大腦gps細胞是什么

大腦中存在的三種“導航細胞”：“位置細胞(Place cells)” 繪制我們所處地點的地圖，當他們經過某地時向我們指出所在位置。“頭部方向細胞，就像一個指南針，告訴我們朝哪個方向前進。而“網格細胞(grid cells)”則通過一個類似航海中使用的經緯儀告訴我們已經行進的距離。

　　網格細胞和內嗅皮層里的其他細胞合作識別動物頭部的方向以及屋子的邊界，并和海馬體內的位置細胞形成網絡，這一神經回路組成了一套綜合定位系統(tǒng)。就像大腦內置的GPS，人類大腦的定位系統(tǒng)似乎和老鼠的大腦有類似的成分。 位置細胞網格細胞路線圖 老鼠身處某個特定地點時，這種細胞總是會激活。

　　約翰·奧基夫 1971年，他發(fā)現，大腦的海馬體里有一種神經細胞，每當老鼠身處屋子的某個特定地點的時候，這種細胞總是會激活。其他神經細胞則在老鼠身處其他地方的時候激活。奧基夫稱之為“位置細胞”，認為它們組成了大腦中的“地圖”。

老鼠經過特定地點時網格細胞就會激活，這些特殊地點組成了六角形網絡。

“導航細胞”如何工作的？

　　奧基夫，1931年出生，現任英國倫敦大學學院認知神經系統(tǒng)學教授。

　　1971年，奧基夫發(fā)現一種特定神經細胞。當一只老鼠在房間的某個特定位置時，其大腦特定區(qū)域中被稱之為“海馬”的神經細胞總處于激活狀態(tài)；當老鼠移動到其他位置時，其他神經細胞則被激活。奧基夫總結，這些“位置細胞”在大腦中形成關于房間的“地圖”，而不是簡單地留下視覺記錄。

　　大約34年后，挪威科技大學的神經系統(tǒng)學教授梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤于2005年發(fā)現另一種神經細胞。這一細胞被稱作“網格細胞”，能在大腦中形成一個“坐標系統(tǒng)”，其原理類似衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的經緯度，用以幫助大腦作出更精確的定位和導航。

　　“位置細胞”和“網格細胞”則有機形成了大腦的定位系統(tǒng)。

　　“我們如何知道自己在哪里？我們如何從一個地方到另一個地方？我們如何在大腦中儲存信息以便于下一次能夠找到相同的路徑？”諾貝爾獎評選委員會在聲明中說，“今年的獲獎者發(fā)現了大腦的定位系統(tǒng)，即‘內部的GPS’，使人類能夠在空間中定位自我。”

“位置細胞”的作用

　　按照諾貝爾獎評選委員會的說法，奧基夫發(fā)現的“位置細胞”“對于研究大腦如何創(chuàng)造行為具有重大影響”，而莫澤夫婦發(fā)現的“網格細胞”幫助大腦劃分空間，精確計算所處空間起點到目標位置的距離。兩種細胞的發(fā)現幫助科學界在“了解不同類別神經細胞如何協調工作、執(zhí)行更高大腦機能”方面的研究帶來重要轉變。

　　“得益于我們的‘位置細胞’和‘網格細胞’，我們不必在每次到訪一個城市時都帶著地圖找路，因為大腦中已經有了‘地圖’，”諾貝爾獎評選委員會一名成員評價，“沒有這些細胞，我們可能生存都很艱難。”

　　英國牛津大學神經生理學教授安德魯·金評論，奧基夫的最早發(fā)現“為我們的認知帶來了革命”，而奧基夫和莫澤夫婦的發(fā)現印證動物電生理學研究對揭示大腦工作重大原理的重要性。

　　因“網格細胞”研究可能有助于了解記憶產生的過程，解釋人們經常依據地點回憶起事件的現象，科學界期待大腦定位系統(tǒng)的發(fā)現能為有關阿爾茲海默氏癥（老年癡呆癥）的治療帶來福音。

　　諾貝爾獎評選委員會指出，阿爾茲海默氏癥患者經常迷路，無法辨識周邊環(huán)境，“有關大腦定位系統(tǒng)的知識或許能幫助我們了解這些人所遭受的空間記憶缺失原理”。、

發(fā)現的科學家

挪威諾貝爾獎委員會宣布，約翰-奧基夫(John O’Keefe)、梅-布萊特-莫索爾(May Britt Moser)和愛德華-莫索爾(Edvard Moser)獲得2014年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。

“位置細胞”最初被發(fā)現的時間

　　1971年，奧基夫發(fā)現了這種定位系統(tǒng)的第一個組成部分。他研究發(fā)現，老鼠在房間的某個特定位置時，其大腦海馬區(qū)的一些神經細胞總是處于激活狀態(tài)，而老鼠移動到房間其他位置時，其他神經細胞則被激活。奧基夫總結出，這些“位置細胞”在大腦中形成了關于房間的“地圖”。

　　30多年后，莫澤夫婦于2005年發(fā)現了大腦定位系統(tǒng)的另一關鍵構成——“網格細胞”。這種細胞能形成坐標系，可以精確定位和尋找路徑。他們隨后的研究還展示出，這些“網格細胞”是如何確定位置并導航的。

　　今年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獎金共800萬瑞典克朗，奧基夫將獲得獎金的一半，而莫澤夫婦將共享另一半獎金。

　　諾貝爾生理學或醫(yī)學獎揭曉拉開了今年“諾貝爾周”的序幕。未來一周內，物理學獎、化學獎等獎項將陸續(xù)揭曉。

相關解答

博士 VS教授大腦定位系統(tǒng)研究，可以幫助容易迷路的患者

　　問：湘雅二醫(yī)院辦公室負責人柴湘平博士

　　答：湘雅二醫(yī)院院長周勝華教授

　　問：三位科學家為什么會獲獎?

　　答：2014年生理學或醫(yī)學諾貝爾獎被三位神經科學的科學家共同分享，他們發(fā)現了對大腦定位系統(tǒng)至關重要的“位置細胞”和“網格細胞”，并揭示了這兩種細胞是如何讓大腦定位和導航成為可能。

　　問：生活中我們如何知道自己的位置?如何從一個地方去到另一個地方?為何我們可以重復同樣的路線?

　　答：大腦中的定位系統(tǒng)細胞就像一個內置的“GPS”，當人處于不同的體位及身處不同的空間環(huán)境中時，大腦內會有相應的定位系統(tǒng)細胞被激活，而當人的體位和空間環(huán)境發(fā)生變化時，不同的大腦定位系統(tǒng)細胞將被激活，而海馬體中神經細胞特定激活組合的方式可對其進行存儲。

　　問：將來對人類健康有何益處?

　　答：腦功能障礙是最常見的殘疾原因，對患者和社會都會造成重大影響，但卻一直未能發(fā)現有效的預防和治愈方法。在很多腦疾病中都有空間記憶功能受損的影響。以癡呆癥患者為例，其大腦海馬區(qū)神經細胞和大腦內嗅皮層細胞往往在早期就受影響，導致患者迷路并無法辨認外界環(huán)境。

　　對于大腦定位系統(tǒng)的了解或許將在未來幫助像阿爾茨海默病(癡呆患者)這一類有記憶功能障礙尤其是空間記憶障礙而容易迷路的患者。