2014年的諾貝爾生理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了John O’Keefe、 May-Britt Moser和Edvard Moser，Moser夫婦也成為了諾貝爾獎(jiǎng)史上第五對(duì)獲獎(jiǎng)伉儷。Edvard和May-Britt Moser已經(jīng)合作了三十年（結(jié)婚二十八年），早餐、實(shí)驗(yàn)室晨會(huì)、晚餐他們都在反復(fù)探討人類的大腦。

網(wǎng)格細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)

Moser夫婦在Trondheim的第一個(gè)目標(biāo)，是更好的描述位置細(xì)胞信號(hào)的來源。盡管這些細(xì)胞就位于海馬體中，但也可能有其他地方的細(xì)胞引導(dǎo)位置細(xì)胞激發(fā)。

他們采用了研究位置細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，直接給大鼠海馬體植入電極，并讓大鼠在大盒子里自由跑動(dòng)，同時(shí)記錄電活性。這些電極非常靈敏，足以捕捉單個(gè)神經(jīng)元的活性，它們得到的數(shù)據(jù)可以在電腦里進(jìn)行分析。為了確保大鼠的跑動(dòng)覆蓋整個(gè)區(qū)域，研究人員給在其中灑滿了巧克力。

隨后，Moser夫婦通過化學(xué)方法令海馬體及其附近的各區(qū)域失活，然后測(cè)試定位細(xì)胞是否能正常激發(fā)。他們由此發(fā)現(xiàn)了從內(nèi)嗅皮層流向定位細(xì)胞的信息。在此之前沒人注意過內(nèi)嗅皮層，這主要是因?yàn)檫@個(gè)結(jié)構(gòu)極難觸及，很容易造成動(dòng)物死亡。Moser夫婦咨詢了神經(jīng)解剖學(xué)專家，找到了插入電極的理想位置，并開始研究?jī)?nèi)嗅皮層的神經(jīng)元。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大鼠移動(dòng)到盒子特定位點(diǎn)的時(shí)候，內(nèi)嗅皮層的一些神經(jīng)元被激發(fā)。這一點(diǎn)與海馬體的定位細(xì)胞相同，不同的是這些神經(jīng)元在其他位點(diǎn)也能激發(fā)。Moser夫婦注意到，這些位點(diǎn)形成了某種模式。

當(dāng)他們擴(kuò)大了大鼠跑動(dòng)的盒子之后，上述模式更清晰地顯現(xiàn)了出來：像蜂巢一般近乎完美的六邊形網(wǎng)格。這樣的簡(jiǎn)單性和規(guī)律性，令他們不敢相信自己的眼睛。在排除了一切其他可能之后，Moser夫婦開始逐漸解讀大腦的這種作用機(jī)制。

研究顯示，六邊形路線絕對(duì)是大鼠腦部建立的，當(dāng)大鼠經(jīng)過六邊形上的點(diǎn)，相應(yīng)神經(jīng)元就激發(fā)。這種空間表現(xiàn)形式正是人們長(zhǎng)期探尋的大腦編碼體系，這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2005年的Nature雜志上。

驚人的模式

很快Moser夫婦開始對(duì)網(wǎng)格細(xì)胞進(jìn)行各種測(cè)試。他們發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)胞的激發(fā)模式在黑暗中依然穩(wěn)定，而且不依賴于動(dòng)物的速度或方向。環(huán)境改變（比如墻壁顏色的變化）會(huì)影響定位細(xì)胞的激發(fā)率，但網(wǎng)格細(xì)胞卻不受影響。Moser夫婦還發(fā)現(xiàn)，內(nèi)嗅皮層的不同細(xì)胞能生成多種不同類型的網(wǎng)格，這些大大小小的網(wǎng)格交疊起來就像馬蜂窩一樣。而且網(wǎng)格細(xì)胞在大腦中的排列符合精確的數(shù)學(xué)規(guī)則。

自古希臘以來人們就一直在探尋大腦、記憶和位置之間的關(guān)系，而Moser夫婦的研究將它們關(guān)聯(lián)了起來。古希臘時(shí)期的哲學(xué)家通過空間來幫助自己記憶大段的演講稿，他們?cè)谀X海中選取一個(gè)建筑或街道的布局，將演講稿的不同部分放在這些地標(biāo)上。他們?cè)陂L(zhǎng)篇大論的同時(shí)回憶上述場(chǎng)景，每一個(gè)地標(biāo)就能激活相應(yīng)的演講稿片段。二十世紀(jì)人們?nèi)匀恢杂谟洃浥c位置的神秘關(guān)系，行為學(xué)家們?cè)茰y(cè)動(dòng)物腦海深處攜帶著一個(gè)抽象的空間地圖。網(wǎng)格細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)，最終證明了這一切。

網(wǎng)格細(xì)胞也震驚了那些理論學(xué)家們，因?yàn)閷?duì)于有限數(shù)量的網(wǎng)格細(xì)胞來說，六邊形是達(dá)到最高空間分辨力的最優(yōu)模式。這樣簡(jiǎn)單明了的模式讓不少人相信，人類能夠最終理解整個(gè)大腦所用的計(jì)算原則。

并不是所有夫妻都能夠如此和諧地一同工作。Moser夫婦認(rèn)為自己的默契很大程度上要得益于耐心和共同的興趣，不論是在科研還是在生活上。他們二人都酷愛戶外運(yùn)動(dòng)，May-Britt每隔一天就要去附近跑步，而Edvard每周末都去遠(yuǎn)足。他們都癡迷于火山，共同登上了許多壯麗的山峰。

在工作上，Moser夫婦有明確的分工。Edvard主要負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)和理論方面，而May-Britt著重管理實(shí)驗(yàn)室和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。“我們有不同的強(qiáng)項(xiàng)，結(jié)合起來就能得到更好的結(jié)果，”Edvard說。一般Moser夫婦只有一人去參加會(huì)議，另一人留在實(shí)驗(yàn)室。“所以說我們也并不是整天形影不離，”Edvard說。

網(wǎng)格細(xì)胞還有許多值得研究的地方?？茖W(xué)家們還不清楚內(nèi)嗅皮層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是如何生成網(wǎng)格的，也不了解網(wǎng)格細(xì)胞、位置細(xì)胞和其他定位細(xì)胞是相互協(xié)作為動(dòng)物導(dǎo)航的?，F(xiàn)在，Moser夫婦正走在探索這些問題的路上。

在神經(jīng)編碼的抽象世界以外，網(wǎng)格細(xì)胞還有另一個(gè)重要的意義，即幫助人們理解記憶和失憶。內(nèi)嗅皮層是阿爾茨海默癥影響的第一個(gè)腦部結(jié)構(gòu)，而迷路或感到迷失也是這種疾病的早期癥狀。Moser夫婦推測(cè)，內(nèi)嗅皮層的細(xì)胞可能與阿爾茨海默癥有特殊的關(guān)系，他們希望其它科學(xué)家能夠著手揭開這個(gè)謎題。