□本報(bào)記者 王 丹 譚 嘉 通訊員 沈基飛□ 　　我們?nèi)绾沃雷约荷碓诤翁帲秩绾巫R別來路,，這是一個(gè)哲學(xué)問題還是科學(xué)問題,？2014年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的獲獎?wù)?mdash;—約翰·奧基夫、梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤告訴我們,，答案是后者,。雖然與大腦中無數(shù)神經(jīng)元和細(xì)胞相比，他們的發(fā)現(xiàn)只是冰山一角,，但仍為人類認(rèn)知自我,、探究精神和智力的奧秘打開了一扇大門。 　　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成果難掩興奮,。作為獲獎?wù)呒s翰·奧基夫的學(xué)生，他曾在英國倫敦大學(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)動力學(xué)變化及其與動物病理學(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,，為記者上了生動一課,。 　　“科學(xué)界對空間認(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)域頂級專家Lashley提出了‘刺激反應(yīng)模型’，從心理學(xué)角度對空間認(rèn)知進(jìn)行了解釋,，其基本理論是個(gè)體對于空間認(rèn)知的過程來自于對視覺,、聽覺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，被一系列的動物實(shí)驗(yàn)推翻了,。 　　1948年,，愛德華·托爾曼又提出了“認(rèn)知地圖”的概念，即空間認(rèn)知過程不是單純的刺激—反應(yīng),，而是大腦某些地方可以通過編寫地圖告訴個(gè)體自身位置,。可惜的是,，這一假說一直沒有得到證實(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，電極被埋置在大鼠海馬腦區(qū),，大鼠在活動中,，每經(jīng)過一個(gè)特定區(qū)域,，一個(gè)海馬神經(jīng)元（位置細(xì)胞）就會開始發(fā)放動作電位，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,，奧基夫等人編寫了《海馬是一個(gè)認(rèn)知地圖》一書,，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)動不同距離時(shí),，特定的神經(jīng)元會被激活,，當(dāng)內(nèi)嗅皮層上百萬神經(jīng)元放電情況累計(jì)后，小鼠就可以對自己的運(yùn)動軌跡進(jìn)行判斷,。 　　“從數(shù)學(xué)模型角度來說,，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)知過程中最核心的問題也得到了解決,。”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,，叫‘奧基夫試驗(yàn)’，意味著對于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的推崇,。”在采訪中,，有專家告訴記者，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)問題,。“這與一些科學(xué)家,，更多依賴新興技術(shù)進(jìn)行研究完全不同,。” 　　“1971年直接導(dǎo)致他獲獎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拢褪前央姌O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年間都沒有人給出答案,。 　　與其他科學(xué)家相比，奧基夫只是對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行革新,，便改寫了歷史,。“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應(yīng)的神經(jīng)元改變,。但沒有人能夠做出結(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，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,，即在大腦的某個(gè)地方,，可能存在一些其他類型的神經(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,，奧基夫是一個(gè)隨性的人，但這并不影響他對于學(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，直到1999年,，一位美國科學(xué)家提出海馬腦區(qū)與嗅覺相關(guān),，這與奧基夫的理論完全相悖,。對此，奧基夫沒有冷眼旁觀,，也沒有微笑接受,，而是讓學(xué)生按相同方法重復(fù)美國科學(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,，對于此次諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的歸屬有不同聲音。對此,，伊鳴分析稱,，之所以有爭議，可能是因?yàn)?位科學(xué)家對于空間認(rèn)知的發(fā)現(xiàn)更多只是解釋機(jī)制,，還沒有解決臨床問題,。此外，獲獎成果更多針對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),，就是回答精神活動的生物學(xué)基礎(chǔ),。”伊鳴說。 　　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,、語言、情感等多種高級腦活動,，又與運(yùn)動,、感覺、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)前一些基于動物研究的核心理論已經(jīng)在人類身上被證實(shí),，例如，近期采用大腦成像技術(shù)研究以及對接受神經(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’同樣存在于人類大腦中,。因此，對于大腦定位系統(tǒng)的了解或許會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，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 　　我國神經(jīng)科學(xué)研究差距在哪里 　　最近20年,，我國神經(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,。 　　在接受記者采訪時(shí),，有專家坦言，雖然我國也有一批頂級神經(jīng)科學(xué)專家,，但“獨(dú)木難成林”,。而國外神經(jīng)科學(xué)研究梯隊(duì)呈現(xiàn)金字塔狀態(tài)，基礎(chǔ)雄厚,，佼佼者往往是通過充分競爭產(chǎn)生的,。 　　在空間認(rèn)知領(lǐng)域，我國的研究人員更少,。專家表示,，認(rèn)知過程的本質(zhì)是一個(gè)“主觀”的過程，而科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)恰恰是“客觀”,，因此國內(nèi)學(xué)界更傾向于“客觀”的科學(xué)研究,，再加上國內(nèi)以SCI論文數(shù)和“影響因子”為主要衡量指標(biāo)的評判標(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)鍵問題。 　　專家直言,，如果國外一有突破,、一有人獲得諾獎我們就去追隨，那我們的科研步伐將永遠(yuǎn)步人后塵,，還會給自己戴上“緊箍咒”,。應(yīng)著眼于我國神經(jīng)科學(xué)的需求和重大科學(xué)問題，探索前人未涉的科學(xué)領(lǐng)域,。 　　采訪中,，首都醫(yī)科大學(xué)北京神經(jīng)科學(xué)研究所所長、神經(jīng)生物學(xué)系徐群淵教授對記者說,，腦科學(xué)研究水平是國家競爭力的體現(xiàn),。目前，歐美各國已相繼制訂今后10年甚至更長時(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),。中國腦科學(xué)研究計(jì)劃也即將出爐，我國具有豐富的臨床病例資源,，以腦重大疾病為切入點(diǎn)來探索人腦奧秘應(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),。 　　在記者采訪中，伊鳴憶起奧基夫曾送給他的一句話：“不要想做什么能得諾貝爾獎,、什么好發(fā)文章就做什么,，而是對什么感興趣就做什么，并且堅(jiān)持,。”這值得我國科研人員思考,。