【成电讲坛】诺奖得主爱德华·莫泽教授讲解大脑的定位系统

文:周子尧 罗彤 / 来源:大学生文化素质教育中心 / 2021-10-09 / 点击量:986

  近日,2014年诺贝尔生理学奖或医学奖得主爱德华·莫泽教授做客线上成电讲坛,给成电学子带来主题为“空间——大脑神经网络”的精彩讲座。

  爱德华·莫泽教授首先介绍了自己的研究方向——大脑中空间感知的机制。人类天生就具有一定的空间感知能力,认识这种方向感的来源,有助于我们了解自身的认知天性与行为方式。爱德华·莫泽教授介绍,要弄清主观经验以及行为的神经基础,第一步就是要探秘大脑空间的神经机制。他的研究团队以老鼠为例,研究了主导大脑定位系统的海马体和内嗅皮质,发现了各种各司其职的细胞,并进一步研究证实海马体和内嗅皮质对大脑空间与时间的关联性。

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  爱德华·莫泽教授接着着重介绍了找寻“网格细胞”的技术细节。最初,莫泽夫妇只是发现了小鼠在空间中的某个特定区域,海马体的某个细胞会突然放电。后来,在小鼠活动区域扩大后,在空间中有很多区域都会刺激小鼠的海马体放电。这些放电区域的连线完美地勾勒出一个个正六边形区域。更进一步的研究得出,这些“网格细胞”具有动态可适应性,具有多层级全方位的能力编码我们所处的空间。

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  爱德华·莫泽教授介绍了“速度细胞”、“边界细胞”、“头部朝向细胞”在空间感知中的功用。速度细胞感知动物自身移动的速度,边界细胞感知空间中的障碍物,头部朝向细胞感知物体的与动物的相对状态。网格细胞、速度细胞、边界细胞、头部朝向细胞,它们分布于海马以及内嗅皮层等海马周边脑结构中,共同构筑了大脑内的GPS系统。他表示,这些细胞不仅只存在在小鼠的大脑中,更是普遍存在于在多种的动物大脑中,是自然界的一种普遍现象。

  爱德华·莫泽教授对未来的研究前景进行了展望。他说,“神经像素探针”技术正蓬勃发展中,拥有这项技术,解译空间感知机制就会更加轻松。连续吸引子网络(CANs)在此技术下可以进行多维度研究。“微棱镜”技术亦将在动物运动时更加方便地记录实验结果。而北京大学的科学家更是发展了“双光子成像”,让实验对象能够在空间中更加自由地活动,不再需要过去实验室笨重的固定装置。

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  在互动交流环节,同学们就实验室环境、空间感知机制的发展等问题与爱德华·莫泽教授进行了交流。


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  爱德华·莫泽(Edvard Moser),1962年出生于挪威,心理学家、神经科学家,挪威科技大学卡夫利科系统神经科学研究所和记忆生物学中心创始主任。莫泽和他的妻子迈-布里特·莫泽在过去数十年中领导了一系列脑机理的前沿研究。2014年,爱德华·莫泽与其妻子迈-布里特·莫泽,以及约翰·奥基夫共同获得诺贝尔诺贝尔生理学或医学奖,以表彰他们发现构建大脑定位系统的细胞——GPS细胞。


编辑:林坤  / 审核:林坤  / 发布者:陈伟