May-Britt Moser — 用中文阅读

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May-Britt Moser — 图书封面 — Wonder Science 在一间尖端神经科学实验室里,设备嗡嗡作响。悠斗指向一个大型全息显示屏,上面复杂的神经网络通路闪烁着光芒。…

在一间尖端神经科学实验室里,设备嗡嗡作响。悠斗指向一个大型全息显示屏,上面复杂的神经网络通路闪烁着光芒。 “这不只是一张地图,孩子们,”悠斗解释道,声音低沉而兴奋,“这是大脑在自我绘图,这项发现从根本上改变了我们对导航的理解。阿特拉斯,你知道是谁帮助我们找到了这个不可思议的内在GPS吗?” 阿特拉斯眯起眼睛看着闪烁的显示屏,一个复杂的六边形图案正在浮现。“我想我知道,悠斗!是梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽吗?他们因此获得了诺贝尔奖!” “正是,阿特拉斯!这一切都始于一种深刻的惊奇感,就像阿尔伯特·爱因斯坦曾经说过的:‘我们能体验到的最美妙的事情是神秘。它是所有真正艺术和所有科学的源泉。’梅-布里特·莫泽真正拥抱了这种神秘,揭示了我们的大脑如何知道我们身在何处,以及我们要去往何方。”

悠斗领他们来到一个屏幕前,屏幕上显示着一只虚拟老鼠在一个简单的方形围栏中穿行,它走过的路径留下了一串彩色的点。…

悠斗领他们来到一个屏幕前,屏幕上显示着一只虚拟老鼠在一个简单的方形围栏中穿行,它走过的路径留下了一串彩色的点。 “想象一下,利昂,你是一只小老鼠,在一个新房间里找你的奶酪,”悠斗指着屏幕开始说,“你的大脑怎么知道你在哪里呢?嗯,早在二十世纪七十年代,一位名叫约翰·奥基夫的科学家发现了一个惊人的东西:海马体中的‘位置细胞’。” 利昂的眼睛睁大了。“位置细胞?它们会告诉你‘你在这里’吗?” “没错!当虚拟老鼠进入房间的特定区域时,某些神经元,也就是这些‘位置细胞’,就会像微小的信标一样亮起来。它们告诉老鼠:‘这是西北角!’或者‘你就在墙边!’但这个谜题还缺少一块。”

悠斗现在在一块透明的数字白板上素描,描绘着位置细胞的局限性。…

悠斗现在在一块透明的数字白板上素描,描绘着位置细胞的局限性。 “想想看,阿特拉斯,”悠斗提示道,在白板上画了几个独立的圆圈,“位置细胞就像地图上的一个个图钉,告诉你‘这里’和‘这里’。但你如何知道这些图钉之间的距离呢?你如何知道自己是移动了五步还是五十步呢?位置细胞无法为你提供更大范围内的尺度感或方向感。” 阿特拉斯挠了挠头。“所以,如果我知道‘这是我的房间’和‘这是厨房’,但不知道如何高效地在它们之间移动,也不知道房子有多大?” “没错!大脑需要一种方法来测量和维持一致的空间感,一个能够将所有这些‘地点’连接起来的通用坐标系。这正是梅-布里特和爱德华·莫泽试图解决的巨大问题!”

全息显示屏转换,展示了一段数字地球上的动画旅程,最终停留在挪威特隆赫姆市一个美丽的峡湾景观上。…

全息显示屏转换,展示了一段数字地球上的动画旅程,最终停留在挪威特隆赫姆市一个美丽的峡湾景观上。 “我们的故事将我们带到遥远的北方,挪威的特隆赫姆,一个科学发现的中心,”裕人解说道,同时指向风景优美的数字地图。“梅-布里特和爱德华·莫泽就是在这里的卡夫利系统神经科学研究所建立了他们的研究。他们被一种巨大的好奇心所驱动:大脑是如何构建自己的世界地图的?” 里昂指向地图上一个发光的建筑。“所以,他们决定在那里找到大脑真正的地图绘制者?” “没错!他们怀疑肯定不仅仅只有‘位置细胞’。他们假设存在一个更基础的系统,一个神经蓝图,让我们能够理解环境的几何结构。他们的任务就是找到负责这个内部坐标系统的神经元。”

场景切换到一个详细的实验装置科学图,显示一只大开阔场地中的老鼠,其大脑中植入了微电极,无线连接到记录设备。…

场景切换到一个详细的实验装置科学图,显示一只大开阔场地中的老鼠,其大脑中植入了微电极,无线连接到记录设备。 “为了找到这张隐藏的地图,莫泽夫妇需要直接监听大脑,”裕人解释道,在图上描绘着线条,“他们将微小、无害的微电极植入老鼠大脑的一个特定区域,叫做内嗅皮层,就在海马体旁边。这让他们能够记录下老鼠探索一个宽阔、开放的场地时,单个神经元的电活动。” 阿特拉斯点点头。“所以,它们就像微型麦克风,监听脑细胞的对话?” “没错!老鼠可以自由漫游、追逐零食、玩耍,而科学家们则观察哪些神经元何时‘放电’。他们正在寻找任何重复的模式,任何超越‘就在这里’的、一致的空间编码迹象。”

屏幕上现在显示着惊人的结果:随着老鼠的移动,记录下的神经活动中浮现出一个生动、发光的六边形网格图案。…

屏幕上现在显示着惊人的结果:随着老鼠的移动,记录下的神经活动中浮现出一个生动、发光的六边形网格图案。 “然后,他们看到了它——一个没人预料到的图案,一个真正的‘啊哈!’时刻!”裕人惊呼道,他的手指描摹着屏幕上错综复杂的设计。“当老鼠探索时,内嗅皮层中的某些神经元不仅在一个点上放电,而是在多个等距的位置上放电,形成了一个完美的六边形晶格!他们称之为‘网格细胞’。” 里昂倒吸一口气。“就像蜂巢一样!所以大脑有它自己的隐形坐标纸?” “是的,里昂,正是如此!每个网格细胞在空间中不同的点放电,当你把它们中的许多结合起来时,它们就创造了一个令人惊叹的、几何精确的环境地图。这就是缺失的部分——大脑内置的坐标系统!”

裕斗现在正在使用一个复杂的互动模拟,演示多个网格细胞如何结合起来,创建一个连贯的空间地图。…

裕斗现在正在使用一个复杂的互动模拟,演示多个网格细胞如何结合起来,创建一个连贯的空间地图。 “想象一下,单个网格细胞就像微型尺子或指南针,每个都有不同的‘刻度’或‘方向’,”裕斗一边操纵模拟,一边解释道,“一个细胞可能在某个方向上每走五步就兴奋一次,另一个可能在不同方向上每走十步就兴奋一次。但是当这些网格细胞协同工作时,它们的六边形模式会重叠,创建一个超精确的地图,告诉大脑它在环境中确切的位置,它走了多远,以及朝哪个方向。” 阿特拉斯若有所思地说:“所以它不仅仅是‘你在这里’,而是‘你确切地在这里,你可以通过遵循这些坐标到达那里’?” “说得太对了!这个网格细胞系统就像一个大脑的全球定位系统,让我们能够探索新的地方,记住路线,并形成我们周围环境的心理地图。这是一种优雅、通用的空间理解解决方案。”

显示屏切换到健康大脑活动与阿尔茨海默病患者大脑活动的对比,突出显示了网格细胞系统的退化。…

显示屏切换到健康大脑活动与阿尔茨海默病患者大脑活动的对比,突出显示了网格细胞系统的退化。 “这项发现不仅引人入胜,它对理解人类健康有着深远的影响,”悠斗指着左侧显示出旺盛网格细胞活动的大脑扫描图说,“阿尔茨海默病最早的症状之一往往是迷失方向,即使在熟悉的环境中也会迷路。现在我们明白了原因。” 阿特拉斯的声音柔和下来。“是因为他们的网格细胞停止工作了吗?” “正是如此。研究表明,内嗅皮层,也就是网格细胞的所在地,是阿尔茨海默病最早受影响的大脑区域之一。他们的内部全球定位系统崩溃了。理解这一机制对于开发新的治疗方法和诊断工具来对抗这种毁灭性疾病至关重要。”

场景切换到一幅庆祝画面:梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽正在领取诺贝尔奖,而莱昂、阿特拉斯和裕人则在屏幕前观看直播。

场景切换到一幅庆祝画面:梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽正在领取诺贝尔奖,而莱昂、阿特拉斯和裕人则在屏幕前观看直播。 “莫泽夫妇工作的意义是不可否认的,”裕人说道,脸上带着自豪的笑容,屏幕上正播放着历史性的一刻。“在二零一四年,梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽,与约翰·奥基夫一同,因发现构成大脑定位系统的细胞,而被授予诺贝尔生理学或医学奖。这是他们揭示大脑最深层秘密之一,获得全球认可的时刻。” 莱昂兴奋地拍手。“因为发现了大脑的全球定位系统而获得诺贝尔奖!这太酷了!” “没错,莱昂。他们的工作不仅解释了我们如何找到方向;它还为理解记忆、学习以及我们的大脑如何构建我们对世界的感知开辟了新途径。这是所有神经科学拼图中的基础性一块。”

最终的展示是一个动态蒙太奇,展示了梅-布里特·莫泽的发现对各个领域产生的广泛影响和持续进行的研究。…

最终的展示是一个动态蒙太奇,展示了梅-布里特·莫泽的发现对各个领域产生的广泛影响和持续进行的研究。 “梅-布里特·莫泽的开创性工作继续激励着全球的科学家,”裕人总结道,他挥动手臂指向蒙太奇图像。“从开发更好的神经系统疾病诊断工具,到探索虚拟现实如何恢复导航能力,她的遗产推动了无数研究工作。我们还在研究网格细胞如何参与抽象思维,帮助我们‘导航’思想和概念!” 阿特拉斯咧嘴一笑。“所以,网格细胞不仅帮助我们找到去商店的路,还帮助我们找到新想法?” “大脑,孩子们,是宇宙中最复杂、最奇妙的创造。多亏了像梅-布里特·莫泽这样的科学家,我们才能继续解锁它惊人的秘密,一次一个网格。发现的冒险永无止境。”