，對應的神經細胞就會被激活。他們意識到這是讓人振奮的發現，但到文章的發表，還又花費了半年時間來研究得出最終結論。

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圍繞網格細胞的深入研究

科學家們一直推斷動物的大腦中可能存在知覺地圖，存儲了有關周圍空間的信息。而網格細胞的發現證實了這一觀點。但科學家們仍然還不知道位置細胞、網格細胞等導航細胞是怎樣作為一個大腦里的GPS幫助動物完成空間定位的。在2005年發表了發現網格細胞的文章後，Moser夫婦圍繞網格細胞做了很多深入的研究。

Moser夫婦繼續研究網格細胞是如何產生、如何工作的，以及它們如何與其他空間單元類型進行交互。Edvand Moser教授說網格細胞幫助我們更好地理解空間的神經表徵。最迷人的是六邊形圖案是由皮層本身產生的。在外部世界沒有網格模式；一切由大腦單獨完成。

Edvand Moser教授繼續給我們介紹網格細胞引導的六邊形就好像是晶體結構圖。晶體通常不是那麼完美的，網格細胞產生的也是一樣，通常會偏移一點。但是如果大腦出現疾病，比如始於內嗅皮層的阿爾茨海默氏病，早期癥狀間接地顯示網格細胞的損傷，規則的六邊形會被干擾。但是這是間接的證據，大腦疾病和網格細胞的關係還需要更多的研究來證實。

Edvand Moser教授說關於網格細胞是否受環境影響，既可以說是、也可以說不是，這取決於我們怎樣去研究。他們做了將小鼠放置於不同環境，想看看環境是否能塑造網格細胞系統。但看上去這種六邊形是非常難改變的。說到能被塑造，是必需在研究對象非常年幼的時候。

他們也相信網格細胞除了定位還有一些記憶的功能。如果這個系統被破壞，會同時丟失方向感和記憶。但記憶功能只是猜想，還需要很多科學研究來證實。

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科學感言

我們的採訪每次都會問問科學家們的科學感言。面對赫赫有名的諾獎得主，我們也向Edvand Moser教授詢問了如何能做好科研的問題。Edvand Moser教授說：「首先你必須是有充分動機的、積極的狀態，必須喜歡你所做的事、認為它是有趣的、並打算找出源頭，這是最重要的。接下來，你必須勇敢，能夠往前邁一大步，而不是僅僅確認別人所提議的想法。你必須自信，敢於接受挑戰。你必須有些聰明才智，但不需要非常聰明。你必須是富有創造力的，能夠想到好的想法。」

Edvand Moser教授說這並不是他第一次參加冷泉港亞洲的會議，六、七年前他來過一次。這是個很出色的會議，展示了非常不錯的科研成果。不止是報告本身，參加會議的學生、博後都非常積極、問了很多問題，很有意思。中國的青年科學家們應該會把科研做得很好。

冷泉港亞洲

冷泉港亞洲沿襲美國冷泉港實驗室的傳統，為來自亞洲乃至全球的科學家及學生們，提供近距離分享最新科研進展的獨特平台。在冷泉港亞洲，與會者不論地位、年齡、國籍、性別、種族，都將於會議全程得到平等自由的交流機會。冷泉港亞洲會議的最大特色，就是大部分在會議上發表的演講，選擇自全體與會者公開提交的摘要中（年會除外），報告涵蓋了大量未發表的最新科研進展。

冷泉港亞洲會議一般歷時3-5天，由高密度的演講分會、海報展示分會及各類社交活動組成。每一位演講者的報告時間約為15-20分鐘，台下聽眾將有5分鐘的時間與演講者進行交流問答。海報展示分會一般安排在下午，每一位作者都將有機會，就自己的研究成果及感興趣的話題，與來自世界各地的學者們進行充分探討。

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