大腦定位系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)歷史綜述

1、1大腦定位系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)歷史綜述大腦定位系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)歷史綜述鄭從輝華南師范大學生命科學學院廣州摘要：從17世紀開始，歐洲的經(jīng)驗主義者就提出人對外界事物的認識來源于感官印象。而康德首先引入了“空間概念”。愛德華托爾曼教授通過大鼠迷宮實驗提出“認知地圖”理論；而外科醫(yī)生斯科維爾通過對雙邊內(nèi)側(cè)顳葉切除手術(shù)的病人手術(shù)后的癥狀分析，提出大腦海馬區(qū)與記憶的形成有關(guān)；奧基夫教授通過對他的大鼠實驗進行總結(jié)，提出海馬認知地圖論。關(guān)鍵詞：空間概念認識地圖海馬Ther

2、eviewofhistyofthediscoveryofthepositioningsystemofbrainZhengConhuiSchooloflifescienceSouthChinaNmalUniversityGuangzhouAbstract:Sincethe17thcentury，Europeanempiricistsputfwardahypothesisthathumancometoknowthingsthroughsen

3、syimpression.Kantfirstintroducedthe“conceptofspace”.BasedonhisratsmazeexperimentsProfessEdwardTolmancameupwiththetheyofcognitivemap.theDrscovillbyanalyzingthesymptomsofpatientsafterthebilateralmedialtempalloberesectionpu

4、tfwardthatthehippocampuswasassociatedwithmemyfmation.BysummarizinghisratsexperimentProfessO’Keefeputfwardthetheyofhippocampuscognitivemap.Keywds:conceptofspacecognitivemaphippocampus前言：2014年10月6日，瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學院宣布，將該年度諾貝爾生理或醫(yī)

5、學獎授予來自美國的認知神經(jīng)生物學教授約翰奧基夫（JohnO’Keefe）和來自挪威的神經(jīng)生物學家梅布里特莫澤（MayBrittMoser）和愛德華莫澤（EdvardMoser）夫婦，表彰他們發(fā)現(xiàn)了大腦中的“內(nèi)置GPS”──定位系統(tǒng)。這從細胞層面上給生物在自然界中的定位功能提供證據(jù)，同時為人類大腦高級認知功能及一些人類疾病（如阿爾茲海默?。┑闹委煹难芯刻峁┝藥椭?。本文將從17世紀開始，按照時間順序，對與大腦定位系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)相關(guān)人物及其研究工作

6、進行簡要闡述。3程。他們認為學習就是某些神經(jīng)通路被加強與某些神經(jīng)通路被削弱的綜合過程。而在上述過程中，經(jīng)過重復實驗，找到食物的這一刺激應答被不斷地加強，而不能找到食物的刺激應答則相應地被削弱，而整體表現(xiàn)就是大鼠更容易找到放置在迷宮中的食物。（2）另外有些學者（包括托爾曼教授）認為大鼠的學習過程并不是簡單的刺激應答反應，而是一種與環(huán)境有關(guān)的像地圖一樣的東西在大鼠的大腦中建立了起來。他們認為大鼠的中央控制中心（中樞神經(jīng)系統(tǒng)）不是一個老式的電

7、話交換機房，而是一個地圖控制中心。接受的刺激并不是進行單一應答，而是在控制中心中進行整合，然后在一個蘊含著環(huán)境信息的、試驗性和帶有認知功能的地圖中加以體現(xiàn)。托爾曼教授分通過對5類實驗進行闡述來說明他的“認知地圖”理論，這5類實驗分別是：（1）“潛在學習”實驗；（2）“代償性試驗與錯誤”實驗；（3）“刺激尋找”實驗；（4）“假說”；（5）“空間指向”實驗。這里要提到的是“潛在學習”、“刺激尋找”實驗和“空間指向”實驗。“潛在學習”概念由布

8、洛杰特教授在1929年提出，當實驗動物在迷宮進行無獎勵實驗時，它們在迷宮中亂竄，探索，常常會走進死胡同去。經(jīng)過一段時間的無獎勵實驗后再進行有獎勵實驗，大鼠很容易就會找到放置在迷宮盡頭的食物，并且在后續(xù)幾天的實驗中都很容易地找到食物，其錯誤率也不斷地下降。他指出大鼠將之前在無獎勵實驗探索過程中所獲得的空間信息，整合成一張“地圖”，并在適當?shù)臈l件下發(fā)揮作用。之后，托爾曼教授與洪錫克教授（Honzik）重復了布洛杰特的“潛在學習”實驗，也獲得

9、了相似的實驗結(jié)果，“潛在學習”可以說是托爾曼教授的“認知地圖”論的基礎?！按碳ふ摇敝傅氖枪聦O的大鼠“逃避行為學習”實驗。在大鼠生活的籠子的末端，有一個安裝有食物杯的帶有條紋的模塊。饑餓的大鼠觸碰可以獲得食物但同時也會受到電擊。久而久之，大鼠變得不敢靠近帶有條紋的模塊，表現(xiàn)出一種逃避行為。托爾曼教授根據(jù)這一實驗及其進一步的實驗，提出大鼠在建立它的認知地圖的時候，它會選擇性地去接受來自環(huán)境的刺激以幫助其本身來建立認知地圖，而并非全盤接受

10、個體所接受的所有信息。這也是托爾曼教授對“刺激應答解釋者”的回應?！翱臻g指向”實驗首先由拉什利在1929年報道，他的幾只大鼠在對小巷迷宮進行學習之后，退到起始點附近的位置，從一個被覆蓋著的開口爬上迷宮的頂部，然后再迷宮上直接跑到食物所在位置的上部，并通過另一個被覆蓋著的開口爬進去食物盒中。他由此指出大鼠建立了更廣闊的不僅限于實驗特定通道空間地圖。里奇、卡利什與托爾曼在1946年進行他們的“空間指向”實驗，該實驗分兩個階段，第一階段與第二