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2014年諾貝爾生理學或醫學獎出爐,你知道了嗎?

科學公園訊 來自諾貝爾獎官網的消息,2014年諾貝爾生理學或醫學獎得主為:美國科學家約翰·奧基弗(John O"Keefe )、挪威科學家梅-布里特·莫澤(May-Britt Moser)和挪威科學家愛德華·莫澤(Edvard I. Moser)。他們因為「發現構成大腦定位系統的細胞」而獲獎。

2014年諾貝爾生理學或醫學獎出爐,你知道了嗎?

獲獎理由:

2014年諾貝爾生理學或醫學獎出爐,你知道了嗎?

1971年,約翰·奧基弗發現,當把一隻大鼠放到環境中某個特殊的位置時,其大腦中的特定神經細胞會被激活。當換到其他位置,會導致其大腦中其他的特定神經細胞被激活。約翰·奧基弗提出,這些「位置細胞」構建了一個外部環境的內部地圖。這些「位置細胞」位於大腦中海馬的位置。

2005年,梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤發現,當大鼠通過某些特定位置時,位於海馬附近內嗅皮質的另一些的神經細胞被激活。這些腦區構成一個六邊形網格,每個網格細胞在特定的空間圖式中起作用。這些網格細胞共同構成一個坐標系,便於大鼠在三維空間的活動。

網格細胞與位於嗅皮層用於識別動物頭部的方向和房間的邊界的細胞,以及位於海馬的位置細胞一起,共同形成一個網路系統。這一迴路構成了複雜的空間定位系統,這是一個腦內的GPS系統。人腦中的這一系統似乎有與大鼠腦中的相似的結構。

獲獎解析:

位置感和導航能力是我們存在的基礎。位置感給出了環境位置感知。導航是指基於先前位置的認知和運動產生的距離感的互相關聯。

哲學家和科學家們就有關位置和導航問題曾經有過長期探討。200多年前,德國哲學家康德認為,一些心理能力作為先驗性知識獨立於經驗而存在。他認為空間概念是心靈內在的一種本能,人們必須通過這種本能才能感知這個世界的存在。

到了20世紀中期,隨著行為主義心理學的興起,這些問題開始通過實驗手段來解決。愛德華·托爾曼通過研究大鼠在迷宮中的運動發現,它們可以學習如何導航,他認為大鼠能通過在大腦形成的「認知地圖」而找到出路。但問題仍然沒有得到根本性解決,大腦怎麼會存在這樣的地圖呢?

還有更多的問題:我們怎麼知道我們在哪裡?我們怎樣才能找到從一個地方到另一個的道路?我們又如何記住這些道路,而且我們下一次是如何通過追蹤同樣的路徑毫不費力地馬上找到這些道路?今年的諾貝爾獎獲得者給出我們答案——他們發現了一個定位系統,一個人大腦「內在的GPS」,是它使得我們可以定位自己的空間,並揭示了這種高級認知功能細胞基礎。

1971年,約翰·奧基弗發現了這種定位系統的第一個組成部分。他發現,在大腦海馬存在著這樣一種類型的神經細胞,當大鼠位於房間的某一位置時,某個區域的這種神經細胞始終處於激活狀態,而當大鼠移動到另一個位置時,另外一些細胞被激活。奧基弗從而得出結論,這些「位置細胞」在腦內形成了房間的地圖。

三十年多年後,梅‐布里特和愛德華·莫澤發現了大腦定位系統的另一個重要組成部分。他們確定了另一種類型的神經細胞,它們被稱為「網格細胞」,它們生成一個坐標系,通過這個系統可以進行精確定位和尋路。他們隨後的研究表明了位置和網格細胞是幫助人們確定位置和導航的。

約翰·奧基弗,梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤的發現解決了哲學家和科學家幾個世紀來一直爭論不休的一個問題,即大腦如何對我們周圍空間產生地圖,以及如何通過這個系統在複雜的環境中導航的?

獲獎者介紹:

約翰·奧基弗(John O』Keefe)

2014年諾貝爾生理學或醫學獎出爐,你知道了嗎?

1939年出生在美國紐約,持有美國和英國國籍。他於1967年在加拿大麥吉爾大學獲得生理心理學博士學位後,在英格蘭的倫敦大學學院進行博士後研究,隨後留校。在1987年成為認知神經科學教授,目前是倫敦大學學院神經迴路和行為SainsburyWellcome中心主任。

梅-布里特·莫澤(May‐Britt Moser)和愛德華·莫澤(Edvard I. Moser)

2014年諾貝爾生理學或醫學獎出爐,你知道了嗎?

1963年出生在挪威的奧勒松,具有挪威國籍。她在奧斯陸大學與她將來的丈夫,此次諾貝爾獎共同獲得者Edvard Moser一起學習心理學,並於1995年獲得神經生理學博士學位。她在愛丁堡大學做博士後研究,然後到倫敦大學學院做訪問科學家。1996年在挪威科技大學特隆赫姆分校任職。2000年May‐Britt Moser被任命為神經科學教授。目前是特隆赫姆分校神經計算中心主任。

1962年出生在挪威的奧勒松,具有挪威國籍。1995年在奧斯陸大學獲得神經心理學博士學位。隨後和他的妻子,此次諾貝爾獎共同獲得者May‐Britt Moser一起先在愛丁堡大學做博士後,然後在倫敦John O?Keefe的實驗室做訪問科學家。1996年他們到挪威科技大學特隆赫姆分校任職,1998年被任命為教授。目前是特隆赫姆分校系統神經科學Kavli研究所所長。

(來源:nobelprize  theguardian;編譯:老談談、掙脫枷鎖的囚徒、叮噹藍色魚;美工:油貓餅)

作者寫於2014-10-08
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