科学公园讯 来自诺贝尔奖官网的消息,2014年诺贝尔生理学或医学奖得主为:美国科学家约翰·奥基弗(John O'Keefe )、挪威科学家梅-布里特·莫泽(May-Britt Moser)和挪威科学家爱德华·莫泽(Edvard I. Moser)。他们因为“发现构成大脑定位系统的细胞”而获奖。
获奖理由:
1971年,约翰·奥基弗发现,当把一只大鼠放到环境中某个特殊的位置时,其大脑中的特定神经细胞会被激活。当换到其他位置,会导致其大脑中其他的特定神经细胞被激活。约翰·奥基弗提出,这些“位置细胞”构建了一个外部环境的内部地图。这些“位置细胞”位于大脑中海马的位置。
2005年,梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽发现,当大鼠通过某些特定位置时,位于海马附近内嗅皮质的另一些的神经细胞被激活。这些脑区构成一个六边形网格,每个网格细胞在特定的空间图式中起作用。这些网格细胞共同构成一个坐标系,便于大鼠在三维空间的活动。
网格细胞与位于嗅皮层用于识别动物头部的方向和房间的边界的细胞,以及位于海马的位置细胞一起,共同形成一个网络系统。这一回路构成了复杂的空间定位系统,这是一个脑内的GPS系统。人脑中的这一系统似乎有与大鼠脑中的相似的结构。
获奖解析:
位置感和导航能力是我们存在的基础。位置感给出了环境位置感知。导航是指基于先前位置的认知和运动产生的距离感的互相关联。
哲学家和科学家们就有关位置和导航问题曾经有过长期探讨。200多年前,德国哲学家康德认为,一些心理能力作为先验性知识独立于经验而存在。他认为空间概念是心灵内在的一种本能,人们必须通过这种本能才能感知这个世界的存在。
到了20世纪中期,随着行为主义心理学的兴起,这些问题开始通过实验手段来解决。爱德华·托尔曼通过研究大鼠在迷宫中的运动发现,它们可以学习如何导航,他认为大鼠能通过在大脑形成的“认知地图”而找到出路。但问题仍然没有得到根本性解决,大脑怎么会存在这样的地图呢?
还有更多的问题:我们怎么知道我们在哪里?我们怎样才能找到从一个地方到另一个的道路?我们又如何记住这些道路,而且我们下一次是如何通过追踪同样的路径毫不费力地马上找到这些道路?今年的诺贝尔奖获得者给出我们答案——他们发现了一个定位系统,一个人大脑“内在的GPS”,是它使得我们可以定位自己的空间,并揭示了这种高级认知功能细胞基础。
1971年,约翰·奥基弗发现了这种定位系统的第一个组成部分。他发现,在大脑海马存在着这样一种类型的神经细胞,当大鼠位于房间的某一位置时,某个区域的这种神经细胞始终处于激活状态,而当大鼠移动到另一个位置时,另外一些细胞被激活。奥基弗从而得出结论,这些“位置细胞”在脑内形成了房间的地图。
三十年多年后,梅‐布里特和爱德华·莫泽发现了大脑定位系统的另一个重要组成部分。他们确定了另一种类型的神经细胞,它们被称为“网格细胞”,它们生成一个坐标系,通过这个系统可以进行精确定位和寻路。他们随后的研究表明了位置和网格细胞是帮助人们确定位置和导航的。
约翰·奥基弗,梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽的发现解决了哲学家和科学家几个世纪来一直争论不休的一个问题,即大脑如何对我们周围空间产生地图,以及如何通过这个系统在复杂的环境中导航的?
获奖者介绍:
约翰·奥基弗(John O’Keefe)
1939年出生在美国纽约,持有美国和英国国籍。他于1967年在加拿大麦吉尔大学获得生理心理学博士学位后,在英格兰的伦敦大学学院进行博士后研究,随后留校。在1987年成为认知神经科学教授,目前是伦敦大学学院神经回路和行为SainsburyWellcome中心主任。
梅-布里特·莫泽(May‐Britt Moser)和爱德华·莫泽(Edvard I. Moser)
1963年出生在挪威的奥勒松,具有挪威国籍。她在奥斯陆大学与她将来的丈夫,此次诺贝尔奖共同获得者Edvard Moser一起学习心理学,并于1995年获得神经生理学博士学位。她在爱丁堡大学做博士后研究,然后到伦敦大学学院做访问科学家。1996年在挪威科技大学特隆赫姆分校任职。2000年May‐Britt Moser被任命为神经科学教授。目前是特隆赫姆分校神经计算中心主任。
1962年出生在挪威的奥勒松,具有挪威国籍。1995年在奥斯陆大学获得神经心理学博士学位。随后和他的妻子,此次诺贝尔奖共同获得者May‐Britt Moser一起先在爱丁堡大学做博士后,然后在伦敦John O?Keefe的实验室做访问科学家。1996年他们到挪威科技大学特隆赫姆分校任职,1998年被任命为教授。目前是特隆赫姆分校系统神经科学Kavli研究所所长。
(来源:nobelprize theguardian;编译:老谈谈、挣脱枷锁的囚徒、叮当蓝色鱼;美工:油猫饼)
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