诺贝尔奖得主的巅峰之路

　　

生物通报道：2014年的诺贝尔生理学/医学奖颁给了John O’Keefe、 May-Britt Moser和Edvard Moser，Moser夫妇也成为了诺贝尔奖史上第五对获奖伉俪。Edvard和May-Britt Moser已经合作了三十年（结婚二十八年），早餐、实验室晨会、晚餐他们都在反复探讨人类的大脑。

上接：本届诺贝尔奖得主，Moser夫妇是何许人

网格细胞的发现

Moser夫妇在Trondheim的第一个目标，是更好的描述位置细胞信号的来源。尽管这些细胞就位于海马体中，但也可能有其他地方的细胞引导位置细胞激发。

他们采用了研究位置细胞的标准实验技术，直接给大鼠海马体植入电极，并让大鼠在大盒子里自由跑动，同时记录电活性。这些电极非常灵敏，足以捕捉单个神经元的活性，它们得到的数据可以在电脑里进行分析。为了确保大鼠的跑动覆盖整个区域，研究人员给在其中洒满了巧克力。（May-Britt在生活中也是个巧克力爱好者）

随后，Moser夫妇通过化学方法令海马体及其附近的各区域失活，然后测试定位细胞是否能正常激发。他们由此发现了从内嗅皮层流向定位细胞的信息。在此之前没人注意过内嗅皮层，这主要是因为这个结构极难触及，很容易造成动物死亡。Moser夫妇咨询了神经解剖学专家，找到了插入电极的理想位置，并开始研究内嗅皮层的神经元。

研究人员发现，当大鼠移动到盒子特定位点的时候，内嗅皮层的一些神经元被激发。这一点与海马体的定位细胞相同，不同的是这些神经元在其他位点也能激发。Moser夫妇注意到，这些位点形成了某种模式。

当他们扩大了大鼠跑动的盒子之后，上述模式更清晰地显现了出来：像蜂巢一般近乎完美的六边形网格。这样的简单性和规律性，令他们不敢相信自己的眼睛。在排除了一切其他可能之后，Moser夫妇开始逐渐解读大脑的这种作用机制。

研究显示，六边形路线绝对是大鼠脑部建立的，当大鼠经过六边形上的点，相应神经元就激发。这种空间表现形式正是人们长期探寻的大脑编码体系，这一发现发表在2005年的Nature杂志上。

惊人的模式

很快Moser夫妇开始对网格细胞进行各种测试。他们发现，这些细胞的激发模式在黑暗中依然稳定，而且不依赖于动物的速度或方向。环境改变（比如墙壁颜色的变化）会影响定位细胞的激发率，但网格细胞却不受影响。Moser夫妇还发现，内嗅皮层的不同细胞能生成多种不同类型的网格，这些大大小小的网格交叠起来就像马蜂窝一样。而且网格细胞在大脑中的排列符合精确的数学规则。

自古希腊以来人们就一直在探寻大脑、记忆和位置之间的关系，而Moser夫妇的研究将它们关联了起来。古希腊时期的哲学家通过空间来帮助自己记忆大段的演讲稿，他们在脑海中选取一个建筑或街道的布局，将演讲稿的不同部分放在这些地标上。他们在长篇大论的同时回忆上述场景，每一个地标就能激活相应的演讲稿片段。二十世纪人们仍然着迷于记忆与位置的神秘关系，行为学家们曾推测动物脑海深处携带着一个抽象的空间地图。网格细胞的发现，最终证明了这一切。

网格细胞也震惊了那些理论学家们，因为对于有限数量的网格细胞来说，六边形是达到最高空间分辨力的最优模式。这样简单明了的模式让不少人相信，人类能够最终理解整个大脑所用的计算原则。

并不是所有夫妻都能够如此和谐地一同工作。Moser夫妇认为自己的默契很大程度上要得益于耐心和共同的兴趣，不论是在科研还是在生活上。他们二人都酷爱户外运动，May-Britt每隔一天就要去附近跑步，而Edvard每周末都去远足。他们都痴迷于火山，共同登上了许多壮丽的山峰。

在工作上，Moser夫妇有明确的分工。Edvard主要负责计算机和理论方面，而May-Britt着重管理实验室和进行实验。“我们有不同的强项，结合起来就能得到更好的结果，”Edvard说。一般Moser夫妇只有一人去参加会议，另一人留在实验室。“所以说我们也并不是整天形影不离，”Edvard说。

网格细胞还有许多值得研究的地方。科学家们还不清楚内嗅皮层的神经网络是如何生成网格的，也不了解网格细胞、位置细胞和其他定位细胞是相互协作为动物导航的。现在，Moser夫妇正走在探索这些问题的路上。

在神经编码的抽象世界以外，网格细胞还有另一个重要的意义，即帮助人们理解记忆和失忆。内嗅皮层是阿尔茨海默症影响的第一个脑部结构，而迷路或感到迷失也是这种疾病的早期症状。Moser夫妇推测，内嗅皮层的细胞可能与阿尔茨海默症有特殊的关系，他们希望其它科学家能够着手揭开这个谜题。

 

生物通编辑：叶予

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