2014年诺贝尔生理学及医学奖授予John O'Keefe与May-Britt Moser和Edvard I. Moser夫妇，表彰他们在发现脑内定位系统所取得的成就。我们如何知道自己身处何方？我们如何辨识来去的道路？我们又如何将这些信息贮存在大脑并在遇到相同道路上时第一时间即可调取这些信息？

今年的诺贝尔生理学与医学桂冠授予了称之为“脑内GPS”的定位系统，这种系统可以在细胞层次解释神经元的高级认知功能。

1971年，约翰·奥基夫(John O′Keefe) 发现了构成这一体系的第一个组成部分。他在大脑一个名为“海马”的脑区内发现一种特殊的神经细胞，当实验小鼠在房间内的某一特定位置时被激活。而当大鼠在房间内其他位置时将激活其余的神经细胞。奥基夫认为这些“定位细胞”构成了房间地图。

30多年后，在2005年，May-Britt Moser和Edvard Moser夫妇发现大脑定位机制的另一项关键组成部分。他们辨识出另外一类神经细胞，并将其称之为“网格细胞”。这些细胞可以形成一种坐标系，从而使精确定位与识路成为可能。后续的研究揭示了定位细胞以及网格细胞是如何实现定位与导航。

John O′Keefe、May-Britt Moser和Edvard Moser的发现解决了一个困扰哲学家和科学家几个世纪的问题，即大脑如何构建一个我们周围空间的地图？我们在复杂的环境中如何控制行为？

如何理解周边的环境？

方向感和导航能力是我们生存的基础。方向感是对环境中位置的感知。导航能力是基于对先前位置移动和了解从而与距离感产生内在联系。

关于定位和导航问题，哲学家和科学家们思索了很长时间。200多年前，德国哲学家康德认为，一些精神能力作为先知，独立于经验存在。他认为空间概念是思想的内在准则，介于此，可以感知世界。

20世纪，行为心理学的出现，让这些问题可以通过实验研究的方法解决。Edward Tolman 观察大鼠穿越迷宫时发现实验大鼠学会了如何导航，并因此提出了大鼠脑内会形成“认知地图”帮助它们找到合适的道路。但问题仍然存在，这样的地图是如何在大脑中形成的呢？

JohnO′Keef 与和空间定位

令John O′Keefe 着迷的是大脑是如何控制行为和做出决定，在20世纪60年代末，O'Keefe尝试用神经电生理手段解决。当记录移动中大鼠海马区单个神经元信号时，奥基夫发现动物假定处在某一特定位置时将特异性激活某类神经元。他得出结论：在不同环境激活特定的定位细胞，并在海马区内构建周边环境地图。因此，环境的记忆可以作为海马体定位细胞特定活动的组合而储存。

May-Britt和Edvard夫妇与坐标系

May-Britt和Edvard夫妇在描绘了大鼠在屋内活动状态下海马的交互情况时，发现了一处名为“内嗅皮层”的脑区周边出现了惊人的活动信号。当大鼠经过多处既定的六角网格时都将激活该脑区特定的细胞。

与此同时，网格细胞启动了坐标系，以允许启动空间导航。在内嗅皮层其他细胞参与头部方向及房间边界感知的共同协作下，这些细胞与海马内的定位细胞形成神经环路。该环路构成了大脑全部的定位系统，也就是所谓的“脑内GPS”。

人类大脑中的地图

近期关于脑内成像技术的研究，以及牵扯到行神经外科手术患者的研究均证实，定位及网格细胞（placeand grid cells）同样存在在人类大脑中。阿尔兹海默患者中，海马和内嗅皮层在早期阶段就受到影响，导致这些患者经常迷路以及无法辩认出周边环境。因此，关于脑内定位系统的研究可以有效帮助理解这种毁灭性的空间记忆丧失是如何影响阿尔兹海默患者。

脑内定位系统的发现使我们对分化细胞如何作为一个整体来执行高级认知功能有了一定了解。这将开启理解其他认知进程的大门，例如记忆、思考以及规划。