回家的路怎么走,？聽見這個(gè)問題，估計(jì)很多人都會發(fā)笑：回家的路還能找不到嗎,？

　　但現(xiàn)實(shí)生活中,，有些人真的“找不著北”，不是忘了自己的車停在什么地方,，就是不知左右方向,，更甚者找不著回家的路。這些異于常人的表現(xiàn)并非是他們的大腦有認(rèn)知障礙,，而是天生難辨方向,。科學(xué)家發(fā)現(xiàn),，大腦中有兩種細(xì)胞決定著你是否是個(gè)“路盲”,。

　　1.人的方向感由位置細(xì)胞引導(dǎo)

　　在地球上的動物中，人的方向感沒什么優(yōu)勢,，只屬于二維動物,。我們在陸地上尋找方向尚可，到了空中,、海洋,、沙漠和森林，就需要地面導(dǎo)航,、雷達(dá)導(dǎo)航和記憶導(dǎo)航的幫助,。而在空中和海洋生活的動物，如鳥類、魚類,，都是三維動物,。它們可以憑借自己大腦中的導(dǎo)航系統(tǒng),根據(jù)前后左右上下的立體坐標(biāo)找到方向，或瞄準(zhǔn)目標(biāo)捕食,，或返回故鄉(xiāng)孕育后代,。

　　英國倫敦大學(xué)學(xué)院教授約翰·奧基夫最早發(fā)現(xiàn)了動物和人的大腦中的位置細(xì)胞，并認(rèn)定它們是構(gòu)成大腦定位系統(tǒng)的關(guān)鍵細(xì)胞之一,。

　　1971年,，奧基夫在記錄小鼠大腦內(nèi)海馬體單個(gè)神經(jīng)細(xì)胞信號的過程中注意到，當(dāng)小鼠位于房間內(nèi)某一特定位置時(shí),，一部分神經(jīng)細(xì)胞會被激活,；當(dāng)小鼠在房間內(nèi)的其他位置時(shí)，另外一些細(xì)胞顯示激活狀態(tài),。小鼠在到達(dá)一扇門或一堵墻時(shí),，有不同的神經(jīng)細(xì)胞被激活。這提示,，被激活的細(xì)胞就是小鼠感知自身位置的位置細(xì)胞,，這些位置細(xì)胞并非只是簡單接收視覺信息，而是在構(gòu)建小鼠辨識所在房間的大腦地圖,。

　　海馬體會根據(jù)不同的環(huán)境產(chǎn)生大量的地圖,，這些地圖在動物所處不同環(huán)境時(shí)由大量神經(jīng)細(xì)胞共同作用而形成。因此生物體對環(huán)境的記憶,，可以用海馬體中神經(jīng)細(xì)胞特定激活組合的方式來進(jìn)行存儲,。

　　由此，奧基夫和美國亞利桑那大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家納達(dá)爾共同撰寫了一本專著《海馬是一個(gè)認(rèn)知地圖》,，描述了大腦中的海馬是如何幫助動物和人定位的,，其本質(zhì)就是，海馬是大腦中一種內(nèi)在的定位系統(tǒng),。

　　2.“路盲”因大腦細(xì)胞未激活,？

　　僅有位置細(xì)胞不足以防止“路盲”，還必須有運(yùn)動和空間位置（三維）導(dǎo)航才能讓人有正確的方向感,。其實(shí),，人的大腦中同時(shí)存在著二維和三維的導(dǎo)航工具，前者是位置細(xì)胞,，后者是網(wǎng)格細(xì)胞,。

　　挪威科技大學(xué)教授愛德華·莫澤和同為該大學(xué)教授的妻子梅-布里特·莫澤通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了網(wǎng)格細(xì)胞的作用。當(dāng)小鼠經(jīng)過廣闊和復(fù)雜的地形時(shí),，小鼠大腦臨近海馬體的另一個(gè)名叫內(nèi)嗅皮層部位的神經(jīng)細(xì)胞被激活,。這些細(xì)胞會對特定的空間模式或環(huán)境產(chǎn)生反應(yīng)，它們在整體上構(gòu)成網(wǎng)格細(xì)胞。這些細(xì)胞組成一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng),，就像人們繪制地圖以經(jīng)線和緯線來劃分不同方向和位置的坐標(biāo)一樣,。

　　他們把小鼠裝入盒子中讓小鼠奔跑，并連接上計(jì)算機(jī),，以圖形來顯示它們的前進(jìn)方向,，結(jié)果形成了清晰的呈六邊形的網(wǎng)格形狀，就像一個(gè)蜂巢,。但盒子里并沒有六邊形狀存在,，這一形狀是在小鼠的大腦內(nèi)抽象地形成并疊加于環(huán)境中的。這意味著小鼠可以通過網(wǎng)格細(xì)胞把空間分割為蜂窩那樣的六邊形,，并且把運(yùn)動軌跡記錄在蜂窩狀的網(wǎng)格上,。

　　網(wǎng)格細(xì)胞能夠判斷自身頭部對準(zhǔn)的方向以及房間的邊界位置，它們與位置細(xì)胞相互協(xié)調(diào),，構(gòu)成一個(gè)完整的神經(jīng)回路,。這個(gè)回路系統(tǒng)形成了一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的定位體系，就是大腦中的定位系統(tǒng),。

　　雖然“路盲”的準(zhǔn)確原因還需要更為詳盡的研究來破譯,，但大體上可以推論其原因是大腦中的位置細(xì)胞和網(wǎng)格細(xì)胞功能減弱,，或細(xì)胞數(shù)量較少,，或細(xì)胞沒有完全被激活，因而出現(xiàn)了導(dǎo)航能力較差,，或不能導(dǎo)航等問題,。

　　3.想更認(rèn)路不妨學(xué)習(xí)出租車司機(jī)

　　大腦中位置細(xì)胞和網(wǎng)格細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)，令約翰·奧基夫,、愛德華·莫澤和梅-布里特·莫澤獲得了2014年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),。

　　找到最佳的方向和交通線路快速回家，不只是節(jié)省時(shí)間,，節(jié)約錢財(cái),，還可以保障人的生命安全。時(shí)有發(fā)生的被困在山區(qū),、森林的驢友的死亡悲劇就是最好的例子,。

　　“路盲”與位置細(xì)胞和網(wǎng)格細(xì)胞的功能有關(guān)，但也與記憶有關(guān),。位置細(xì)胞和網(wǎng)格細(xì)胞就是一種感知方向的記憶細(xì)胞,，因此，通過訓(xùn)練和實(shí)踐是可以更好地辨別方向,、改變“路盲”狀況的,。

　　英國研究人員發(fā)現(xiàn)，倫敦出租車司機(jī)具有辨別方向的“超強(qiáng)大腦”，而且是后天訓(xùn)練出來的（其他城市的出租車司機(jī)也一樣）,。要成為一名倫敦出租車司機(jī)很不容易,，除了要躲避行人和雙層巴士外，還要通過稱為“知識”的一套嚴(yán)格培訓(xùn)考試,，記憶復(fù)雜的街道情況,。

　　2000年，英國倫敦大學(xué)學(xué)院的神經(jīng)生物學(xué)家馬圭爾和伍利特發(fā)現(xiàn),，與其他成年男性相比,，倫敦出租車司機(jī)的海馬體體積更大，形狀也不同,，這說明大腦中的這一區(qū)域?qū)τ诳臻g記憶來說至關(guān)重要,。由于適者生存和用進(jìn)廢退的原理，出租車司機(jī)大腦里的位置細(xì)胞和網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞功能比普通人要強(qiáng),，且有可能這類細(xì)胞比普通人更多,。

　　幾年后，馬圭爾和伍利特對倫敦的新出租車司機(jī)再次進(jìn)行研究,，在接受培訓(xùn)前,、培訓(xùn)中和培訓(xùn)后測量司機(jī)的腦部，并將司機(jī)的“知識”測試成績與腦部掃描結(jié)果進(jìn)行對比,。結(jié)果顯示：在培訓(xùn)開始前,，海馬體體積沒有區(qū)別；培訓(xùn)之后,，通過測試的司機(jī)的海馬體體積變得更大了,。

　　當(dāng)時(shí)，尚未獲得諾貝爾獎(jiǎng)的愛德華·莫澤便認(rèn)為,，這個(gè)結(jié)果證明人的大腦海馬體中隱藏著一幅能夠標(biāo)明人們所處空間位置的地圖,。不過，這一研究更能證明的是,，出租車司機(jī)之所以會記得倫敦市的大街小巷,，而且能用最近的線路和最短的時(shí)間把客人送到目的地，原因在于他們的職業(yè)在幫助其進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練,。他們記憶的基礎(chǔ)是大腦海馬體,，而這個(gè)海馬體比一般人的大，位置細(xì)胞和網(wǎng)格細(xì)胞比一般人多,，其功能也比一般人強(qiáng)大,，所以才有出色的方向感。

　　根據(jù)這個(gè)原理,，路盲者不妨向出租車司機(jī)學(xué)習(xí),，別總宅在家中,，應(yīng)外出學(xué)習(xí)辨路識方向。由此,，逐步刺激自己大腦中的位置細(xì)胞和網(wǎng)格細(xì)胞發(fā)揮功能,，提高辨認(rèn)方向的能力。

　　4.人工智能有望像“大腦”一樣導(dǎo)航

　　現(xiàn)在,，有另一種方式可以為人們指路,，這就是人工智能。

　　英國倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員牽頭開發(fā)了一種AI模擬系統(tǒng),，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中自動出現(xiàn)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與一個(gè)更大型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)結(jié)合,，形成人工智能體。結(jié)果發(fā)現(xiàn),，這一人工智能在游戲迷宮中向目的地前進(jìn)的導(dǎo)航能力超越了一般人,，而且它能像哺乳動物一樣尋找新路線和抄近路。

　　這種人工智能的定位單元類似于人和小鼠大腦中的網(wǎng)格細(xì)胞,，被稱為網(wǎng)格單元,，能自動生成與大腦細(xì)胞活動非常相似的網(wǎng)格模式。比較而言,，網(wǎng)格細(xì)胞能幫助小鼠自動找到方向和捷徑,，網(wǎng)格單元也能夠指導(dǎo)小鼠尋找捷徑，并具有超越人類的巡航能力,。

　　也就是說,，這種人工智能與現(xiàn)有導(dǎo)航軟件的不同之處在于，它不完全是大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和模擬,，而是具備了智能認(rèn)路的功能,，能夠在陌生環(huán)境中,，找到正確的道路,，甚至捷徑。這種人工智能的定位方式,，與人和生物在億萬年演化中形成的生物指南針高度一致,。

　　物理網(wǎng)絡(luò)模式能證明生物的網(wǎng)絡(luò)模式，并且兩者可以重疊,，再次證明了人和動物尋找方向是依賴大腦中的位置細(xì)胞和網(wǎng)格細(xì)胞,。未來要做的研究是，如果這種人工智能可以設(shè)計(jì)為手表,，或者植入進(jìn)手機(jī)中,，那么，它就完全可以成為路盲者的導(dǎo)航工具,。

　　延伸閱讀

　　鳥類和海龜認(rèn)路 或因能感應(yīng)地球磁場

　　有一些研究表明,，海龜游弋萬里和鳥類飛行千里并非依靠參照物來辨認(rèn)位置,，因?yàn)樵诤棋暮Ｑ蠛陀性旗F遮擋的蒼茫天空，是無法看清參照物的,。因此,，它們的大腦定位系統(tǒng)可能依據(jù)的是地球磁場。

　　瑞典研究人員對斑馬雀和德國研究人員對歐洲知更鳥的研究均發(fā)現(xiàn),，鳥類視網(wǎng)膜上的Cry4蛋白質(zhì)可能是它們能夠看到磁場的原因,。此前，Cry4蛋白被認(rèn)為與晝夜節(jié)律或生物的睡眠周期有關(guān),。這兩種鳥類的Cry4水平在遷徙季節(jié)中表現(xiàn)出更高的水平,。這被視為鳥類的一種生物指南針。

　　對海龜?shù)难芯恳舶l(fā)現(xiàn),，海龜?shù)念^部擁有一些具有磁性的粒子,，可以幫助海龜感應(yīng)地球磁場，以此來確定自己在海洋中的確切位置,，并修正自己的航道,。

　　這些研究向人類傳遞的線索是，可以通過仿生來借鑒鳥類和海龜辨認(rèn)方向的能力,，有助于航天和航海,。（張?zhí)锟保?/p>

【糾錯(cuò)】

責(zé)任編輯： 王萌萌