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揭秘大脑如何定位导航-【新闻】

发布时间:2021-05-27 17:02:57 阅读: 来源:排污泵厂家

揭秘大脑如何定位导航

2014年诺贝尔生理学或医学奖颁给了约翰 奥基夫教授及瑞典科学家莫泽夫妇,以 表彰他们对脑内定位细胞的研究所做出的卓越贡献 。

这个颁奖词着实令人好奇。我们通常理解的 定位 ,是现代电子科技成果:拿出手机打开全球定位系统,地图上会显示我们的位置,但这与我们的大脑又有什么关系呢?不过,如果我们不能像手机一样搜索卫星来判断位置关系的话,我们的大脑又是如何 定位 的呢?

上世纪中期,科学研究主要秉承 还原法 ,即将复杂事物拆分成基本组成单元,尔后通过对这种基本单元的研究,还原整个复杂系统。在神经科学中, 还原法 就发展为 神经元电生理方法 。

神经元是大脑的基本构成细胞,主要以发放电信号的方式实现功能。我们之所以能思考,就是靠这些细胞的有机联接。它的发放遵循 全或无 的守则,就像一个二进制的处理器,兴奋就发放,不兴奋就不发放,没有中间状态。利用这种方法,约翰 奥基夫在小鼠大脑的海马体内植入了记录神经元电发放的电极,发现小鼠神经元的发放模式似乎和小鼠所处的位置有关。他根据小鼠所处的位置和神经元发放的强烈程度绘制了一个关系图,然后惊讶地发现:关系图就是一张地图!

随后,这种能 画地图 的细胞被取名为 位置细胞 。每一个位置细胞对应着空间中的一个位置区域。当你处在空间某个位置时,这个位置的细胞神经元就会进入兴奋状态,仿佛在告诉你: 我在这里。 后续的一系列实验表明,这些神经元还参与了空间记忆,即不仅能回答 我在哪里 ,还能回答 我是否来过这里 。约翰 奥基夫的研究具有划时代的意义,是人类第一次认识到空间认知的物理本质。

莫泽夫妇对这一研究成果感到十分振奋,并开始思考另一个问题 我们知道自己的位置,但我们想去另一个地方,还需要相对的空间位置关系 。于是,他们另辟蹊径,把主要研究对象从海马体转移到与海马体联系最紧密的 内嗅皮层 ,这项研究一做就是20年。莫泽夫妇发现,内嗅皮层中存在一种 网格细胞 ,这些细胞在空间认知的过程中起到了 坐标轴 作用,从而使大脑可以回答 从哪里出发 的问题,并知道 要到哪儿去 。

这种 导航 能力,竟完全是天然之作,不禁令人慨叹。 位置细胞 和 网格细胞 开创了空间认知神经科学的纪元,其后陆续发现的 方向细胞 和 边界细胞 ,则勾画出了我们认知空间位置关系的大网。这种颇具简约之美的生命认知图式,其意义已经超过了神经科学的领域,甚至让我们可以开始重新思考意识的来源及其物理本质。

编辑:利雪娟 来源:人民日报【打印】

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