本報記者 沈湫莎
我們的大腦可以抽提出一些抽象的概念，這在很早就被哲學家提出。可這些概念是如何在大腦中形成的？科學家正不斷發現其中的奧秘。這一切還要從今年獲得諾貝爾生理學或醫學獎的「大腦GPS」說起。在近日由上海市科協主辦的2014年諾貝爾獎解讀講座上，華東師範大學教授、「腦功能」基因組學教育部重點實驗室常務副主任林龍年分享了他的這一發現。
大腦定位與地圖如出一轍
不同於視覺、聽覺等其他單一感覺，空間方位的認識涉及多種感知覺信息的整合，這種感知覺信息最終匯聚到大腦中一個被稱為「海馬」的區域內。倫敦大學學院的約翰·奧傑夫教授1971年在大鼠海馬發現了位置細胞，34年後，挪威科學家莫澤夫婦在一個與海馬結構有密切聯繫的、被稱之為內嗅皮層的區域，發現了網格細胞。莫澤的數學功底在這項發現中起了關鍵作用，因為在許多人探索無果時，他發現把每相鄰兩個網格細胞中心連接起來，就構成了一系列相連的正三角形。
有意思的是，這種正三角形網格在真實環境中其實是不存在的，它們是在動物大腦中抽象形成，疊加到真實環境中去的。就像我們在地圖上用經緯度來表示某一個具體位置一樣，網格細胞為大腦提供了一個內部坐標系，從而使海馬的位置細胞能在其基礎上，整合其它信息，最終表示空間方位。於是，在空間定位上，自然進化出的大腦和人類發明的地圖系統採取了同一策略。
「窩」概念是種神經編碼
無論是位置細胞還是網格細胞，科學家們都採取了記錄老鼠在一定空間中跑動產生的腦激活反應，林龍年在類似的研究實驗中發現了一個奇怪現象，即不管將老鼠的「窩」變成三角形、圓形或長方形，還是用紙板、塑料、金屬和棉花等不同材料製作新「窩」，老鼠對這個特定的物件都有強烈的腦部反應。
林龍年與他的團隊將這個反應的細胞命名為「窩細胞」，實驗表明，小鼠大腦「窩細胞」對「窩」的反應，並不依賴於各種「窩」的具體形狀、質地、味道等屬性，而體現出一種編碼「窩」概念的特點。「只要物體能提供一個舒適安全、大小合適的空間，小鼠大腦內的『窩細胞』就會被激活，小鼠就會把它當作可以睡覺的『窩』，而不在乎這個『窩』的一些其它物理屬性。」林龍年說。
大腦研究任重道遠
從「窩細胞」我們能很容易類比到別的概念，比如當我們認識到駱駝這一生物概念時，儘管當我們看到的實物和概念中有所差別，但我們仍能認出它。林龍年指出，「窩細胞」的編碼機制，反映了大腦對日常生活中各類物體形成抽象概念的神經機制。
儘管人們知道了位置細胞、網格細胞甚至「窩細胞」，但它們之間的信息是如何傳遞的，至今仍不清楚，正如中科院院士、復旦大學腦科學研究院學術委員會主任楊雄裡所說，人腦的細胞數量多達上千億個，這給予了人類智能的可能，不過當科學家對它們的研究深入到一定程度後，大量新問題又來了。「腦科學是人類需要不斷攀登的一座科學高峰。」楊雄裡說。