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方向感從哪來？難道大腦有裝GPS？

105/12/01 2008

IC之音廣播電台｜

人的大腦裡面，有地圖或GPS嗎？從某個觀點來說，的確是有的。這就是2014年諾貝爾生理學與醫學獎得主歐基夫、以及夫妻檔學者莫瑟夫婦發現的大腦定位系統。請聽今天的科學三分鐘：腦裡有一張地圖。

人的方向感從哪裡來？我們在路上開車、搭捷運或公車、或行走的時候，要如何知道自己走對了路呢？長久以來，這都是困擾著哲學家與科學家的問題。十八世紀時，哲學家康德相信，對空間的認知完全是一種天賦，跟人的經驗無關。進入二十世紀，行為主義心理學家萊士利的理論，則是另一種極端，認為個體對空間的認知完全來自於視覺、聽覺的刺激，有刺激就有反應，最後形成方向感。

1948年，行為心理學家托爾曼，又提出介於兩者之間的假設，稱為「認知地圖」。這個假設認為，生物的大腦能認知所在的空間，不只靠刺激與反應，而是與生俱來的大腦裡面，有特別的區域可以幫助我們辨認空間、知道自己的位置，就像是畫出地圖一樣。可惜當時的技術無法證實這個假說。

直到1971年，美國、英國雙重國籍的學者歐基夫在老鼠實驗中發現，當老鼠跑到環境中不同的地點，老鼠腦中的海馬迴，不同部位的腦細胞會特別活躍，換句話說，某些腦細胞會跟空間中特定的地點對應。本集單元的科學顧問，清華大學認知與心智科學中心主任楊梵孛，用一個生動的比喻說明了這個現象：

楊主任：
海馬迴呢，就像一個跑馬燈。我跑到甲區的時候，跑馬燈的第三個燈泡亮了。跑到乙區的時候，第五個燈泡亮了。好像我們海馬迴的地方有一種叫做「位置細胞」，它就像你是用你的細胞，對某個對應的位置，有特別深刻的記憶，就像腦袋裡面形成一個地圖一樣。

歐基夫發現了「位置細胞」，最早印證了大腦定位系統的存在。另一個關鍵進展發生在2005年，挪威籍的莫瑟夫婦發現，腦部海馬迴旁邊的「內鼻皮質」對空間定位的作用。

楊主任：
莫瑟夫婦在內鼻皮質這個地方發現呢，老鼠在移動的時候，這個地方的細胞它會圍起來，像一個網格狀，六角形的很漂亮，它就像是地圖上的定位點一樣。老鼠跑來跑去的時候呢，這個網格狀的細胞，就會比如說一下子甲區跟乙區一起亮；老鼠跑到另一個位置的時候，丙區跟丁區一起亮，這幾個互相協調的細胞，會幫助老鼠去記得跑到空間上的哪個位置。

這項研究最重大的貢獻，是在細胞的層次，找到生物的腦細胞跟高等認知行為之間的關聯，因而獲得諾貝爾獎。雖然研究本身，並不能馬上讓我們治療阿茲海默症、癲癇等腦神經疾病，卻開啟了相關的研究領域，讓我們朝向治癒這些疾病，更近一步。

今天的科學關鍵字，就是

位置細胞　Place Cell

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【本單元由科技部補助製播】2014-11-23 16:55:00播出

地圖(1) GPS(16)

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