諾獎得主May-BrittMoser:尋找辦法阻止阿爾茨海默症

2018年08月10日 19:59 新浪科技

May-Britt Moser，2014年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者May-Britt Moser，2014年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者



梅·布萊特·莫索爾



　　新浪科技訊 8月10日晚間消息，2018年8月10—12日，以「共享全球智慧，引領未來科技」為主題的世界科技創新論壇在北京會議中心舉辦，2014年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者May-Britt Moser教授在主題對話「生命與宇宙」中發表了題為「網格細胞、空間和記憶」的演講。

　　情景記憶是以時間和空間為坐標，對自己經歷的事情的記憶。May-Britt Moser教授介紹，情景記憶主要取決於大腦中的海馬體結構。如果一個人的大腦缺少海馬體，便會導致癲癇的發生，並且目前沒有藥物可以治癒。而且一旦缺失海馬體，便無法進行情景記憶，即無法記憶新的名字和面容。

　　海馬體產生的信號在大腦哪個地方產生的？空間導航又是如何實現的？為了解決這些問題，May-Britt Moser和其導師通過感測器來研究小鼠的海馬體，用感測器來記錄海馬體中的細胞發生了怎樣的變化。

　　能否通過小鼠的大腦來研究人類的大腦？May-Britt Moser教授表示，通過對小鼠大腦的研究了解到，老年痴呆症患者初期的癥狀類似於海馬體缺失時的表現，通過對這些患者大腦進行掃描，發現他們的大腦皮層區域明顯縮小，這個特徵也成為診斷初期老年痴呆症的方法。May-Britt Moser教授希望通過基礎科學研究，來解決神經細胞凋亡的問題，從而來治癒老年痴呆症。

　　據了解，May-Britt Moser教授因發現構成大腦定位系統的細胞而獲得了2014年諾貝爾生理學或醫學獎。（河雨）

　　什麼叫情景記憶？比如說我們記住了一個情景，可以把這樣一個情景向別人複述，情景記憶取決於大腦中的器官海馬體，如果人的大腦中海馬體，就會出現癲癇。諾獎得主May-Britt Moser和她的導師通過感測器來聽取這個海馬體中細胞的反應，通過對小鼠大腦的研究來理解人類大腦。探討判斷阿爾茨海默症患者大腦中哪些細胞在死亡，為什麼這些細胞死亡？可能未來開發一種辦法來阻止阿爾茨海默症。

　　以下是演講全文：

　　非常感謝，非常感謝各位的邀請，非常感謝主辦方的邀請，能夠讓我參加這次大會。在我開始之前我有一個問題，我是不是能用這樣的話筒，因為這樣我就可以走來走去了，可以用這個話筒嗎？這個話筒有沒有聲音，試一下。後面的可以聽到嗎？

　　我首先想說我非常幸運，因為我其實實現了我兒時的夢想。在我小時候，我是在農場長大，是在一個小島的農場長大，然後那個小島上，農場里也就幾百人，當時我心裡面有一個大的問題，就是為什麼人有這樣的特殊行為，為什麼會這樣。

　　我剛剛說我小時候有這樣一個夢想，我想找到一個問題的答案，這個問題就是為什麼我們會有這樣的行為。在我們的體內，在我們有特別的行為的時候，體內有哪些變化。我非常幸運遇到了愛德華先生，我們一起就建立了一個實驗室，實驗室的願景就是希望探究人類的大腦是如何產生我們的這種心理行為的。具體來講，我們具體做的研究我們特別關注空間、導航和記憶，人類大腦的三大功能。這就是我今天演講的主題。我看看能不能翻頁。

　　好，今天我想給大家談一談情景記憶。什麼叫情景記憶？比如說我們記住了一個情景，可以把這樣一個情景向別人複述，比如說今天我們參加了會議，你回去介紹今天發生了什麼，你晚餐吃了什麼可以介紹，你也可以學到新的只是想別人進行複述，這個是情景記憶，取決於大腦中的器官海馬體，可以從這個圖上看出。這個圖有點嚇人，這就是海馬體。海馬體在人類大腦的這個部位，在太陽穴附近。如果你把海馬體從人的大腦中取出的話，它的形狀和右邊的海馬比較類似，就像海馬一樣，所以我們管這樣一個器官叫做海馬體。這個是海馬的拉丁語，我們管它叫做海馬體。

　　如果人的大腦中沒有這兩個海馬體的話，那就會出現癲癇。任何的藥物也沒有辦法治癒它，所以就需要做手術。如果人類大腦中的海馬體受損的話就會癲癇必須把海馬體取出會才治癒。但取出之後智商是正常的，比如說騎自行車，看上去是正常的，但是沒有海馬體的人是沒有辦法記憶新的情景，沒有辦法記住新的名字和面容。也就是說，他的情景記憶是會受損的。

　　我們的導師約翰，他開始研究的時候就了解了這個現象，我們的導師想進一步探究大腦的這樣一個結構海馬體。他如何進行研究，首先通過研究小鼠動物的海馬體，他在小鼠的海馬體裡面加上感測器，這樣一來，讓小鼠可以跑來跑去可以追吃的，巧克力、米飯，然後他可以通過感測器來看一下這個海馬體中的細胞發出怎樣的信號。在我的短片中有這樣一個視頻可以給大家看一下，請翻到下一章。這之前，我先來給大家講一講我們如何從三個方面的研究情景記憶。其實回答三個問題，什麼是情景記憶，Tulving 1972年說到情景記憶可以問三個問題，第一是這個事在哪兒發生，什麼時候發生，發生了什麼。所以在我的演講中，我將告訴大家，海馬體在大腦什麼部位產生，以及產生了什麼。第三個是什麼時候產生，我來解答兩個哪裡和發生了什麼，我們少等一下，一會兒有一個視頻出來。

　　這張幻燈片上右邊是我們的導師約翰先生，他想研究空間導航究竟如何實現。他在小鼠裡面加入這樣一個感測器，小鼠在這個空間裡面跑來跑去，我們下面看看能不能放這樣一個視頻。請播放視頻，謝謝。

　　我們通過感測器來聽取這個海馬體中一個細胞的反應，大部分的時候這個細胞安靜沒有被激發，但是你看在有一些點上，這個細胞會被激發，會有「泡泡」的聲音，這說明這個細胞被激發了。

　　大家看一下這邊的紅點，反映的就是一個細胞所發出的電脈衝，向其他細胞所發出的電脈衝，這個細胞好像它比較喜歡左上角，尤其可以從右邊的圖上看出，我們看藍色就說明細胞沒有被激發，紅色說明被激發比較頻繁。你如果對海馬體中的細胞幾百個進行同時記錄的話，你就可以來判斷這個動物在這個空間中的具體的位置了，而且這個精度可以達到5厘米，非常精確。

　　愛德華和我創立實驗室的時候，我們當時思考空間的信號，海馬體的空間信號從何而來，我們做了很多的實驗，結果出版了，通過實驗的結果，我們用了一個更大的實驗場所，有一個更大的盒子，對這樣的小鼠做了更多的實驗，對於小鼠的中內皮層進行探測。大家看這個黑線是小鼠行動的路線，這個藍點是什麼？這一個藍點代表一個電脈衝，所以這邊就是一個細胞所產生的所有的電脈衝，所有的信號。我們管這樣一個細胞叫做網格細胞，因為它記錄的好像方位網格一樣。而且這個網格細胞可以非常精確的反映出小鼠所在的具體的位置，你甚至可以在這邊畫上一個等邊三角形，這些細胞激發的點都可以用等邊三角形聯繫在一起。所以甚至你在浴室裡面也可以用細胞的圖案來鋪瓷磚。這就是我們所說的空間導航所使用的海馬體中的網格細胞。

　　我們再看下一張幻燈片。前面我談到網格細胞和空間細胞有一定的聯繫，但是還有一點這個網格細胞我剛剛沒有提到，不同的網格細胞起到的作用是不一樣的。我們看到，這邊就是小鼠的內嗅皮層的網格細胞，而且解析度非常高。如果你進一步深入分析，增大解析度的話，就像是把它放在氣球上，把氣球吹大這樣一來精度會越來越高，你發現這些點的距離在增加，精度越來越高。可以看到右邊這張圖，這邊就是不同尺寸大小的網格細胞。這邊越來越小。如果你把所有的這些網格細胞大小不同的網格細胞，線性的把它組合起來，線性疊加，會形成一個大的信號脈衝。不要忘記了，前面講到了在約翰的研究中發現海馬體中的網格細胞只有一個大的脈衝，那其實就是由這些方位細胞疊加而成，形成了網格細胞中的一個大的脈衝。

　　這樣一來我們引出這樣一個問題，這些細胞是在大腦深處，這些細胞並沒有直接和眼睛進行連接，也不和耳朵或者說其他的輸入信息進行連接。那麼在大腦深處的細胞為什麼能夠知道在什麼地方被激活，什麼地方不被激活，究竟這個細胞需要怎樣的信息才能夠完成這樣的精密、精確的工作。我們可以猜測一下就像GPS一樣。

　　GPS有什麼？首先會判斷方向，判斷速度，那我們也猜測這個細胞液是通過這兩個信息判斷所處方位。所以在這樣一個結構中，在內嗅皮層中我們不斷尋找，看看有沒有其他的細胞告訴大腦小鼠朝哪個方向在走，速度又是多快。

　　請看下一張，這是我們的一個博士后，Sargolini女士，她負責尋找細胞中的頭部方向細胞。大家可以看到右邊有一個小鼠，這個小鼠向西的時候，這個時候方向細胞會被激活，如果它向西北方向的話，如果你記錄另外一個細胞的話，另外一個細胞也會被激活。你可以把這類細胞叫做方向信號或者當成指南針一樣。

　　請看下一張幻燈片，接下來問題是大腦中有沒有速度劑，有沒有專門的細胞把速度傳輸出來，這是另外一個博士后Kropff，專門給小鼠設置了一個小車，通過這種辦法控制小鼠前進的速度。，這個小鼠如果放在小車上，這個小鼠說不定就睡著了，所以我們就在下面加上了一個小鼠跑動的一個輪子，小鼠必須在這個輪子上跑動。這樣一來我們就可以判斷小車前進的速度。通過這張圖可以看出，這邊就反映了這個細胞的激活行為，紅色表明被激活，而灰色表明小車的速度。你可以看出這邊的曲線是吻合的。小車很快的時候，小鼠跑得很快的時候，這個細胞被大量激活，小車跑得很慢的時候，這個細胞就沒有被激活。不管是朝北走還是朝南走，朝上走，朝下走，這個細胞只是告訴大腦小鼠的速度是多快，我們管這類細胞叫做速度細胞。

　　請看下一張幻燈片。為了讓網格細胞能夠實現如此的精度，網格細胞就需要從頭部方向細胞以及速度細胞中獲得信息。通過這種方式，人類大腦深處的網格細胞才能進行自動的計算，來形成這麼完美的圖案。

　　請看下一張。到目前為止，我已經給大家介紹了在哪裡，情景記憶中的哪裡這樣一個大的問題。我們再來看一看在情景記憶另外一個大的問題，發生了什麼，這也是很重要的一個問題。

　　

首先我們來思考一下氣味。如果你能夠聞到一個味道，這個味道的話往往很小的時候聞到的味道，你年紀很大的時候都能記住。我們在實驗室裡面可以做實驗。我們就在思考，為什麼一個氣味能夠讓我們記這麼久；為什麼我們能夠把一個氣味和我們當時所處的這樣一個場所形成一個聯繫。

　　比如說讓它聞兩個味道，一個是香蕉味，一個巧克力味，然後我們對小鼠進行訓練，讓它聞到巧克力味的時候往左下角走，聞到香蕉味的時候就往右下角走。左下角是巧克力味，右下角是香蕉味。我們看看這個小鼠叫艾瑪，它聞到了巧克力，朝左下角走了，很棒。香蕉味往右下角走了，訓練得很好。巧克力。所以這個小鼠像我們一樣，有的時候它也會犯錯。這對我們來說是好事，為什麼？因為我們需要這些錯誤，才能夠更好的理解大腦細胞是如何發揮細胞的，如何影響行為的。

　　這個小鼠需要更集中注意力，聞一聞究竟是什麼味道，這會兒就找對了，香蕉味右下角。我們另外一個博士后加入了更多的海馬體中的感測器，通過這些感測器我們可以看到小鼠在學會這樣一個技巧的時候，大腦中有什麼樣的變化。一開始搞不清楚味道和方位關係，但是隨著我們的訓練逐漸在大腦中形成一個地圖，它知道左下角是巧克力，右下角是香蕉味。它犯錯的時候即是知道這個任務是什麼，這樣一個地圖這個時候就沒有展示在它的大腦中。

　　所以，當時我們是有一點點迷惑的，是不是這樣一個細胞沒有被激活，我們再看幻燈片最後一張，這是最後一張幻燈片。

　　到目前為止，我給大家講的都是基礎科學。我們要問的問題就是是否還需要基礎科學才能理解我們人類的大腦，我們能不能通過對小鼠大腦的研究，來理解人類大腦。我們所知道的就是得於阿爾茨海默症而言，第一個出現的狀況就是海馬體被取出一樣，他們不記得過去發生了什麼，也不記得什麼時候發生。一旦有人抱怨記性不好，或者是找不到回家的路，你對這些大腦掃描，你發現這類人的內嗅皮層比正常人縮小，這個也可以算作是阿爾茨海默症的簡單的診斷的辦法。

　　另外一點我們需要注意的就是隨著我們現在醫學的發展，人的壽命越來越長。人的壽命越來越長，那麼發生阿爾茨海默症的可能性也在增加，阿爾茨海默症是非常糟糕的一種病，得病的人非常慘，對於他的家庭和朋友來說都是非常困難的。所以我們希望能夠通過基礎科學的研究，來思考一下判斷一下哪些細胞在死亡，為什麼這些細胞死亡。如果我們能理解為什麼這些細胞死亡，為什麼在內嗅皮層中這些細胞死亡，我們可能未來開發一種辦法來阻止阿爾茨海默症，我們一起祈禱，希望未來找出為什麼這些細胞死亡，可以使用一些病毒防止細胞的死亡。

　　非常感謝各位的傾聽。