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□本報(bào)記者王丹譚嘉通訊員沈基飛□

　　我們?nèi)绾沃雷约荷碓诤翁?，又如何識(shí)別來(lái)路,，這是一個(gè)哲學(xué)問(wèn)題還是科學(xué)問(wèn)題,？2014年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)?mdash;—約翰·奧基夫,、梅-布里特·莫澤和愛(ài)德華·莫澤告訴我們,，答案是后者,。雖然與大腦中無(wú)數(shù)神經(jīng)元和細(xì)胞相比,，他們的發(fā)現(xiàn)只是冰山一角，但仍為人類(lèi)認(rèn)知自我,、探究精神和智力的奧秘打開(kāi)了一扇大門(mén),。
　　空間認(rèn)知領(lǐng)域里程碑式的發(fā)現(xiàn)
　　“實(shí)至名歸。”北京大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究所研究員伊鳴談及此次獲獎(jiǎng)成果難掩興奮,。作為獲獎(jiǎng)?wù)呒s翰·奧基夫的學(xué)生,，他曾在英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院解剖與發(fā)育生物學(xué)系神經(jīng)科學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)了5年半，研究領(lǐng)域正是小鼠海馬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)變化及其與動(dòng)物病理學(xué)及行為學(xué)變化的相關(guān)性,。
　　為了讓記者更好地理解3位科學(xué)家對(duì)于空間認(rèn)知發(fā)展的巨大貢獻(xiàn),，伊鳴拿出了其所講授的研究生課程PPT，為記者上了生動(dòng)一課,。
　　“科學(xué)界對(duì)空間認(rèn)知的研究,，可以追溯到上世紀(jì)30年代~40年代,。當(dāng)時(shí)，全球認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)專(zhuān)家Lashley提出了‘刺激反應(yīng)模型’,，從心理學(xué)角度對(duì)空間認(rèn)知進(jìn)行了解釋?zhuān)浠纠碚撌莻€(gè)體對(duì)于空間認(rèn)知的過(guò)程來(lái)自于對(duì)視覺(jué),、聽(tīng)覺(jué)等各種不同刺激的累積反應(yīng)。然而,，幾年后,，這一當(dāng)時(shí)被奉為圭臬的假說(shuō)，被一系列的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)推翻了,。
　　1948年,，愛(ài)德華·托爾曼又提出了“認(rèn)知地圖”的概念，即空間認(rèn)知過(guò)程不是單純的刺激—反應(yīng),，而是大腦某些地方可以通過(guò)編寫(xiě)地圖告訴個(gè)體自身位置,?？上У氖?，這一假說(shuō)一直沒(méi)有得到證實(shí)。
　　直到1957年,，世界上首個(gè)切除雙側(cè)海馬腦區(qū)以治療嚴(yán)重癲癇的病例被報(bào)道,，患者術(shù)后失去了形成新的長(zhǎng)時(shí)間記憶的能力，空間認(rèn)知也出現(xiàn)了障礙,，這些變化首次證實(shí)了“認(rèn)知地圖”可能真的存在,，而且存在部位可能在海馬腦區(qū)。
　　此后,，全球神經(jīng)解剖學(xué),、生理學(xué)、行為學(xué)等不同領(lǐng)域的科學(xué)家都把研究重心放在了海馬腦區(qū),，嘗試回答這一腦區(qū)參與認(rèn)知過(guò)程的機(jī)制,，但一直未能獲得成功。直到1971年,，約翰·奧基夫發(fā)現(xiàn)了海馬腦區(qū)的“位置細(xì)胞”,。
　　伊鳴為記者播放了一段視頻。視頻還原了奧基夫的實(shí)驗(yàn)：大鼠在一個(gè)箱子里自由活動(dòng),，電極被埋置在大鼠海馬腦區(qū),，大鼠在活動(dòng)中，每經(jīng)過(guò)一個(gè)特定區(qū)域,，一個(gè)海馬神經(jīng)元（位置細(xì)胞）就會(huì)開(kāi)始發(fā)放動(dòng)作電位,，與此同時(shí)，記錄神經(jīng)元放電的設(shè)備閃爍燈光,，并發(fā)出“呲呲”的放電聲音,。
　　1978年,，奧基夫等人編寫(xiě)了《海馬是一個(gè)認(rèn)知地圖》一書(shū)，第一次比較完整系統(tǒng)地闡述了海馬腦區(qū)的功能,，以及空間認(rèn)知行為機(jī)制,。
　　在此基礎(chǔ)上，莫澤夫婦于2005年在海馬腦區(qū)上游的“內(nèi)嗅皮層”區(qū)域發(fā)現(xiàn)了“網(wǎng)格細(xì)胞”,，當(dāng)小鼠運(yùn)動(dòng)不同距離時(shí),，特定的神經(jīng)元會(huì)被激活，當(dāng)內(nèi)嗅皮層上百萬(wàn)神經(jīng)元放電情況累計(jì)后,，小鼠就可以對(duì)自己的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行判斷,。
　　“從數(shù)學(xué)模型角度來(lái)說(shuō)，個(gè)體定位自身位置有兩個(gè)重要因素,，一是方向,，二是距離，因此,，當(dāng)這兩個(gè)關(guān)鍵因素的細(xì)胞機(jī)制被揭示后,，空間認(rèn)知過(guò)程中最核心的問(wèn)題也得到了解決。”伊鳴表示,，此后,，莫澤夫婦又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)嗅腦其他細(xì)胞能夠同時(shí)判斷距離和方向，以及環(huán)境的“邊界”,，而上述細(xì)胞與“位置細(xì)胞”構(gòu)成一條完整的回路,。這一回路系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的定位體系，大腦內(nèi)置“GPS”的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制被揭示,。
　　成功來(lái)自思想創(chuàng)新和科學(xué)理想
　　“在空間認(rèn)知領(lǐng)域,，有一個(gè)固定短語(yǔ)，叫‘奧基夫試驗(yàn)’,，意味著對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的推崇,。”在采訪(fǎng)中，有專(zhuān)家告訴記者,，奧基夫的研究中最顯著的特點(diǎn)就是,，依靠巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)合一些基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù),，回答最關(guān)鍵的科學(xué)問(wèn)題,。“這與一些科學(xué)家，更多依賴(lài)新興技術(shù)進(jìn)行研究完全不同,。”
　　“1971年直接導(dǎo)致他獲獎(jiǎng)的工作就是最好的例子,。”據(jù)介紹，1957年~1971年，全球神經(jīng)科學(xué)家?guī)缀醵荚谧鐾患?，就是把電極放在小鼠的海馬腦區(qū),，探索這一區(qū)域如何編碼空間記憶。然而,，14年間都沒(méi)有人給出答案,。
　　與其他科學(xué)家相比，奧基夫只是對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行革新,，便改寫(xiě)了歷史,。“之前科學(xué)家都是找一個(gè)小箱子，把老鼠放進(jìn)去,，然后不斷進(jìn)行光,、電、熱等刺激,，希望找到與刺激相對(duì)應(yīng)的神經(jīng)元改變,。但沒(méi)有人能夠做出結(jié)果。雖然奧基夫也應(yīng)用相同的電生理技術(shù),，但他只是把小鼠放在一個(gè)大箱子里,，讓小鼠自由活動(dòng)，從而觀察某些神經(jīng)元放電的時(shí)候,，老鼠在干什么,。”
　　不僅如此，奧基夫在上世紀(jì)90年代就提出了一系列假說(shuō),，即在大腦的某個(gè)地方，可能存在一些其他類(lèi)型的神經(jīng)元,，不僅能編碼距離,、邊界，還能夠同時(shí)編碼方向和距離,，而其中很多核心理論都被之后的研究證實(shí)了,。
　　在伊鳴看來(lái)，奧基夫是一個(gè)隨性的人,，但這并不影響他對(duì)于學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的堅(jiān)持,。“一個(gè)經(jīng)典的例子，1978年奧基夫就海馬功能進(jìn)行了系統(tǒng)闡釋?zhuān)钡?999年,，一位美國(guó)科學(xué)家提出海馬腦區(qū)與嗅覺(jué)相關(guān),，這與奧基夫的理論完全相悖。對(duì)此,，奧基夫沒(méi)有冷眼旁觀,，也沒(méi)有微笑接受，而是讓學(xué)生按相同方法重復(fù)美國(guó)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)結(jié)果和報(bào)道完全不同,，隨后,，他把自己的研究結(jié)果公開(kāi)發(fā)表，并不懼怕因此得罪同行,。
　　神經(jīng)科學(xué)研究是一片“藍(lán)海”
　　在科學(xué)界,，對(duì)于此次諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的歸屬有不同聲音。對(duì)此,，伊鳴分析稱(chēng),，之所以有爭(zhēng)議，可能是因?yàn)?位科學(xué)家對(duì)于空間認(rèn)知的發(fā)現(xiàn)更多只是解釋機(jī)制,，還沒(méi)有解決臨床問(wèn)題,。此外，獲獎(jiǎng)成果更多針對(duì)空間行為和空間探索,，相比于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)等一些改變生物學(xué)進(jìn)程的科學(xué)成果,，影響范圍確實(shí)比較局限。
　　“但不能否認(rèn),，3位科學(xué)家的研究成果,，確實(shí)是整個(gè)認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域最重要的發(fā)現(xiàn)。而包括空間認(rèn)知在內(nèi)的神經(jīng)科學(xué)研究的終極目標(biāo),，就是回答精神活動(dòng)的生物學(xué)基礎(chǔ),。”伊鳴說(shuō)。
　　軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所神經(jīng)生物學(xué)研究室研究員劉少君表示,，神經(jīng)科學(xué)涉及學(xué)習(xí),、記憶、認(rèn)知,、決策,、語(yǔ)言、情感等多種高級(jí)腦活動(dòng),，又與運(yùn)動(dòng),、感覺(jué)、內(nèi)臟調(diào)節(jié)等個(gè)體的生存密切關(guān)聯(lián),。不僅如此,，神經(jīng)科學(xué)研究還包含了神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生和治療，腦和脊髓創(chuàng)傷的修復(fù),，以及上述腦功能相關(guān)神經(jīng)環(huán)路等,。神經(jīng)科學(xué)是當(dāng)今最復(fù)雜的研究領(lǐng)域，也是最具突破前景的科學(xué)領(lǐng)域,。從1901年設(shè)立諾貝爾獎(jiǎng)至今的114年間,，已有25個(gè)年度授予了48位神經(jīng)科學(xué)家；而今年，諾貝爾獎(jiǎng)又第一次授予大腦空間認(rèn)知領(lǐng)域研究,。
　　“當(dāng)前一些基于動(dòng)物研究的核心理論已經(jīng)在人類(lèi)身上被證實(shí),，例如，近期采用大腦成像技術(shù)研究以及對(duì)接受神經(jīng)外科手術(shù)的患者進(jìn)行的研究表明,，‘位置細(xì)胞’與‘網(wǎng)格細(xì)胞’同樣存在于人類(lèi)大腦中,。因此，對(duì)于大腦定位系統(tǒng)的了解或許會(huì)幫助我們理解某些疾病中空間記憶缺失的具體機(jī)制,。”伊鳴說(shuō),，但客觀而言，要真正將理論轉(zhuǎn)化為技術(shù),，還有一段路要走,。

　　記者手記
　　我國(guó)神經(jīng)科學(xué)研究差距在哪里
　　最近20年，我國(guó)神經(jīng)科學(xué)研究已經(jīng)取得世人矚目的進(jìn)步,，但與歐美國(guó)家相比還有很大差距,，原因包括科研投入少、科學(xué)管理理念落后,、評(píng)價(jià)機(jī)制不科學(xué),、一些科學(xué)家缺乏勇于創(chuàng)新的勇氣和毅力不足等。
　　在接受記者采訪(fǎng)時(shí),，有專(zhuān)家坦言,，雖然我國(guó)也有一批頂級(jí)神經(jīng)科學(xué)專(zhuān)家，但“獨(dú)木難成林”,。而國(guó)外神經(jīng)科學(xué)研究梯隊(duì)呈現(xiàn)金字塔狀態(tài),，基礎(chǔ)雄厚，佼佼者往往是通過(guò)充分競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生的,。
　　在空間認(rèn)知領(lǐng)域,，我國(guó)的研究人員更少。專(zhuān)家表示,，認(rèn)知過(guò)程的本質(zhì)是一個(gè)“主觀”的過(guò)程，而科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)恰恰是“客觀”,，因此國(guó)內(nèi)學(xué)界更傾向于“客觀”的科學(xué)研究,，再加上國(guó)內(nèi)以SCI論文數(shù)和“影響因子”為主要衡量指標(biāo)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，限制了學(xué)者創(chuàng)新研究的熱情,。
　　如果以論文數(shù)和影響因子作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),，奧基夫肯定不算成功者，他平均一年產(chǎn)出一篇論文,，且并非全部發(fā)表在頂級(jí)雜志上,，但他的工作直接創(chuàng)建了一個(gè)新的研究領(lǐng)域，且每篇文章都解決了這一領(lǐng)域中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
　　專(zhuān)家直言,，如果國(guó)外一有突破,、一有人獲得諾獎(jiǎng)我們就去追隨，那我們的科研步伐將永遠(yuǎn)步人后塵,，還會(huì)給自己戴上“緊箍咒”,。應(yīng)著眼于我國(guó)神經(jīng)科學(xué)的需求和重大科學(xué)問(wèn)題，探索前人未涉的科學(xué)領(lǐng)域,。
　　采訪(fǎng)中,，首都醫(yī)科大學(xué)北京神經(jīng)科學(xué)研究所所長(zhǎng)、神經(jīng)生物學(xué)系徐群淵教授對(duì)記者說(shuō),，腦科學(xué)研究水平是國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn),。目前，歐美各國(guó)已相繼制訂今后10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的腦科學(xué)研究計(jì)劃,，投入巨額資金進(jìn)行創(chuàng)新性的神經(jīng)科學(xué)技術(shù)研發(fā),。中國(guó)腦科學(xué)研究計(jì)劃也即將出爐，我國(guó)具有豐富的臨床病例資源,，以腦重大疾病為切入點(diǎn)來(lái)探索人腦奧秘應(yīng)該是制訂腦研究計(jì)劃的一個(gè)思路,，即在注重基礎(chǔ)研究的同時(shí)，應(yīng)注重重大腦疾病的防治技術(shù)研發(fā),，集中力量攻關(guān),。
　　在記者采訪(fǎng)中，伊鳴憶起奧基夫曾送給他的一句話(huà)：“不要想做什么能得諾貝爾獎(jiǎng),、什么好發(fā)文章就做什么,，而是對(duì)什么感興趣就做什么，并且堅(jiān)持,。”這值得我國(guó)科研人員思考,。

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