大腦gps細胞的解釋,問答社區(qū)

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(jīng)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(wǎng)格細胞(grid cells)”則通過一個類似航海中使用的經(jīng)緯儀告訴我們已經(jīng)行進的距離。

　　網(wǎng)格細胞和內(nèi)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(nèi)的位置細胞形成網(wǎng)絡，這一神經(jīng)回路組成了一套綜合定位系統(tǒng)。就像大腦內(nèi)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(wǎng)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(xiàn)，大腦的海馬體里有一種神經(jīng)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(jīng)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(jīng)過特定地點時網(wǎng)格細胞就會激活，這些特殊地點組成了六角形網(wǎng)絡。

“導航細胞”如何工作的？

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

　　1971年，奧基夫發(fā)現(xiàn)一種特定神經(jīng)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(jīng)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(jīng)細胞則被激活。奧基夫總結(jié)，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(jīng)系統(tǒng)學教授梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤于2005年發(fā)現(xiàn)另一種神經(jīng)細胞。這一細胞被稱作“網(wǎng)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(jīng)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(wǎng)格細胞”則有機形成了大腦的定位系統(tǒng)。

　　“我們?nèi)绾沃雷约涸谀睦?？我們?nèi)绾螐囊粋€地方到另一個地方？我們?nèi)绾卧诖竽X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(xiàn)了大腦的定位系統(tǒng)，即‘內(nèi)部的GPS’，使人類能夠在空間中定位自我?！?/p>

“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(xiàn)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(xiàn)的“網(wǎng)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(xiàn)幫助科學界在“了解不同類別神經(jīng)細胞如何協(xié)調(diào)工作、執(zhí)行更高大腦機能”方面的研究帶來重要轉(zhuǎn)變。

　　“得益于我們的‘位置細胞’和‘網(wǎng)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(jīng)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?！?/p>

　　英國牛津大學神經(jīng)生理學教授安德魯·金評論，奧基夫的最早發(fā)現(xiàn)“為我們的認知帶來了革命”，而奧基夫和莫澤夫婦的發(fā)現(xiàn)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(wǎng)格細胞”研究可能有助于了解記憶產(chǎn)生的過程，解釋人們經(jīng)常依據(jù)地點回憶起事件的現(xiàn)象，科學界期待大腦定位系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)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(xiàn)的時間

　　1971年，奧基夫發(fā)現(xiàn)了這種定位系統(tǒng)的第一個組成部分。他研究發(fā)現(xiàn)，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(jīng)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(jīng)細胞則被激活。奧基夫總結(jié)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(xiàn)了大腦定位系統(tǒng)的另一關鍵構(gòu)成——“網(wǎng)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(wǎng)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?qū)@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(nèi)，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(jīng)科學的科學家共同分享，他們發(fā)現(xiàn)了對大腦定位系統(tǒng)至關重要的“位置細胞”和“網(wǎng)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?nèi)绾沃雷约旱奈恢?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(nèi)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(nèi)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(jīng)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(xiàn)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(jīng)細胞和大腦內(nèi)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。