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“大脑内置GPS”为老年痴呆症提供新方向

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-10-14  来源:新京报  浏览次数:0
 北京时间10月6日下午,2014年诺贝尔生理学或医学奖揭晓,英国科学家约翰·奥基夫与挪威科学家梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽夫妇因用神经生理学的方法发现了构成大脑定位系统的细胞,揭示了大脑中的“内置GPS”的雏形而共同获得该荣誉。莫泽夫妇在接受采访时也曾表示,这项研究会对与人脑相关联的一系列领域产生贡献,其中阿尔茨海默症(老年痴呆症)是目前看来与此项研究连接最紧密的。专家表示,“网格细胞”的研究成果对人们认知大脑功能提供了新的方向,但在短时间内转化成临床成果尚不太现实。
  “内置GPS”实现空间自我定位
  人们如何知道自己身处何地?如何记住从一地到另一地的路径?更重要的问题在于,这些信息以何种方式储存于人脑中以至于再次走同样道路时我们能够轻松自如?今年的诺贝尔桂冠获得者发现人脑中存在定位系统,即“内置GPS”,这使得人们能够在空间中自我定位,为更高级认知功能提供了细胞基础。
  据悉,1971年,奥基夫博士首次发现了这一定位系统的组成部分,即当老鼠处于房间内的某个特定位置时,大脑海马体的某种神经细胞处于活跃状态。而当老鼠位于其他位置时,另外的神经细胞也会表现活跃。奥基夫总结,这些“位置细胞”形成了一张房间地图。
  三十多年后,莫泽夫妇在2005年发现了大脑定位系统的另一个关键组成。他们成功确定了另一种神经细胞并称其为“网格细胞”,这种细胞形成坐标系并能进行精确定位及寻路。这一研究表明位置及网格细胞能够确定位置并导航。三人的研究解决了困扰哲学家及科学家长达几个世纪的问题,即大脑如何形成对周围环境的感知并能在复杂的环境中准确“导航”。
  位置细胞实现对环境感知
  对位置的感知及导航能力对人类的存在而言是基础性的。对位置的感知能够使人们形成位置及环境的概念。在导航过程中,这又与对距离的感知是相通的,后者基于对之前位置的移动和认知而实现。
  约翰·奥基夫着迷于大脑如何控制行为的问题,20世纪60年代后期决定运动神经生理方法分析这一问题。当老鼠在房间内自由行动时,记录其大脑海马区域单个神经细胞信号。他发现,当老鼠处于特定位置时,固定的神经细胞就会处于活跃状态,他认为“位置细胞”不仅会记录视觉性输入信息(应该是指视觉刺激的意思),而且能够形成对周围环境的内置地图。奥基夫总结,当处于不同环境时,不同的位置细胞就会表现出活跃性,从而在大脑海马生成了不计其数的地图。因此,关于环境的记忆能够以位置细胞活性特殊联系的形式处于大脑海马。
  网格细胞使空间导航成为可能
  莫泽夫妇发现,当老鼠在自由活动时,海马区背缘的某种细胞拥有不同寻常的活性,这类细胞以独特的形态活跃着,莫泽夫妇将其称为“网格细胞”,这些细胞形成坐标系,从而使得空间导航成为可能。同该区域的其他细胞一起,便形成了对方向及房间边缘的感知,并与海马区的位置细胞共同形成路径,组成了更为复杂的定位系统,即大脑“内置GPS”。
  人体大脑同样存在网格细胞
  网站所发布的消息称,近年来大脑成像技术及神经外科学的病例研究已经提供了证据表明位置细胞及网格细了,胞在人脑中同样存在。对阿尔茨海默症患者而言,在发病早期大脑海马区及背缘更易受影响,这些患者早期也往往表现出不认识路及周围环境的症状,关于大脑定位系统的研究可能会帮助人们理解这种疾病。
  专家解读
  临床转化目前无从谈起
  Q:莫泽夫妇在接受采访时也曾表示这项研究会对与人脑相关联的一系列领域产生贡献,其中阿尔茨海默症是目前看来连接最紧密的。对于阿尔茨海默症的治疗,这项研究的意义有哪些?
  中华医学会神经病学分会常务委员、北京医院神经科主任陈海波:定位功能是人体大脑认知功能中非常重要的一部分,包括我们去哪儿、怎么走,左右两边各有什么等,都是大脑空间定位功能的体现,而大脑海马、额叶等区域的细胞都有可能参与这个过程。
  海马区与人体记忆能力相关,但阿尔茨海默症的病变部位并不局限于海马,大脑皮层甚至整个大脑都会受到损害,而且后期随着病情的进展,大脑顶叶、额顶叶等都会出现萎缩,只不过海马区萎缩较早,所以阿尔茨海默发病早期以记忆损伤为主。
  从细胞治疗的角度来看,这样的研究成果提供了一个方向,对于新的治疗方向及方法的研究具有价值,但目前还谈不上研究成果的临床转化。
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