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网格细胞:大脑中的“定位系统”

诺贝尔奖获得者Edvard I. Moser教授来访浙大并做报告

发布时间:2017-09-25来源:浙大新闻办作者:任昭洁 倪哲一 刘艺悦 张铃超浏览次数:399





9月20日下午,诺贝尔生理学或医学奖获得者Edvard I. Moser教授来访我校,并在临水报告厅作了题为Grid Cells and the Entorhinal Positioning System的学术报告。

Edvard I. Moser 1962年生于挪威奥勒松,现为挪威科技大学神经科学和心理学教授,特隆赫姆的Kavli系统神经科学研究所主任。2005年,Moser教授和他的夫人May-Britt. Moser教授一起首次发现了大脑中的“网格细胞”(Grid cell),一举成名。Moser教授发现,当动物在空间中探索时,大脑内嗅皮层中的细胞呈现强烈的空间放电特性:当动物到达任一网格节点时,相应的网格细胞会产生强烈的放电。网格细胞的感受野呈现迷人的六边形图案,类似大自然中雪花晶体、蜂巢的形状,完全由大脑皮层自身产生。



(资料图片)


二十一世纪最具挑战的前沿领域,是理解大脑的计算机制。网格细胞的发现,为理解大脑如何动态表征空间路径、编码空间记忆提供了强有力的实验依据。由于该发现的重要性,在首次发现发现短短9年之后,Moser夫妇和他们的导师John OKeefe分享了2014年的诺贝尔生理学或医学奖。  

Moser教授从20世纪三十年代大鼠的捷径实验讲起,提出信息在大脑中并非以简单的刺激-反应的方式储存。动物对于外界的环境存在内在的认知地图。而这一认知地图最早由O‘Keefe20世纪七十年代率先发现:在大鼠的海马脑区存在这样一群神经元,只有当动物经过特定位置时才会发放。通过组合的形式,位置细胞组成的集群能够以唯一的方式编码环境中的每一位置。然而,对于位置细胞形成的原因在当时还知之甚少。  

Moser教授早期的实验证明了当海马内部对于CA1的投射被全部切断后,CA1中的位置细胞仍然存在。这提示了空间信息可能从海马外的脑区向位置细胞传递。内嗅皮层是海马重要的输入来源,Moser教授在此发现了著名的网格细胞。网格细胞在二维空间中被激活的位置处于由同样大小的正三角形铺满的网格上。网格细胞的发放模式具有恒定性。相同的网格细胞在不同的环境中,网格的大小、朝向以及空间相位等相对关系均保持不变。相反,位置细胞通常在不同环境中编码不同的位置。二者的区别提示了,网格细胞系统可能作为我们导航系统的空间标尺。 

在报告中,Moser教授还介绍了诸多最近的研究结果:内嗅皮层中不仅包含网格细胞,同样包含编码大鼠头部朝向的朝向细胞、编码边界的边界细胞、编码大鼠运动速度的速度细胞等。向量细胞Moser教授最新发现的一群细胞。该类细胞仅在相对于地标特定方向特定距离处发放,且无论地标所处的空间位置以及地标的类型。Moser教授还探讨了抑制性神经网络对于网格细胞发放的影响。

临水报告厅里,相关学科的老师和学生认真听讲报告,做笔记,学术气氛热烈。随后,在学生提问环节,来自中外的优秀学生代表积极提问,Moser教授耐心细致地一一解答,并对同学们及年轻科学家们寄予了厚望。参加报告的的师生表示,能与诺奖大师面对面的交流,了解神经科学的国际前沿现状,是非常难得的机会,大家受益匪浅。

讲结束后,段树民院士向Moser教授颁发了浙江大学学术大师大讲坛荣誉证书及海外名师大讲坛荣誉证书和奖杯。

(文 任昭洁 倪哲一/ 摄影 刘艺悦 张铃超)