第七讲

2014年诺贝尔奖得主莫泽夫妻谈

卢立

2014年诺贝尔生理学或医学奖颁发给三位神经科学家，他们最核心的发现是揭秘大脑GPS（位置导航）定位细胞。且听师从诺奖大师的学生带你认识大脑，认识大师。

2014年诺贝尔生理学或医学奖获得者是帮助我们理解空间认知功能的三位神经科学家——伦敦大学学院的约翰·奥奇夫（John O’Keefe）教授与来自挪威科技大学的梅-布里特·莫泽（May-Britt Moser）、爱德华·莫泽（Edvard I. Moser）夫妇。他们因先后发现了海马区的位置细胞（place cells）以及内嗅皮层的网格细胞（grid cells），进而推动了人类对大脑如何表现空间并进行空间导航等高级认知功能的理解。

本讲将与大家分享：

·各种空间认知细胞的发现历史以及相关的研究成果。

·由奥奇夫教授和莫泽夫妇的学生们来分享诺奖获得者科研工作中的一些故事与细节。

主讲人

卢立，毕业于北京大学生命科学学院，2007—2009年在海德堡大学读博士。由于对神经细胞在体记录感兴趣，2009年春天转到挪威科技大学莫泽实验室读博士至今，两篇论文分别发表在《自然神经科学》（Nature Neuroscience）和《自然》杂志上。

主持嘉宾

赵思家：伦敦大学学院（UCL）神经科学本科、计算机科学硕士、听觉神经科学博士在读。大三修过奥奇夫和其学生尼尔·伯吉斯（Prof Neil Burgess）的两门课程，并接受过奥奇夫的小课指导。

黄子威：挪威科技大学神经科学硕士在读，主要做网格细胞的理论工作。

讨论时间

北京时间 2014年12月13日。

大脑认知地图

赵思家：今天的主讲人为2014年诺奖获得者莫泽夫妇的博士生卢立。我大三的时候奥奇夫教了我整整一年，因为是小班，所以幸运地和奥奇夫闲聊过几次。

接下来，可以请卢立介绍一下这次诺奖研究的主要发现吗？

卢立：好，我先谈谈背景，不足的地方请思家帮我补充。

大脑里面的海马体（hippocampus）对于记忆和空间定位有着极其关键的作用。海马体对于记忆的作用，最早来源于对一个病人亨利·摩莱森^[1]的研究。由于患有很严重的癫痫，他不得不接受双侧颞叶的切除手术，手术之后，人们发现他不能够形成新的陈述性记忆，却能够回忆很久以前孩提时期发生的事情，内隐记忆也没有受到影响。后来人们发现原来他的双侧海马体都被切除了，因此，关于海马体对于陈述性记忆的研究最早是在人体中展开的。所谓陈述性记忆就是我们能够用语言描述出来的记忆，比如说在何时何地发生了何事；而内隐记忆则是肢体的记忆，比如说学会了骑车和游泳就很难忘记。

至于海马体对于空间定位的作用，最早是奥奇夫发现的，他发现海马体里面有一种细胞，只有老鼠在某个特定的位置上时，才有动作电位的发放，而与老鼠当时的行为本身无关。也就是说，这个细胞只对老鼠所在的位置有反应。因此，他给这种细胞命名为位置细胞（place cell），而这些细胞发放动作电位的地方叫作位置场（place feld）。

赵思家：奥奇夫是布伦达·米尔纳（Brenda Milner）（亨利·摩莱森相关研究的研究者）的学生和合作者，莫泽夫妇也跟奥奇夫工作过，关于海马功能的研究是一脉相承的。

卢立：后来的研究发现，其实编码位置信息仅仅是位置细胞的主业，它们也同时能够编码其他的环境信息，比如，颜色、形状、时间、老鼠当时的目的等。比如说，如果我们把老鼠从一个地方换到另外一个地方，空间信息变化了，同一个位置细胞的位置场就会发生变化，如果老鼠又回到了第一个环境里面，位置场就会恢复原状。如果其他的信息都不变，我们仅仅改变环境的颜色，这个时候我们会发现位置细胞的位置场没有改变，但是动作电位发放的频率却不同了。也就是说，位置细胞应对环境的变化有两种模式：第一种是，空间信息发生了改变，这个时候，位置细胞的位置场会重置，频率也变化了；第二种是，空间信息没有改变，但是一些非空间的信息改变了，这个时候的位置场的位置保持原状，但是位置场里面动作电位的频率却变化了。这个很好理解，比如说同一座山，我们夏天去爬山，冬天去滑雪，地形一样，夏天和冬天的环境却不同，我们不会因此而迷路，就是因为位置细胞的位置场没有改变的缘故。

一开始人们认为，海马体里面能够编码空间和非空间的信息，都源自海马体本身，也就是说，海马体里面的空间信息，是海马体自己产生的。然而，2002年，莫泽夫妇在《科学》上发表了一篇论文，发现药物损毁了海马体中相对上游的CA3亚区，相对下游的CA1亚区依然有位置细胞，说明空间信息或许并不是源于海马体本身，而是来自于其他脑区。

他们把眼光投向了上游的内嗅皮质（medial entorhinal cortex, MEC），1992年，这个区域有人记录过，发现了一些能够编码很弱位置信息的细胞，当时认为这些细胞不足以向海马体提供位置信息，毕竟太弱了。但是莫泽夫妇的合作者，门诺·维特（Menno Witter），是大鼠脑结构的权威专家，他认为内嗅皮质可以细分为好几个区，以前记录的那个区不怎么编码位置信息，不等于别的区没有。于是莫泽夫妇在内嗅皮质进行了再一次探索，果不其然，发现了类似于位置细胞的细胞，唯一的区别就是一般的位置细胞只有一到两个位置场，这些细胞则有多个。这篇文章发表在2004年的《科学》杂志上面，是获得诺贝尔奖的三篇论文的头一篇。

当时他们还没有发现这些位置场的规律，直到有一天，和约翰·霍普金斯（Johns Hopkins）大学的计算神经学家比尔·斯卡格斯（Bill Skaggs）聊天时，比尔说，哎，你们那个细胞的位置场似乎是三角形的，回去再看看吧。由于传统的实验记录用的环境是一米见方的方形，不足以显示那些细胞位置场的规律，莫泽夫妇和他们的学生们就弄了一个直径两米的圆，这下真相大白，他们发现这些细胞的位置场呈现出规则的三角形或者六边形排列，因此命名为“网格细胞”。他们详细地描述了网格细胞的特性，发表在2005年的《自然》杂志上面，这是获得诺贝尔奖的第二篇文章。

在第三篇文章当中，他们进一步探索了内嗅皮质各个细胞层的细胞，发现网格细胞在各个层面的分布情况，并且发现了另外一种在其他脑区已经报道过的细胞——head direction cell（头朝向细胞。抱歉，不知道正式的翻译是什么）。这个细胞的特性是，动作电位的发放，仅仅与老鼠脑袋所面向的方向有关，而与身体的具体位置无关。

网格细胞与位置细胞相比，主要有两个方面的不同。首先，网格细胞通常覆盖了老鼠活动的所有范围，有很多位置场，而位置细胞通常只有一个或者数个位置场。其次，网格细胞仅仅编码位置信息，而那些与位置无关的信息，比如说颜色什么的，网格细胞就无能为力了。具体表现在，当空间信息变化了的时候，网格细胞的位置场（或者说坐标）和位置细胞一样，发生了重置；而非空间信息发生了变化的时候，位置细胞的放电频率会变化，而网格细胞却没有（见于2007年的《自然》杂志），内嗅皮质里的其他细胞似乎也没有（见于2008年的《科学》杂志）。

现在一般认为，位置细胞编码的位置信息来自于内嗅皮质，因为药物毁损内嗅皮质会导致位置细胞的位置信息降低（见于2008年的《神经元》杂志）。海马体中位置细胞的形成，应该与内嗅皮质中各种编码空间信息的细胞，比如网格细胞、头朝向细胞、边界细胞（border cell，2008年发表于《科学》杂志，仅仅对环境的某个边界有动作电位的发放），以及未发表的速度细胞（speed cell，放电频率与老鼠跑的速度有关）等共同作用的结果，可是究竟是怎么作用的，众说纷纭，存在多个理论模型，没有统一的答案。

此外，既然位置细胞的位置信息来源于内嗅皮质，那么那些非位置信息呢？看样子不是来自于内嗅皮质，那么最大的可能就是相邻的外嗅皮质（lateral entorhinal cortex，LEC）了。其实，嗅皮质可以分为内外两大块，既然内嗅皮质编码空间信息，不编码非空间信息，而外嗅皮质不编码空间信息，那么就有可能编码非空间信息了。果然，药物损毁外嗅皮质导致位置细胞丧失了部分编码非空间信息的能力。这就是我在莫泽实验室发表的论文之一。

网格细胞的发现，其实是一个很典型的“科学的必然性与偶然性”的例子。总的来说，只有有准备的人才能抓住机会。其实好几个人都在内嗅皮质里面记录过，或多或少都发现了网格细胞，只是他们都没有发现规律的六边形的排列，因此都与网格细胞失之交臂，而莫泽夫妇则是抓住了一个偶然的建议，从而有了重大的发现。

莫泽夫妇实至名归

赵思家：补充一下奥奇夫在这方面的先驱研究。奥奇夫在博士毕业后来到伦敦大学学院做博士后，他开始研究海马区在空间记忆（spatial memory）上的作用。

1971年，他在海马区发现了位置细胞，就是刚才说的对地理位置敏感的一种神经细胞。

1978年，针对海马体在空间记忆的认知地图（cognitive map for spatial memory）的大脑认知功能中扮演了重要角色，他与心理学家琳恩·纳达尔（Lynn Nadel）发表了一本奠基性的著作：《海马体：认知地图》（The Hippocampus as a Cognitive Map）。

刚刚卢立有说，当时他们还没有发现这些位置场的规律，直到一天，和约翰·霍普金斯大学的计算神经学家比尔聊天时，受到了比尔的启发才发现了网格细胞。这件事也被写在了2008年的一篇综述上。

卢立：莫泽还是厚道啊，谁的贡献都写得清清楚楚。不像有些人，为了争创意的原创性打破头。

赵思家：奥奇夫是研究空间记忆的先驱，并正确地做出了相关预测，而且自己发现了符合其预测的部分细胞，如边界细胞和头朝向细胞，都是和他的得意门生伯吉斯发现的。另外补充一下，伯吉斯将人工智能引入了空间认知，这在后期的发现头朝向细胞上起到了很重要的作用，是先建了模型，然后通过模型去成功地找到了目标细胞，而且也让大家对神经科学在日常生活中的应用产生了些许期待。

卢立：是的，这个领域奥奇夫功劳最大，所以他一个人分一半的奖，剩下的两个人分另一半。

自由谈

为什么要研究认知功能

顾怡然：奥奇夫现在还打算研究杏仁核吗？

赵思家：是的，奥奇夫去年说他现在对情绪大脑（emotional brain）更感兴趣，所以已经开始研究杏仁核好几年了。我们戏称他要开始第二春。

TonyYet：有个小白问题，认知地图这个领域的研究在实际应用中有哪些例子？或者将来可以有哪些应用方向？

赵思家：实际上你的问题是为什么要研究这些认知功能，就像是问为什么要研究情绪是怎么来、人脑怎么理解语言、怎么倾听音乐等。大家好像在说到研究的重要性时，都喜欢和是否能治病来挂钩。不得不说临床应用是非常重要的，它是当时最重要的动力。但同时在直接解决问题时，也需要长远来看，要了解基础的功能——可能和某些严重影响生活的疾病没有最直接的挂钩，但是了解会帮助理解病理。

理解了病理才能够用药理来做药剂，对人工智能（artifcal infellegence，简称AI）肯定会有帮助。举个不太恰当的例子，谷歌地图现在可以给我们指路了，但它实际上并不理解什么是路，完全是靠算法来实现的。现在人工智能技术也有这样那样的技术瓶颈，试想，如果我们能完全理解自己大脑的机理，是否能够帮助人工智能更好地学习？甚至反过来，让人工智能帮助我们更快地学习？

另外，了解人类自身的基本的生理功能对人类进步有极其重要的意义，探索遥远的外太空和了解每时每刻我们人类自己的容器是一样重要的。而且实际上空间记忆的知识对于多个疾病的治疗研究都有很多帮助。大脑是个整体，不能把每个区域分开、独立地来对待。所以，任何功能都要仔细学习和探索。而空间导航（spatial navigation）是动物生存的一个重要的认知功能，所以极为重要。

何津：诺奖选哪个领域是怎么定的，比如相近的两个领域，如何取舍？

卢立：上周我去斯德哥尔摩，参观诺贝尔奖委员会的办公室，听了一个大概。具体的程序是保密的。大概是，有专门的人写书面的报告，然后50人表决。

细胞形状与功能

何津：细胞形状为啥这么重要？长得很特别，跟功能有关吗？

卢立：一般来说，细胞形状与功能相关。

周涛：现在可以特异地标记这些网格细胞，然后激活它们、观察它们的行为改变吗？

卢立：现在正在做，但问题是我们现在虽然知道内嗅皮质里面有网格细胞，但是具体的却不知道这个细胞的实体是什么，不知道内嗅皮质里面是锥体细胞，还是星状细胞（stellate cell）或是网格细胞。很多实验室都在研究这个。有人说是星状细胞，有人说是锥体细胞，没有定论。现在还不知道网格细胞的实体是什么，只是记录到了网格细胞的活动，但无法做特异性的标记。

阳志平：这个网格细胞的实体，大家推测可能是什么？

卢立：不知道实体是哪个，因为和海马体不一样。海马体里面的锥体细胞基本上都是位置细胞，而内嗅皮质里面的细胞种类很多，混杂在一起。很可能网格细胞、边界细胞、头朝向细胞等的实体都是一类细胞，也可能不是。

赵思家：对，实际上这几种细胞发现的位置都是没有绝对界限的，不过有主要集中的区域。

卢立：似乎网格细胞是成簇的。

周涛：其实可以尝试把真性红细胞或者特定一类细胞杀掉，看看网格细胞或者边界细胞还能不能记录到。就是工作量比较大。

黄子威：但是在真性红细胞+内神经元那里也有可能采集到网格状模式（grid patterns）。去年的Monyer（梦之光芒，全球最大的中文社区）做了篇内神经元的文献，虽然一些业内人士把那个当作噪音，可是理论上是可以成立的。

卢立：但是如果网络被扰乱了，很可能网格细胞的六边形就不存在了，虽然细胞的实体还在。曾经有一个实验，就是抑制海马体的活性，然后网格细胞的六边形就没有了，变成了头朝向形，很可能是一类细胞实体，但是角色可以互换。除非你能够标记你记录的细胞，再通过染色确定细胞的种类。我们实验室有博士后做这个，后来放弃了，太难。

周涛：这样就很难证明究竟哪些种类的细胞才是特定的网格或者方向细胞。

王文勇：这些位置细胞、朝向细胞、网格细胞、边界细胞的数量多吗？损害了能重生吗？

卢立：位置细胞挺多的。

顾怡然：网格细胞的放电模式经由前庭、视觉和其他感觉信息输入进行校准，但并不依赖外部器官，和海马位置细胞相似，即空间成像和事件相关信息结合，这种动态表现的成因是什么？

黄子威：这个也许我可以回答。海马体跟内嗅皮质可以形成一个闭环，目前的理论认为两个网格是相互依赖的。海马对内嗅皮质有很强的反馈，这个其实就足够维持网格的稳定了。

大脑的位置定位

王文勇：趁机问个纯外行问题：这个头脑定位机理，和目前机器定位的本质区别是否是这样：GPS系统里已经有一张地图存储起来，然后用传感器来探测，包括磁场等算法，然后对比已有地图来判断“我”在什么位置什么方向。而人的大脑本身没有这张现成的地图，需要一边感知一边用网格细胞绘制出地图，并存储起来，然后通过方向细胞，和历史记忆对比，才有方向位置感知，这样说对吗？用GPS和大脑做比较，相似性高吗？

卢立：关于人脑的GPS，如果我们到了一个陌生的地方，手里有一张地图，是不是就容易多了。还是有相似的地方。这么说吧，如果在一个非常熟悉的环境里面，我们是不需要地图的。因为我们脑子里面已经有一张地图了。而如果我们一下子到了一个完全陌生的城市生活，脑子里没有地图，一开始只能简单地通过记住路标、路线，去我们想去的地方。比如，从宿舍去食堂，只能按照固定的路线走。因为换了路线我们可能就找不到路了。这就是因为我们的脑子里面还没有形成地图。但是半年之后，我们对周围的环境熟悉了，就可以用任意路线去想去的地方了。

王文勇：这个地图从哪里来的？

黄子威：嗯，奥奇夫在诺贝尔演讲中有提到，新生的小鼠，是先出现位置细胞，后出现网格细胞。

王文勇：有意思，就是说，我们头脑的任何地图，是以我们熟悉的地方为中心绘制的。有一家公司认为，iPhone基本上已经是一个人脑雏形，有视觉，有触觉，有定位，有听觉，可以siri（苹果公司在其应用上的一项语音控制功能）声音识别，所以他们用iPhone作为大脑，来指挥一个小的身体架子，做成了一个小机器人。这个前景有多靠谱？

阳志平：这个问题很有意思，机器与人类大脑来类比。我恰巧看了一个研究，一些工程师迅速以网格细胞为灵感，开发出了控制机器人或自主潜艇的新算法。上面提到的这些，有性别和发育周期的差异吗？

卢立：至少雌雄大鼠里面这些细胞都有，至于区别，没比较过。

黄子威：奥奇夫那边好像在做与发育相关的研究？

卢立：莫泽也做过。

阳志平：一般不都说女性空间能力差吗？有人比较过细胞层面吗？

赵思家：性别区别？我记得没有区别。小孩和成年人的研究没有看过，但如果是指四岁以下儿童和成年相比，他们之间有没有区别？

阳志平：我记得deepmind（人工智能项目）的创始人，做过一个经典研究，伦敦司机大脑的海马区更大。

赵思家：这个在我那篇专栏最后有专门提到。

每一名准伦敦司机都必须参加长达3~4年的严格培训，叫“the knowledge”。要成为伦敦出租车司机，需要记住25 000条街和20 000个地标建筑，并参加一系列的考试，其中的基本能力就是必须能够在没有地图的帮助下，快速选择最快捷的一条路，结果，这个测试的通过率不到50%。

2011年，通过分析78名刚刚结束训练的男性司机的大脑核磁共振成像，并与四年前他们在接受培训前的脑成像扫描对比发现，其中的39名最终通过考核的司机的海马区灰质明显增多，而不是出租车司机的普通人以及同期参加培训但没有通过考核的人的大脑并没有这个变化。

随后的研究又发现，这39名通过考核的司机，在学习新的视觉信息时，比常人要差很多。这可能就是得到强大的认路能力的代价。

TonyYet：刚看到《大西洋》（The Atlantic）有一篇文章讲大脑的空间导航（spatial navigation）这方面的功能如何影响到地图绘制者（cartographer）画地图。

阳志平：现在这块研究全集中在动物模型上，还没有一个简单方法来研究成人吗？比如，我2015年做了一年的阿茨海默病（又称老年痴呆症）早期预警。目前用的还是认知实验心理学结合试剂手段。

赵思家：人的话比较有名的还是伦敦司机。伦敦大学学院应该还有其他的。不过现在我觉得因为伯吉斯的原因，我所知道的不少伦敦大学学院的人都是在做神经计算（neural computation）。还有个原因是因为我们有新建的盖茨比中心（Gatsby Centre），吸引很多人做模型。

阳志平：有没有简单方法，来计算成人的各类细胞或者模式，作为一种早期预警的生物指标（biomarker）？

黄子威：科维理（Kavli）研究所是只做动物模型，不过伦敦大学学院有用fMRI（功能性磁共振成像）测到人脑也存在网格细胞。

卢立：尼尔·伯吉斯在做这个。

神经元群体合作才有意思

顾怡然：到底是不是要大规模神经元群体合作才有意义呢？单个神经元改变到底有没有意义？

卢立：单纯一种细胞肯定是不行的，需要各种细胞的协作。

黄子威：单个细胞的模型其实都挺无聊的……到了网络的层次才有趣起来，也许这就是为什么海马那一块的模型那么多。《海马细胞：一个新维度映射的记忆》（Time Cells in the Hippocampus: A New Dimension for Mapping Memories）这篇综述说位置细胞同时还兼任时间细胞，感觉海马是时空认知的终端啊。

卢立：是的，位置细胞兼任时间细胞最早还是布扎基（Buzsaki）发现的呢。一个如此简单的结构，如此的不简单。内嗅皮质里面的细胞种类很多，我们目前发现的各种细胞，都只是其中的一部分，还有很多细胞我们不知道其功能。估计利根川进（Tonegawa）之后会把内嗅皮层到海马投射的转基因鼠都做一遍。

顾怡然：想知道特定光遗传标记网格细胞之后，可以画出细胞类型投射吗？就跟做中间神经元（interneuron）的人一样。之后，网格细胞就变成计算神经科学（computational neuroscience）的主导了，没有生理学什么事了。

卢立：应该可以的吧，没有那么玄乎。

黄子威：最后还是要靠实验证明啦，很多有趣的模型都挂在那儿，哪里都去不了。

阳志平：还有什么研究，比如理论模型、实验结果，都这么优雅的，拟合度又很高，又足够底层的？现在的研究往往是一端漂亮。

赵思家：听觉咯。我一直都在做听觉。我就是伦敦大学学院听觉研究所（UCL Ear Institute）的。我导师是大卫·麦卡尔平（David Mcalpine）。过去三年我觉得我一直都在大卫的带领下在几个方向不断徘徊。博士学位论文我准备做听觉时间模式（auditory temporal pattern），会和音乐、语言有很大的关系，如果大家对这个感兴趣以后可以讨论。

从科学到人生另一半

阳志平：莫泽夫妇怎么结婚那么早？那时真的就选择了这么长远的规划？并且有个细节，似乎是大学读书时一方等了另一方一段时间，是真的吗？

赵思家：我发现在伦敦大学学院，我周围的神经科学家要么很早结婚生子，要么一直不结婚。

卢立：不结婚的有伴儿，有娃吗？这边挪威人也不结婚，但是孩子都生好几个，那和结了婚没区别。

黄子威：北欧这边貌似是同居到一定时间就等同于合法婚姻，听说芬兰是这样。

赵思家：是的，同居两年以上就是伴侣，其法律关系等同于婚姻。我们系这样的夫妻好几对！也有生了孩子就一直分开然后自己过自己的，也有一直都是独身主义，英国也是。话说奥奇夫的实验室里都是帅哥美女……深深地觉得，进他的实验室真是要德智体美劳样样出色。

黄子威：《自然》杂志那篇《神经科学：挪威大脑》（Neuroscience: Brains of Norway）里面也有些八卦。比如爱德华是在火山口向梅–布里特求婚之类。

卢立：那两个人就是喜欢火山，喜欢带着防毒面具爬那些地方。

赵思家：补充一下，在2014年12月10日的诺奖颁奖典礼上，梅–布里特·莫泽教授穿了一条定制的长裙，上面是她与丈夫共同发现的网格细胞的图案。这绝对是世界上最浪漫的事儿，莫泽完全刷新了我对“人生赢家”的新概念！虽然我不会因为一条裙子就走上科研这条不归路，但穿着自己发现的细胞花纹的裙子，与一生挚爱的人一起去领诺贝尔奖，实在是件世界上最酷、最浪漫的事情！（照片可以在知乎“神经科学”专栏上找到——人生赢家：穿着自己的诺奖发现去领诺贝尔奖）

卢立专访

安人心智公司在诺贝尔奖公布当天晚上对莫泽夫妇的博士生卢立进行了第一时间访问。

安人心智：《自然》杂志2015年有一篇报道，专门整理夫妻科学档，而你的导师是在读心理学期间与爱人认识。心理学界夫妻档非常多见，请问你觉得他们俩相处有什么特色吗？夫妻俩对同一领域感兴趣，两人做一样的事利弊何在？

卢立：虽然他们两位都是我的导师，但私下怎样相处我并不是很清楚。我只能说他们都是很好的人，非常容易相处。他们各自的能力都很强，又因为一起学习、工作、生活了很长时间，合作交流起来会比其他人更加容易。同时他们也有分工，比如爱德华可能更内向一点，喜欢自己琢磨、思考，梅–布里特则更喜欢跟不同的人交流，可以说他们是两个人1+1>2。

安人心智：我们记得2002年荣获诺贝尔经济学奖的心理学家卡尼曼激动地将自己反锁在门外，相对来说，你的两位导师有什么特别有意思的激动情绪表现吗？

卢立：诺奖公布的时候爱德华正在飞往德国慕尼黑的飞机上，他要去那边的马克斯–普朗克研究所（Max Planck Institute，马普所）做几周的客座教授，下飞机之前他完全不知道发生了什么事情，直到在机场被鲜花和香槟围绕，被德国的神经科学家们簇拥，他才明白自己拿了诺奖。梅–布里特当时正在和学生讨论实验结果。结果公布后她很激动，哽咽着，然后跟大家拥抱。

安人心智：你能否介绍一下你导师最核心的成果？最大亮点是什么？他们引用最多的几篇论文分别是哪些？

卢立：最核心的成果就是2005年提出的网格细胞。网格细胞跟位置细胞都是跟空间导航有关的细胞，两者类似但又有区别。位置细胞主要存在于海马当中，当动物到了特定的位置才放电。在告诉动物本身到了某个特定的位置的同时，位置细胞也能表达一些额外的信息，比如说颜色和味道等。而网格细胞，主要存在于内嗅皮层里，也是动物到了特定的位置才放电，和位置细胞的区别在于，网格细胞放电的位置多而且有规律，形成一个规则的六角形，并且覆盖了动物所到过的所有地方，相当于为整个空间提供了坐标。

另外一个区别在于，网格细胞似乎不能表达除了空间之外的信息。一般认为，位置细胞的空间信息来源于网格细胞。引用的最多的文章当然是2005年发表在《自然》上、提出网格细胞的那篇（Hafting，et al.，2005），2004年发表在《科学》的文章（Fyhn，et al.，2004）引用也很高，那时候观察到的就是网格细胞，只是没有进一步地描述它们的特征。另一篇（Sargolini，et al.，2006）则描述了网格细胞等与空间导航有关的细胞在内嗅皮质的分布情况。

安人心智：网格细胞的发现，除了对阿茨海默症非常有帮助之外——因为按照阿茨海默症研究传统，空间定位能力丧失是重要特征之一——对人类社会还有什么帮助？

卢立：内嗅皮层是阿茨海默病最早发病的脑区之一，而目前网格细胞也主要是在那里发现的。相关研究才刚刚起步，所以目前在社会方面还没能有很大的帮助。但是在老鼠身上的研究成果能够为我们对人类疾病的研究提供更多的信息和指导。比如说，自从在大鼠身上发现了网格细胞之后，人们在猴子和人类相对应的脑区也发现了网格细胞。

安人心智：针对这次获奖的发现，你是否认为空间辨别的机理已经全部揭示出来，距离我们完全了解大脑中的GPS还有多远？

卢立：大概离完全揭示还有很远吧，我们所知道的仅仅是冰山一角。关于空间认知的研究，从20世纪70年代发现位置细胞到2005年发现网格细胞，走了30多年，现在我们才开始对大脑怎样处理空间信息有一点了解。未来还会有更激动人心的发现。

安人心智：科学日益需要合作。奥奇夫是生物心理学博士，这次与你的导师共同拿奖。你怎么看三位得主几十年的师生友谊？

卢立：据我了解，他们是多年来的好朋友和合作者，爱德华和梅–布里特在20世纪90年代曾经在奥奇夫的实验室学习过实验技术。他们三人关系很好，经常有交流合作，也经常互访对方的实验室。

安人心智：相对来说，近些年，你导师的研究似乎不是脑科学研究热门，比如镜像神经元、米格尔·尼科莱利斯（Miguel Nicolelis）的脑机接口等研究，获得诺奖的呼声极高，你对这些相关研究怎么看？你个人猜过获奖与否？你之前看好哪方面研究获奖？

卢立：（导师的研究方向）不热门吗？我个人觉得很热门。我们每年都有很多文章发表在顶尖杂志上，可能因为是基础研究吧，没有应用方向的研究那么吸引眼球。动物的空间认知是非常重要的研究，拿诺贝尔奖是迟早的事。你看我们导师花了十年就拿了诺贝尔奖，不正是说明了这个方向很重要吗？

安人心智：奥奇夫致力于这项研究很多年，你的导师却是直到21世纪之后，接着他的研究，做出进一步突破。你的导师的核心突破，当时是什么思考情景？有没有什么有趣的科学家灵光一闪的故事跟大家分享？

卢立：其实早在1992年，就有人用类似的方法研究内嗅皮质，没有什么特别的发现，后来的十年大家都以为内嗅皮质与空间认知关系不大。门诺·维特是大鼠脑结构的权威专家，也是爱德华和梅–布里特的亲密合作者，他认为内嗅皮质可以细分好几个区，之前研究的那个区与空间认知关系不大，不等于其他区也没有关系。然后就有了莫泽夫妇在内嗅皮质上的又一次探索。2005年，另一个实验室用类似的方法，也在内嗅皮质发现了网格细胞，可惜未能进行深入的研究。

2004年，在神经科学学会举办的一场年会上，爱德华和梅–布里特跟同行一起吃早餐，那位同行说2004年发表在《科学》上的那篇文章里所采集到的放电模式像是六角形，你们回去再看看。这引起了他们的注意，回去之后他们给实验老鼠做了个更大的活动环境，比一般实验室使用的都要大，这次他们终于采集到了明确的六角形放电模式，从此揭开了空间认知新的一页。任何重大的科学发现，都不完全是偶然，总有必然的因素在里面。

安人心智：神经科学研究日益在不同层面工作，基因、分子、行为等不同层面交错在一起。你们实验室的日常侧重在哪？更多采用一些什么技术工作？你如何看待目前正在涌现的光遗传学等新技术对自己之前关注的研究课题的启发？

卢立：我们组之前主要是做海马区和内嗅皮层的神经信号采集（neural signal recording），近年来确实也慢慢地使用上一些新的技术，比如光遗传学等，此后还会使用其他的新技术。不过总的来说，科研的首要目的是解决特定的问题，而技术则是回答这些问题的手段，并非研究方向的主导。或者说，技术只是把以前不可能的事情变成可能而已。

莫泽夫妇专访

在黄子威、卢立的协助下，财新网的达维、崔筝也对莫泽夫妇进行了访谈。

财新网：你们是诺贝尔奖历史上第五对获奖夫妇，作为夫妻搭档是否更利于科研工作？二位平时的工作如何分工？

梅–布里特：首先，我能想到的是，要想获得出色的工作成果，你必须得尊敬和你一起工作的人，你需要一流的同事，同时又要兴趣相投。同时，作为同事，彼此之间的不同的特点也会使共同的工作从中获益。例如，爱德华的数学非常好，而我则善于和人们打交道。所以在我们的工作中，我很少做数学相关的事情，而爱德华则较少负责对外交流，我们的分工大概就是这样。我们平时会花许多时间和我们的团队成员交流，这是工作中重要的部分。我们需要把团队成员凝聚起来，让大家有创意地工作，帮助他们。

爱德华：我们的实验室团队非常大，有20~30个博士后研究员和在读博士生，我们需要了解每一个人工作的细节、进度和需求。就像梅–布里特所说，我们两个人是互补的，所以我们在一起工作的效果，远远大于我们两个人工作能力的简单相加。

财新网：获得诺贝尔奖的研究“网格细胞”目前已经对阿兹海默症的研究产生了影响，除此之外，这项成果还将对人类产生哪些影响？

梅–布里特：这项研究关系到我们自己，关系到大脑本身，大脑如何运作的知识对人类来说是极度重要的。同时人们也会问，我们是否能够通过一些训练使自己具有特殊的导航能力。我们现在已经可以回答这些问题，就是因为对这些领域的了解比以前更多了。

爱德华：我们现在所做的是试图去了解大脑是如何运作的，而这项工作长远看来，会对与人脑相关联的一系列领域产生贡献，例如神经学、心理学等。阿兹海默症是目前看来与这项工作联系最紧密的，然而长期来说，这项工作会持续促进对于大脑的认知。人们曾经计算过有多少疾病是与大脑相关的，至少有三分之一，所以未来应用将会是非常广泛的。

财新网：目前的科学进展是否已经将空间辨别的机理全部揭示出来，距离我们完全了解大脑中的“内置GPS”还有多远？

爱德华：在科学研究中，每一次的发现成果都伴随着对更多发现的期待，科学家们在不断深入研究的同时会收获越来越多的问题，永无止境。然而，就网格细胞和大脑定位导航系统的这个例子来说，让人感到高兴的是，目前我们对这一系统的认知比大脑其他的系统要先进很多，因为可以容易地观察和测量某一独立的细胞的活动，所以在未来很长一段时间里，我们都可以借用这种方法，来研究大脑的总体运转。

财新网：在此次的颁奖词中，哲学思辨多次被提及，您认为您的研究有何哲学意义？

梅–布里特：我们的一些研究，就和康德提出的哲学问题有关，例如，动物的精神能力是否是与生俱来的，我们曾经对刚出生的大鼠进行研究，从它睁开眼的第一天，我们就测试看它是否有位置感、方向感、边界感等。接着，我们开始研究决定这些感觉的机制。

爱德华：事实上，每个人对于世界的感知中的很大一部分，可能都是由互相连接的具体细胞所决定的。一般来说，我们可能会认为认知和感受很大程度上由经验决定，虽然经验也是塑造认知非常重要的因素，但其中很大的一部分在生命之初已经形成。我总是持续地对这样的现象感到惊讶：大部分的功能都从生命起始的时期就形成了，有多少是基因决定的？有多少是结构性的、由大脑连接方式所决定的？至少在我们研究的案例中，空间定位是这样，也许还有更多的精神功能是大脑本身的产品，我就是对这样的问题深深着迷。

财新网：二位有比较喜爱的哲学家吗？

爱德华：我一直为康德的理论所着迷，因为和我从事的工作非常相像。

梅–布里特：还有苏格拉底，苏格拉底提出了许多问题，对于一个科学家来说，非常重要的一点就是发现和提出问题。

财新网：您是否预测过诺贝尔奖项？您认为在生理学和医学领域中，下一个最可能得奖的研究是什么？

爱德华：我觉得非常难说，有很多好的研究团队，有些研究是那么好……但是明年或后年谁能得奖这个问题，我觉得还是不好说。

梅–布里特：我们能说的是，真的没有猜到2014年会是我们得奖，我们是如此的震撼和惊喜，当然也非常的快乐和感恩。

语录

1.梅–布里特：要想获得出色的工作成果，你必须得尊敬和你一起工作的人，你需要一流的同事，同时又要兴趣相投。同时，作为同事，彼此之间的不同的特点也会使共同的工作从中获益。

2.梅–布里特：对于一个科学家来说，非常重要的一点就是发现和提出问题。

3.爱德华：我们现在所做的是试图去了解大脑是如何运作的，而这项工作长远看来，会对与人脑相关联的一系列领域产生贡献，例如神经学，心理学等。阿兹海默症是目前看来与这项工作联系最紧密的，然而长期来说，这项工作会持续促进对于大脑的认知。人们曾经计算过有多少疾病是与大脑相关的，至少有三分之一，所以未来应用将会是非常广泛的。

4.爱德华：我总是持续地对这样的现象感到惊讶：大部分的功能都从生命起始的时期就形成了，有多少是基因决定的？有多少是结构性的、由大脑连接方式所决定的？至少在我们研究的案例中，空间定位是这样，也许还有更多的精神功能是大脑本身的产品，我就是对这样的问题深深着迷。

荐书

The Hippocampus Book

P. Andersen, R. Morris, D. Amaral, T. Bliss, & J. O’Keefe,（Eds.）. Oxford University Press, 2006。

简评：不论是理论还是实验数据，本书均内容精良，生动的研究为我们解开了大脑的奥秘，理应是每位神经科学家书柜里的必备书籍。

若是想仔细阅读相关的书籍和论文，推荐从以下一些论文入手。（1978年奥奇夫与别人合著的奠基性著作：The Hippocampus as a Cognitive Map可在此处下载：http://www. cognitivemap.net/）

·N. Burgess, C. Barry, J. O’Keefe, 2007. An oscillatory interference model of grid cell f ring.Hippocampus 17, 801~812. doi:10.1002/hipo.20327.

·N. Burgess, E.A. Maguire, J. O’Keefe, 2002. The human hippocampus and spatial and episodic memory. Neuron 35, 625~641. doi:10.1016/S0896–6273（02）00830–9.

·N. Burgess, M. Recce, J. O’Keefe, 1994. A model of hippocampal function. Neural Networks, Models of Neurodynamics and Behavior 7, 1065~1081. doi:10.1016/S08936080（05）80159–5.

·J. Huxter, N. Burgess, J. O’Keefe, 2003. Independent rate and temporal coding in hippocampal pyramidal cells. Nature 425, 828~832. doi:10.1038/nature02058.

·J. O’Keefe, 1979. A review of the hippocampal place cells. Progress in Neurobiology 13, 419~439. doi:10.1016/0301–0082（79）90005–4.

·J. O’Keefe, 1993. Hippocampus, theta and spatial memory. Current Opinion in Neurobiology 3, 917~924. doi:10.1016/0959–4388（93）90163–S.

·J. O’Keefe, N. Burgess, 1996. Geometric determinants of the place felds of hippocampal neurons. Nature 381, 425~428.

·J. O’Keefe, J. Dostrovsky, 1971. The hippocampus as a spatial map: Preliminary evidence from unit activity in the freely–moving rat. Brain Research 34, 171~175. doi:10.1016/0006–8993（71）90358–1.

[1] 亨利·摩莱森（Henry Molaison，缩写为H.M.），世界上最著名的病人，因为他的大脑，脑神经学科取得了关键的进步。在他死后，他的大脑被摆放在实验室里供科学家继续研究，另一个享有此“殊荣”的人是爱因斯坦。——编者注