不论你是认路高手,还是辨不清东西南北的“路痴”,你的大脑都配备了一套复杂的“工具箱”,帮助你导航。
如同手机和汽车里使用的GPS系统,大脑也是靠采集个体运动的位置和时间等多方面的信息并加以整合计算,用以判断我们身在何方,又将去向何处。通常情况下,进行这样的运算对于大脑来说并不费力,甚至整个过程在我们不知不觉中就完成了。只有在迷路,或者神经系统因为创伤、疾病受到损伤造成功能障碍时,我们才会意识到大脑里这个与我们密不可分却常常被忽视的导航系统竟是如此重要。
定位细胞和网格细胞
对此的第一个线索,是1971年由伦敦大学的约翰·奥基夫在老鼠海马体中发现的定位细胞。当老鼠沿着围栏移动时,这些细胞中的每一个都会在围栏的特定位置放电。因此,奥基夫推断,通过记住定位细胞活动的模式,老鼠可以有效地描绘其环境。2014年,他因这一发现获得了诺贝尔奖。
2014年诺贝尔生理及医学奖的另一半奖项,则授予了挪威科技大学的梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽,他们在2005年发现了网格细胞。网格细胞位于海马体附近,它们成组地放电。当老鼠穿越一个区域时,每组网格细胞对应区域内的一个格子,老鼠走到这个格子,这组网格细胞就放电。这就好像老鼠给前方的二维地面铺了网格地图,由此它可获得这一区域内物体(包括自身)之间距离的精确信息。
导航神经元
在人脑中也已发现了定位细胞和网格细胞,除此之外,还有其他专门用于导航的神经元。一种叫“头朝向细胞”编码头部的方向,为网格细胞和定位细胞提供参考点。当你接近边界(比如墙)时,一种“边缘细胞”会放电。当你观察一个地方时,另一种“空间视图细胞”会变得活跃,即使你并没有真去那里。
像所有灵长类动物一样,人类的导航在很大程度上依赖于视觉。然而,导航也有赖多种感官的输入——声音、气味和触觉都包含在内;当我们移动时,还包括腿部肌肉发出的信号。我们还使用来自内耳的前庭系统的信息。前庭不仅记录我们的头部运动,还告诉我们运动有多快,朝哪个方向等。
考虑到我们心理GPS的复杂性,事情会出错也就不足为奇了。例如,当灯熄了,由于缺乏视觉输入,定位细胞不再能准确放电,使我们容易迷失方向。当然,我们中的一些人之所以方向感比其他人差很多,部分原因也许是他们的心理地图没有建立起来。
初审、一校:胡慧亭
复审、二校:成自来
终审、三校:陈光中