我們的方向感從哪里來

朱小豐

也許，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的努力，人們終于找到了產(chǎn)生空間定位的正確神經(jīng)部位及它們生成空間定位的方式。

在阿姆斯特丹大學(xué)的網(wǎng)站上，人們開始把發(fā)射電流建立地理空間意識的那些細(xì)胞稱為“GPS神經(jīng)元”。

我們能夠在復(fù)雜的山林里找到目的地，在迷宮般的城市里輕松地走上回家的路，這要感謝古老的生命遺傳留給我們的神秘的空間定位能力。人類一直不知道自己體內(nèi)的這種能力來自哪里。

自1957年發(fā)現(xiàn)大腦的海馬區(qū)對記憶形成有重要作用以來，科學(xué)一直想從對海馬區(qū)的探索中尋求答案，因?yàn)榭臻g定位來自記憶連接。海馬體屬于邊緣系統(tǒng)，很早就被發(fā)現(xiàn)，因形狀有點(diǎn)像一對海馬而于1564年左右被解剖學(xué)家Giulio Cesare Aranzi命名，與包圍它的中樞神經(jīng)組織一起被稱作海馬區(qū)。20世紀(jì)以來，海馬區(qū)一直是神經(jīng)科學(xué)研究最顯耀的重點(diǎn)之一，對它的研究有明顯的醫(yī)學(xué)價(jià)值，例如阿爾茨海默病，即通常所稱“老年癡呆”病，醫(yī)學(xué)認(rèn)為病變是從海馬區(qū)的內(nèi)嗅皮質(zhì)開始的。一些其他疾病例如癲癇也是從海馬區(qū)開始的。

但是，空間定位是個(gè)很難的目標(biāo)，直到十多年前探尋才出現(xiàn)比較明顯的進(jìn)展，一些研究發(fā)現(xiàn)，隨著地點(diǎn)移動(dòng)變化，老鼠海馬體內(nèi)不同的神經(jīng)元會(huì)放電，換言之，研究人員可以根據(jù)腦細(xì)胞放電的情形指出動(dòng)物身在何處。于是，海馬體內(nèi)這些細(xì)胞被他們稱為“地點(diǎn)細(xì)胞”。對這個(gè)似乎會(huì)引導(dǎo)人相信海馬體能生成“認(rèn)知地圖”的研究，很多科學(xué)家表示懷疑，并提供了不同的證據(jù)和看法。

于是，十多年過去了。最新的突破出現(xiàn)在幾天之前，阿姆斯特丹大學(xué)Swammerda生命科學(xué)學(xué)院的一群研究人員，發(fā)現(xiàn)嗅周皮層（ Perirhinal Cortex）對空間定位起著主導(dǎo)性作用。研究結(jié)果發(fā)表在5月26日的《自然·通訊》上。

簡單地說，就是嗅周皮質(zhì)內(nèi)細(xì)胞的電激放活動(dòng)，與老鼠觀測和確定空間位置時(shí)的活動(dòng)呈明確對應(yīng)關(guān)系，因此，是嗅周皮質(zhì)主持了老鼠的空間定位。嗅周皮質(zhì)是海馬體旁古老的邊緣皮層，在布羅德曼區(qū)第35區(qū)，以前科學(xué)研究認(rèn)為它只是內(nèi)嗅皮層與腦其他區(qū)域間的信息傳輸通道，現(xiàn)在要重新理解了。該研究的主持者之一葉魯·波斯（Jeroen Bos）說：“我們發(fā)現(xiàn)嗅周皮層的反應(yīng)和其他大腦部位有明顯的不同?！边@個(gè)區(qū)域特殊的電活動(dòng)模式，可以確保大腦關(guān)聯(lián)組織建立起空間位置劃定。

這是用很陳舊的研究方法做出了一個(gè)全新突破，也許，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的努力，人們終于找到了產(chǎn)生空間定位的正確神經(jīng)部位及它們生成空間定位的方式。

在阿姆斯特丹大學(xué)的網(wǎng)站上，人們開始把發(fā)射電流建立地理空間意識的那些細(xì)胞稱為“GPS神經(jīng)元”，一個(gè)人人都能聽懂的描述。但我認(rèn)為它也產(chǎn)生誤導(dǎo)。

世界上已有的空間定位現(xiàn)象可分為兩大類。

一類是“被動(dòng)型定位”，例如雕樓、燈塔、GPS、北斗等等，它們定位依靠一個(gè)事先建好的空間系統(tǒng)，離開這個(gè)系統(tǒng)的有效支持就會(huì)出問題?，F(xiàn)在的導(dǎo)彈、飛機(jī)、機(jī)器人等都是靠被動(dòng)定位來支持的。這該算一種原始或半原始態(tài)的定位，不知道一個(gè)靠電腦圖和GPS行動(dòng)的機(jī)器人在喪失GPS信號的陌生環(huán)境會(huì)不會(huì)抓狂，但我可能不愿意跟一個(gè)陌生機(jī)器人待在沒有信號的電梯里。

另一類是“主動(dòng)型定位”。地球生物靠以往幾億年積累發(fā)展起來的定位機(jī)能，大多屬主動(dòng)型定位，生物主動(dòng)捕獲環(huán)境變量信息生成可變空間，并不受環(huán)境變化影響。候鳥飛越大半個(gè)地球，可在任何地貌變動(dòng)、惡劣氣候、電磁場轉(zhuǎn)變中延續(xù)生活和自由，它們的空間定位能力幾近神跡。蜜蜂的空間定位能力精致而神奇。至于我們?nèi)祟?，也不太糟，雖然每個(gè)人都會(huì)迷路。如果有一天機(jī)器人有了強(qiáng)大的主動(dòng)定位能力，它們也許會(huì)思考“自由”這個(gè)觀念，不知道那時(shí)候它們看人類，會(huì)不會(huì)像我們今天看蝸牛。