如何找到回家的路

楊先碧

有的人認路能力非常強，有的人卻是典型的“路盲”。無論認路能力差異有多大，大多數(shù)人都能夠認識回家的路?？茖W研究表明，我們的認路能力與大腦中的GPS（定位導(dǎo)航系統(tǒng)）有關(guān)。2014年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的3名獲獎?wù)呔褪前l(fā)現(xiàn)了大腦中GPS的奧秘。

識別位置

有一些人喜歡飼養(yǎng)人工培育的小鼠作為寵物，它們小巧，養(yǎng)起來方便，還很聰明，有的經(jīng)過訓練可以完成獨特的任務(wù)?；谝陨显?，科學家也喜歡將小鼠作為研究對象，讓小鼠走迷宮就是一種常見的研究方法。

44年前（即1971年），美國科學家奧基夫也訓練小鼠走迷宮。動物在進行一些日?；顒訒r，大腦中的神經(jīng)細胞會放電，參與的活動不同，放電的細胞就不同。大腦細胞產(chǎn)生的這些電信號也稱神經(jīng)信號，是大腦指揮身體其他部位所發(fā)出的信號。奧基夫通過手術(shù)，在小鼠的大腦里安裝了一些微型電極，可以記錄大腦細胞活躍時放出的電信號，并把這些電信號發(fā)送到記錄儀上。

結(jié)果，奧基夫發(fā)現(xiàn)這些小鼠走到一個有特殊標記的位置時，大腦中的一些細胞十分活躍，而到下一個有特殊標記的位置時，另外一些細胞變得很活躍。奧基夫認為，這些細胞就是幫助其大腦定位的位置細胞。在所有位置細胞的合作下，小鼠可以記住迷宮內(nèi)各個有特殊標記的位置，并利用記憶描繪出一張迷宮地圖。由于動物大腦有相似之處，科學家推測人的大腦里也有位置細胞。

奧基夫還發(fā)現(xiàn)，小鼠的所有位置細胞都集中在大腦海馬區(qū)的某個特殊區(qū)域。海馬區(qū)在外形上像大海中的海馬，是負責學習和記憶的重要區(qū)域。位置細胞負責的就是對周圍環(huán)境的空間記憶。

尋找路線

然而，光有不同位置所形成的地圖還是不夠的。如果大腦只能記住一個個不同的位置，我們還是不可能在縱橫交錯的道路中找到回家的路。只有把這些位置按照合理的順序連接起來，找到正確的路線，才不會走冤枉路或迷路。那么，是什么細胞幫助大腦處理位置細胞所獲得的信息呢？這個問題迷惑了科學家整整34年。

直到2005年，挪威科學家莫索爾夫婦（梅·布里特·莫索爾和愛德華·莫索爾）才發(fā)現(xiàn)，大腦中的GPS還有另外一種細胞，那就是可以記憶和描繪路線的細胞。莫索爾夫婦的研究套路還是讓小鼠走迷宮。因為迷宮有許多岔口，如果只記住特殊的位置，記不住岔口處要走的正確方向，那就會進入死胡同。

莫索爾夫婦發(fā)現(xiàn)，小鼠經(jīng)過幾次的嘗試和學習，居然可以判斷出岔路口的正確路線。他們認為，小鼠已經(jīng)具備了在大腦中描繪正確路線圖的能力。顯然，這種能力并不來源于位置細胞。電極的測試結(jié)果也是如此：小鼠在岔路口選擇路線時，大腦活躍的細胞并不在位置細胞所在的海馬區(qū)，而是在附近一個叫內(nèi)嗅皮層的區(qū)域。

由于這些細胞活躍時放電的圖樣像網(wǎng)格，莫索爾夫婦將它們稱為網(wǎng)格細胞。進一步的研究表明，網(wǎng)格細胞不僅可以辨別運動的方向，還可以辨別運動的距離、道路的邊界。也就是說，網(wǎng)格細胞可以讓我們找到一條合理的路線和運動軌跡，不會迷路，也不會越出道路。

為什么從位置細胞的發(fā)現(xiàn)到網(wǎng)格細胞的發(fā)現(xiàn)，相隔了整整34年？這是因為思維定勢讓科學家經(jīng)歷了一次又一次失敗。由于海馬區(qū)是公認的主管記憶的區(qū)域，當奧基夫在海馬區(qū)這里發(fā)現(xiàn)位置細胞后，科學家就一直在海馬區(qū)忙活，企圖再找到識別路線的細胞，結(jié)果沒有想到謎底在海馬區(qū)之外的內(nèi)嗅皮層區(qū)域。

超級戰(zhàn)士

如果說位置細胞幫我們描繪一張張地圖，那么網(wǎng)格細胞則幫我們設(shè)計一條條路線；如果說位置細胞幫助我們選擇起點、途經(jīng)點和終點等位置，那么網(wǎng)格細胞則把這些位置串起來，起到導(dǎo)航的作用。兩者合起來，就構(gòu)成了大腦中的定位導(dǎo)航系統(tǒng)。定位導(dǎo)航能力是動物大腦的基本能力之一，是動物生存、進化的基礎(chǔ)條件之一。

俗話說：老馬識途。然而，老人們并不一定識途。有的爺爺奶奶到了一定年歲后特別容易迷路，找不到回家的路。這是因為他們患上了老年癡呆癥——阿爾茨海默病。得了這種病就如同汽車的GPS系統(tǒng)失靈了。在弄清楚包括位置細胞和網(wǎng)格細胞在內(nèi)的識路細胞的作用后，科學家希望能借此開發(fā)出增強和改善這些細胞功能的藥物，重啟老年癡呆患者大腦中的GPS，讓他們重新?lián)碛凶R路的能力。

科學家還希望未來升級健康人大腦中的定位系統(tǒng)，打造出具有極強空間感和特殊識路能力的超級戰(zhàn)士，能夠隨時發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的異常變化，找到一條能夠有效避免潛在危險的合理路線，順利地完成各種作戰(zhàn)任務(wù)。