脑内定位系统的发现及意义.pdf

《脑内定位系统的发现及意义.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、6生物学通报2015年第50卷第1期脑内定位系统的发现及意义米王利鹏常彦忠一(河北师范大学分子神经生物学与神经药理学研究所河北石家庄050024)摘要位置感知和导航是大脑最基本的功能，然而多年来。科学家一直未能揭示这一功能的机制。约翰·奥·基夫和莫泽夫妇的研究成功解决了这个难题．他们分别发现了定位系统的位置细胞和网格细胞．发现了大脑如何创建周围空间的“地图”．以及如何在复杂环境中定位的路径。这一成果对于研究人脑的定位系统及神经系统的相关疾病提供了理论基础，因此获得了2014年的诺贝尔生理学或医学奖。关键词脑内定位系

2、统位置细胞网格细胞海马区内嗅皮层中国图书分类号：Q421文献标识码：A0引言学从事心理学研究，并于1995年获得神经生理学人们怎样判断自己所在的位置．如何知道从博士学位，随后2人在爱丁堡大学做博士后研究。一个地方到达另一个地方的路径。为什么走过的由于莫泽夫妇对奥·基夫教授的研究十分感兴趣，路线能够储存在大脑中，以及如何调取这些存储所以一同去了英国伦敦大学约翰·奥·基夫教授的信息?这些难题一直困扰着人们。目前，研究人员实验室做访问学者，在此期间，莫泽夫妇认真学习通过多年的研究，对这些难题已经有了初步解读。了奥·基夫教

3、授实验室的研究理念、实验技术与方2014年1O月6日，诺贝尔生理学或医学奖揭晓，法，并希望能够将此工作进行拓展。1996年他们科学家JohnOKeefe(约翰·奥·基夫)，May—Britt回到特隆赫姆的挪威大学科学与技术学院工作。Moser(迈一布里特·莫泽)和EdvardI．Mosel(爱德1998年，爱德华·莫索尔被聘为神经学教授，目前华·莫索尔)因成功发现组成大脑定位系统(posi—是特隆赫姆系统神经科学科维理研究所的负责tioningsystem。与GPS定位系统类似，所以被称为人；2000年迈一布里特·

4、莫泽被聘为神经学教授，“内部GPS”)的特殊细胞而获得该奖项。他们的研目前是特隆赫姆神经计算研究中心的负责人。究为揭示大脑如何创建周围环境地图，如何在复1脑内定位系统是如何被发现的杂的环境中找到正确路线奠定了基础]。为了研究大鼠脑内是否存在与定位相关的神约翰·奥·基夫教授1939年出生于美国纽约，经细胞，约翰·奥·基夫教授采用电生理技术，先将拥有美国和英国双重国籍，并于1967年获得麦吉大鼠麻醉，固定于立体定位仪上，在大鼠的脑颅处尔大学(Mc．GillUniversity)生理心理学博士学位，开孔，将微电极植人到大

5、鼠的海马区并固定，微电随后在英国伦敦大学(UniversityCollegeLondon)开极可以将海马区神经元活动的放电变化通过放大展博士后研究工作，1987年留校任认知神经科学器进行记录。然后，他将大鼠放在空盒子中并使其教授．目前是英国伦敦大学神经回路和行为塞恩斯自由活动．发现大鼠在空盒子中的位置变化可以有伯里康中心(SainsburyWelleomeCentre)的负责人。规律地触发海马区不同神经元的放电变化。另迈一布里特·莫泽教授1963年出生于挪威福外，他利用特制的高架迷宫，该迷宫周围有3个臂，斯纳瓦格，

6、她的丈夫，爱德华·莫索尔教授，1962一个臂通向窗户，一个臂朝向实验者，另一个臂朝年出生于挪威奥尔松。莫泽夫妇一同在奥斯陆大向墙和设备架之间，在臂的末端分别放有牛奶、水基金项目：河北省人事厅留学人员科技活动项目择优资助(C2ol4oo322)通信作者2015年第50卷第1期生物学通报7和食物。把大鼠放到迷宫中，观察大鼠在迷宫中运层区神经元的放电情况，找到了流向海马定位细动并记录海马神经元的放电情况(如下图)。胞信息的部位——内嗅皮层。该皮层神经元的放电与海马位置细胞的放电相似，也对特定的空间位置进行反映，并可将位置

7、信息传递给海马，进而使海马神经细胞兴奋⋯。研究表明，内嗅皮层的网格细胞(gridcel1)和头向细胞(headdirectioncel1)是反映空间地图的主要组成成分。与位置细胞不同的是，网格细胞的激活不受外界条件(如黑暗)的影响，也不依赖大鼠本身的活动(如奔跑和速度)。莫泽夫妇发现，大鼠脑部通过网格细胞建有六边形路线，当大鼠经过六边形上的点时．相应的神经元就会被激发。内嗅皮层的不同细胞可生成A、B、C代最迷宫的臂，D代表迷冒。E代表观测看的位置多种不同类型的网格，这些大小不同的网格像马通过上述实验。发现在大鼠脑的

8、海马CA1区蜂窝一样交叠起来。对于有限数量的网格细胞来存在一类神经细胞，这些细胞的放电与大鼠所处说，六边形是达到最高空间分辨力的最优模式[61。位置及其与迷宫的边界、方向、距离有密切关系。在内嗅皮层的第2层神经元中网格细胞数量最当大鼠到达或者经过特定位置时。位置细胞就会多，另外还有头向细胞和边界细胞(bordercel1)，放电。在记录的海马CA1区的50个