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2005年突破性發現：為何網格細胞成為神經科學的明星？
在2005年，挪威的科學家埃德瓦爾德·莫瑟（Edvard Moser）、梅·布麗特·莫瑟（May-Britt Moser）及其學生發現了一種名為網格細胞的神經元，這一發現徹底改變了我們對大腦如何定位的理解。網格細胞位於內嗅皮質，當動物在開放空間中移動時，它們會在特定的位置上以規則的間隔發射信號，幫助動物理解自己在空間中的位置。
「網格細胞的發現不僅解釋了動物如何導航，還揭示了大腦中的位置編碼機制。」
這項研究還使得科學家們在2014年獲得諾貝爾生理學或醫學獎，以表彰他們在定位系統細胞發現上的重大貢獻。這些細胞顯示出一種獨特的空間發火模式，能夠編碼歐幾里德空間的神經表示，並提供了一種基於不斷更新的位置信息進行自我定位的動態計算機制。
在典型的實驗中，研究人員會將電極植入到老鼠的背內嗅皮質，隨著老鼠自由移動，他們記錄單個神經元的活動。當神經元發生動作電位時，研究者會在地圖上標記老鼠的位置，這些標記隨著時間累積，形成小的聚集，最終形成等邊三角形的網格結構。
「這一發現讓我們能夠理解大腦中如何進行空間記憶和導航。」
相對於老鼠海馬體中的地方細胞，網格細胞顯示出一種規律的三角形模式，這使它們在研究中脫穎而出。早在1971年，約翰·奧基夫（John O'Keefe）和喬納森·多斯特羅夫斯基（Jonathon Dostrovsky）已經報告了地方細胞的發現，這些細胞在動物通過具體空間時會發射動作電位，形成一種類似的空間編碼機制。
不過，隨著對內嗅皮質的進一步研究，莫瑟夫婦及其團隊於2005年展開了關於網格細胞的實驗，最終證實了它們的存在及功能。在發現的根本實驗中，他們使用更大的環境來觀察這些細胞的活動，並發現其實際上呈現六邊形網格模式，這一模式無論在燈光下還是黑暗中都保持穩定。
「網格細胞的活動不需要視覺輸入，這表明它們可能與自我運動基礎的空間映射有關。」
除了對運動的內部表示，它們還與頭方向細胞和聯合位置-方向細胞一起，在內嗅皮質中共同工作，進一步強化了大腦在空間定位和導航中的能力。雖然許多哺乳動物能夠在缺乏外部的視覺或其他感官提示下進行路徑整合，但人類的內嗅皮質似乎並不是進行這一過程所必需的。
科學家們提出，這些網格細胞可能發揮著多重功能，從而支援動物在複雜環境中的有效導航。例如，通過在不同環境間的移動，這些細胞的模式可經歷完整的重新映射，而這一過程與海馬體中的地方細胞活動有著重要的互動。當環境特徵發生顯著改變時，這些細胞的活動模式可能會出現不可預測的位移和旋轉。
「這顯示了網格細胞和地方細胞之間的相互作用為大腦的定位系統提供了關鍵見解。」
此外，有研究表明網格細胞的活動和海馬體的θ波動有著密切的關聯。這意味著，這些細胞在大腦的計算過程中扮演著重要的角色。網格細胞的火災模式在動物穿過其圖形位置時呈現相位前進，顯示了其與動物活動強烈的相互作用。
最終，這項發現不僅對於解開大腦如何處理和理解空間信息具有重要意義，同時也激發了對於動物學習和記憶過程的新一輪研究。隨著對網格細胞及其功能的深入探索，科學界仍然在思考這些發現的深遠影響：我們的未來是否將揭示更多關於我們大腦運作的驚人秘密？
