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2005年突破性发现：为何网格细胞成为神经科学的明星？
在2005年，挪威的科学家埃德瓦尔德·莫瑟（Edvard Moser）、梅·布丽特·莫瑟（May-Britt Moser）及其学生发现了一种名为网格细胞的神经元，这一发现彻底改变了我们对大脑如何定位的理解。网格细胞位于内嗅皮质，当动物在开放空间中移动时，它们会在特定的位置上以规则的间隔发射信号，帮助动物理解自己在空间中的位置。
「网格细胞的发现不仅解释了动物如何导航，还揭示了大脑中的位置编码机制。」
这项研究还使得科学家们在2014年获得诺贝尔生理学或医学奖，以表彰他们在定位系统细胞发现上的重大贡献。这些细胞显示出一种独特的空间发火模式，能够编码欧几里德空间的神经表示，并提供了一种基于不断更新的位置信息进行自我定位的动态计算机制。
在典型的实验中，研究人员会将电极植入到老鼠的背内嗅皮质，随着老鼠自由移动，他们记录单个神经元的活动。当神经元发生动作电位时，研究者会在地图上标记老鼠的位置，这些标记随着时间累积，形成小的聚集，最终形成等边三角形的网格结构。
「这一发现让我们能够理解大脑中如何进行空间记忆和导航。」
相对于老鼠海马体中的地方细胞，网格细胞显示出一种规律的三角形模式，这使它们在研究中脱颖而出。早在1971年，约翰·奥基夫（John O'Keefe）和乔纳森·多斯特罗夫斯基（Jonathon Dostrovsky）已经报告了地方细胞的发现，这些细胞在动物通过具体空间时会发射动作电位，形成一种类似的空间编码机制。
不过，随着对内嗅皮质的进一步研究，莫瑟夫妇及其团队于2005年展开了关于网格细胞的实验，最终证实了它们的存在及功能。在发现的根本实验中，他们使用更大的环境来观察这些细胞的活动，并发现其实际上呈现六边形网格模式，这一模式无论在灯光下还是黑暗中都保持稳定。
「网格细胞的活动不需要视觉输入，这表明它们可能与自我运动基础的空间映射有关。」
除了对运动的内部表示，它们还与头方向细胞和联合位置-方向细胞一起，在内嗅皮质中共同工作，进一步强化了大脑在空间定位和导航中的能力。虽然许多哺乳动物能够在缺乏外部的视觉或其他感官提示下进行路径整合，但人类的内嗅皮质似乎并不是进行这一过程所必需的。
科学家们提出，这些网格细胞可能发挥着多重功能，从而支援动物在复杂环境中的有效导航。例如，通过在不同环境间的移动，这些细胞的模式可经历完整的重新映射，而这一过程与海马体中的地方细胞活动有着重要的互动。当环境特征发生显著改变时，这些细胞的活动模式可能会出现不可预测的位移和旋转。
「这显示了网格细胞和地方细胞之间的相互作用为大脑的定位系统提供了关键见解。」
此外，有研究表明网格细胞的活动和海马体的θ波动有着密切的关联。这意味着，这些细胞在大脑的计算过程中扮演着重要的角色。网格细胞的火灾模式在动物穿过其图形位置时呈现相位前进，显示了其与动物活动强烈的相互作用。
最终，这项发现不仅对于解开大脑如何处理和理解空间信息具有重要意义，同时也激发了对于动物学习和记忆过程的新一轮研究。随着对网格细胞及其功能的深入探索，科学界仍然在思考这些发现的深远影响：我们的未来是否将揭示更多关于我们大脑运作的惊人秘密？
