Edvard和 May-Britt Moser夫婦一直癡迷于大腦的研究，作為合作伙伴已經30年，作為夫妻已經28年。即使在早飯時他們也一起探討學術問題，當然在實驗室早會上，他們會更深入探討。在最近一個夏天，夫妻兩住宿在一個酒店，他們仍然對自己不會迷路這種事實著迷。May-Britt說“我們必須理解我們現(xiàn)在何處，將去往何方，何時轉彎何時停下，而不會迷失，這簡直是太不可思議了?！保ㄟ@有什么奇怪的？科學家真是太天真了?。?/span>
我們的大腦到底如何幫助我們找到回家的路，莫索爾夫婦就是研究這一問題的最頂級專家。2005年，他們在大鼠腦內發(fā)現(xiàn)了導航關鍵細胞網(wǎng)格細胞，這一發(fā)現(xiàn)讓他們成為學界翹楚。網(wǎng)絡細胞也存在于人類大腦內，這些細胞就好像全球定位系統(tǒng)一樣工作，讓人和動物理解空間位置。莫索爾夫婦建立了研究和分析網(wǎng)絡細胞和其他神經細胞相互作用的方法，讓人們可以研究這些細胞如何實現(xiàn)導航功能，告訴動物走向哪里位于何處。研究網(wǎng)格細胞也能幫助解釋記憶形成的機制，以及事件回憶為何經常與場景相關。
在歐洲北部距北極圈只有 350 公里的偏遠角落特隆赫姆，莫索爾夫婦管理他們親自創(chuàng)辦的實驗室，他們共同發(fā)表論文，也作為整體和他們的導師倫敦學院大學John O’Keefe教授分享2014年度諾貝爾生理醫(yī)學獎。2007年，他們贏得了奧克斯納德Kavli 基金會的支持，建立了一個Kavli研究院，全球只有17個Kavli研究院。莫索爾夫婦現(xiàn)在已經是挪威的名人，他們的研究院已經成為神經科學家向往的思想家園。
莫索爾夫婦的研究也和21世紀最前沿科學問題相關，就是大腦的工作原理。似乎大腦與計算機類似，也使用特殊的操作語言，大腦使用的這種工作語言仍然隱藏于神經電活動的時間、速率和電活動共振頻率中。這些編碼讓大腦理解外部世界的各種特征，例如聲音、光線、味道和空間位置。網(wǎng)格細胞就是通過這類編碼實現(xiàn)對空間的識別，其他各種信息的編碼細胞仍然需要科學家深入挖掘（諾貝爾級別的課題）。法蘭西學院神經科學家Stanislas Dehaene認為，莫索爾夫婦的研究屬于認知神經科學領域的核心問題，屬于認知的神經編碼，這是生物學、計算機科學，甚至哲學共同關心的問題。
莫索爾夫婦小時候生活在北大西洋地區(qū)不同挪威群島，這里屬于極地氣候，夏天白天漫長，冬天漫漫長夜但有極光燦爛。他們都來自非學術家庭，雖然在同一個學校上學，但直到1983年在奧斯陸大學學習期間才相互認識。他們當時都在困惑研究方向，并同時意識到他們真正的興趣是神經科學。也正是在這期間，兩人墜入愛河。他們一起拜訪大學里一個有名的電生理學家Per Andersen，并希望在他指導下完成畢業(yè)設計課題。他們希望尋找將海馬神經元的精確電活動和動物行為的進行準確關聯(lián)。Andersen教授當時正在研究海馬神經元電活動，海馬是和記憶相關的腦內結構，和那個時代的許多神經科學家一樣，Andersen一直把大腦作為黑箱，對其內部工作原理不敢輕易下手。兩個人最后終于說服Andersen接受他們，但是分配了一個相對簡單的課題，是“確定最少切除多少海馬組織能導致大鼠無法記憶新的環(huán)境?！边@就是兩個著名科學家在大學期間第一次開展的科學研究工作。
兩個年輕科學家接受了挑戰(zhàn)，很快就一些新發(fā)現(xiàn)，當時人們認為海馬是均勻的組織，但是兩個年輕人的研究發(fā)現(xiàn)海馬的一側對空間記憶的作用比另一側更重要。這次研究對他們有深刻影響，明白了精確的大腦解剖結構對理解大腦功能十分重要，這一信念一直影響著他們將來的職業(yè)生涯。
1984年正在上大學的這對夫婦在坦桑尼亞乞力馬扎羅山的休眠火山上訂了婚。在山峰極端低溫條件下，交換戒指后他們馬上給幾乎凍僵的雙手戴上手套。小兩口對未來生活進行了規(guī)劃，先早點生孩子，海外攻讀博士后，然后建立自己的實驗室。他們的計劃都實現(xiàn)了，不過比他們預期早一些。在博士畢業(yè)前夕，他們就獲得英國倫敦O’Keefe提供的博士后機會。
O’Keefe教授上世紀70年代在大鼠海馬中發(fā)現(xiàn)了位置神經元，這些位置細胞只有在動物處于特殊位置時才激活，這種特殊位置如靠近轉輪或門前等。（后來一些導航相關神經元也相繼被發(fā)現(xiàn)，例如頭轉向某個方向的激活細胞）。顯然這個領域炙手可熱，小兩口決定去搏擊。
1996年，當他們剛剛開始博士后研究不久，這對夫婦收到挪威科技大學給他們提供的副教授職位。如果接受這一職位，將意味著在一個遠離國際學術中心的小型大學內孤獨地工作，但這將可以讓兩人共同開展有興趣的研究是再好不過的事情。于是帶著蹣跚學步的嬰兒，夫妻兩人回到自己的祖國。
但是在偏僻的特隆赫姆創(chuàng)業(yè)實在不容易，在狹小的地下室他們建立了一個實驗室和動物房。但是僅僅幾年后，他們就獲得了歐盟和挪威的多項大型研究經費，研究工作順利開展。
實驗室建好后，莫索爾夫婦的第一項研究就是希望確定位置細胞信號的起源，雖然位置細胞分布在海馬內，可能其他區(qū)域的細胞能指揮這些細胞產生電活動。正是在大學期間開展科研活動中關于精確解剖結構的經驗幫助了他們，莫索爾夫婦需要理解大腦解剖結構尋找信號的起源。
在實驗室他們優(yōu)化了研究位置細胞的技術，給動物海馬埋植電極，讓這些動物在大盒子內自由跑動時記錄電活動。這些電極必須非常靈敏，能夠準確記錄到單個神經元放電，然后將神經元放電和動物停留部位進行關聯(lián)擬合，這樣就可以確定感受特定位置的位置細胞，位置細胞在屏幕地圖上表示成為黑點。
隨后用藥物阻斷海馬和周圍不同區(qū)域，他們檢驗這些位置細胞的放電是否繼續(xù)存在。他們很快發(fā)現(xiàn)，來自內嗅皮質的信號對位置細胞電活動產生影響。過去從來沒有人注意到這個結構，部分原因是結構太小不好開展研究，而且一側有很大的血竇，手術操作容易導致動物大量出血死亡。莫索爾夫婦請教一個神經解剖學專家，最后幸運地確定了一個遠離血竇的大腦表面作為埋植電極的入口。隨后他們反復進行實驗，終于在內嗅皮層記錄到單細胞放電，這是發(fā)現(xiàn)奇跡的第一步。他們給動物巧克力作為獎勵。（看到這里我想，許多研究人員在這種情況下會放棄尋找方法，因為沒有前人的經驗可以借鑒，自己冒險似乎不值得，其實真正有價值的重大發(fā)現(xiàn)往往是能解決一個小小的技術難題，當解決這個難題的目的是探索金礦。許多科研人員缺乏的就是這種創(chuàng)造性精神）。
他們發(fā)現(xiàn)，當動物穿越盒子中的特定黑點時，一些內嗅皮層神經元也會放電，非常類似海馬中的位置細胞的特征。難道是新的位置細胞？等等！這些細胞好像與位置細胞不一樣，好像這些細胞更多情，因為他們能對許多黑點竇能產生反應，而海馬中的位置細胞則非常專一。當一只動物四處掃蕩巧克力糖果時，計算機屏幕上定位出這些黑點存在相關性，這說明這些神經元電活動正在產生某種有規(guī)律的模式，但是他們不知道這種模式的具體特征。
為更清楚確定這種模式的特征，他們換用更大型的盒子進行實驗。這一次他們發(fā)現(xiàn)了規(guī)律，原來這些細胞形成一種幾乎完美的六角晶格排列，類似蜂窩樣結構。剛開始，他們自己都完全不能相信這種幾乎完美的結果。生物學往往表現(xiàn)為混亂表型，怎么會如此簡單有規(guī)律？但是一次次實驗結果的積累排除了其他可能，這就是真正的結果，這些細胞就是這樣有規(guī)律地排列的，這也意味著他們找到了寶貝，隨后他們開始研究這種寶貝模式的工作原理。
在動物活動的地板上，并不存在任何有規(guī)則的六邊型結構，那么這種相對混亂的外界環(huán)境到底如何被映射到大腦內規(guī)則的六邊形神經元結構中？這種模式可能正是神經科學領域長期尋找的大腦編碼語言，是用來映射外界環(huán)境的大腦工作模式。2005年他們將這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然》雜志上。
發(fā)現(xiàn)了網(wǎng)格細胞后，莫索爾夫婦隨后繼續(xù)開展相關研究，他們發(fā)現(xiàn)這些網(wǎng)格細胞在黑暗環(huán)境中仍然可以被激活，這種細胞激活不受動物運動的速度和方向影響。海馬位置細胞放電往往會因為環(huán)境的微小變化如墻壁的顏色變化而改變，網(wǎng)格細胞放電則完全不受影響。莫索爾夫婦在內嗅皮層發(fā)現(xiàn)了不同類型的網(wǎng)格細胞，大小不同的空間分布分別代表不同的方向和位置相關信息。最后他們證明網(wǎng)格細胞的排列符合嚴格的數(shù)學規(guī)律。
在內嗅皮層頂部，網(wǎng)格細胞形成的網(wǎng)格比較小，在底部則形成比較大的網(wǎng)格。代表相同大小和方向的網(wǎng)格好像能形成模塊，這些模塊沿著內嗅皮層的長軸排列，每個模塊代表的大小按照每步1.4的系數(shù)變動。代表相對盒子邊界不同位置的網(wǎng)格細胞分布呈現(xiàn)隨機性，如果人類也存在類似特征，這意味著這些細胞能夠跟蹤我們所處的宏觀位置，能識別出我們是在家里的不同房間內走動還是在大街上散步。
關于大腦、記憶和空間位置的關系是人類思考的基本問題，早在2000多年前古希臘哲學家就開始思考這些問題。莫索爾夫婦的研究很好地回答了這些問題，讓他們獲得了非常高的贊譽。
古希臘時代就有一種聯(lián)想法記憶術，一些需要長時間演講的哲學家，為了能準確記憶，他們可能借用一座建筑物或一條街，將不同詞語信息和不同地標進行對應，這樣可以幫助他們獲得更深刻的記憶印象。人類關于位置和記憶的關系一直持續(xù)到20世紀后，行為科學家提出一種假說，認為動物和人腦內存在空間的抽象地圖。網(wǎng)格細胞的發(fā)現(xiàn)證明了這一假說。
網(wǎng)格細胞的發(fā)現(xiàn)也讓理論學家感到振奮，因為六邊形排列是最節(jié)省空間的理想排列模式，這樣能節(jié)省能量，而且美麗高效。
這種大腦細胞的工作模式或許就是大腦神經細胞的基本工作原理，當然是否如此現(xiàn)在仍然無法定論，關于大腦工作原理的研究仍然有很長的路要走。不過神經細胞編碼的原則遵照簡單原則似乎是必然的選擇，作為個體的神經細胞可編碼多種外界信息，人類真正理解這種語言十分遙遠。網(wǎng)格細胞編碼所處的大腦結構屬于比較高級的腦區(qū)，并沒有來自外界信息的直接傳入，這完全不同于視覺聽覺和觸覺皮層的情況，正因為如此，網(wǎng)格細胞編碼才真正代表了大腦自身的編碼特征。
發(fā)表了重量級的學術論文和獲得了大量研究經費，莫索爾夫婦實驗室也吸引了大量求學的年輕科學家。2005年，正在俄勒岡大學攻讀博士學位神經科學家David Rowland讀到關于網(wǎng)格細胞的論文，一下就被吸引住，并立刻決定到這里做博士后研究?，F(xiàn)在他已經成為這里的一個研究小組的負責人，這里的六個小組（好像是網(wǎng)格細胞）分別從不同角度研究神經回路和神經編碼。
并不是每個夫妻都有這樣和諧共同工作的機會，莫索爾夫婦認為他們所以能這樣是因為好的性格、分享興趣和共同愛好。兩人都喜歡戶外運動，May-Britt每天都沿著他們家附近海邊跑步，Edvard每周末都會徒步旅行。他們共同爬過無數(shù)個山峰，包括他們訂婚的火山。
工作上他們已經有一些分工。Edvard重點負責理論計算，May-Britt對實驗更有興趣。真可謂理論聯(lián)系實際，強強聯(lián)合，相得益彰。他們希望一位參加會議時，另一位能在實驗室主持工作，所以他們并不是整天粘在一起。
關于網(wǎng)格細胞的研究仍然有許多工作要作，例如仍然不知道網(wǎng)格細胞形成網(wǎng)格的具體神經網(wǎng)絡，以及形成定位的工作模式，莫索爾夫婦等這方面的許多科學家都針對相關問題開展研究。
例如一種結合虛擬現(xiàn)實的研究技術。將老鼠頭部固定的情況下，利用虛擬現(xiàn)實技術模擬周圍環(huán)境的改變，可以減少頭部運動造成的信號干擾，利用這種技術，可以給動物安裝記錄電極記錄網(wǎng)格細胞，也可以安裝小型鏡片使用顯微鏡觀察細胞。這種技術將可以同時更加精確地分析更多網(wǎng)格細胞。
將來還將對網(wǎng)格細胞如何形成網(wǎng)格鏈接結構，過去的研究發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格系統(tǒng)大約在出生后3-4周內形成，暗示人類和動物在嬰兒期的空間感覺能力不成熟，大腦的功能結構發(fā)育是隨著對外界環(huán)境的適應逐漸形成的。莫索爾夫婦已經計劃研究出生后復雜環(huán)境和單調環(huán)境對網(wǎng)格模式的影響。
網(wǎng)格細胞的研究對理解記憶的形成和丟失也有幫助。內嗅皮層是老年性癡呆患者最早影響的腦區(qū)，記憶喪失是最早發(fā)生的癥狀。莫索爾夫婦認為網(wǎng)格細胞可能是老年性癡呆最早破壞的細胞類型。
將來在挪威機場將會出現(xiàn)這對夫妻的照片，另外13個照片都是著名的運動員和演員，他們是唯一的科學家明星。
http://www.nature.com/news/neuroscience-brains-of-norway-1.16079
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