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伟大患者可否催生诺贝尔奖? 精选

已有 10473 次阅读 2014-6-2 08:35 |个人分类:自然科学|系统分类:海外观察

Kavli奖背景:Kavli奖是由挪威科学与文学院、Kavli基金会以及挪威教育研究部联合评选,为了奖励极具创造性的科学家而设立的。Kavli奖包括天体物理奖、纳米科学奖和神经科学奖3大奖项,每项奖金为100万美元,主要授予在这3个领域做出基础突破性贡献的科学家2008年是新Kavli奖首次颁奖,今后将每两年颁发一次。它将作为诺贝尔奖的补充。该奖作为诺奖补充,包括天体物理奖、纳米科学奖和神经科学奖。说补充诺奖似乎不够准确,因为2010年的神经科学奖,研究神经递质释放规律的三位同学就获得2012年医学生理学诺贝尔奖。从这个角度看,今年的Kavli神经科学奖,也能问鼎医学生理学诺贝尔奖,不过时间需要等待。

一、H.M患者奠定了Milner教授记忆多功能脑区的发现

海马体是哺乳类动物的中枢神经系统中的脑的部分(大脑皮质)中被最为详细研究过的一个部位。在解剖学以及组织学上,海马具有一目了然的明确构造。海马内部有形成形态美观的层面。也就是神经细胞的细胞体与其神经网区域呈层状排列。海马是被称作“海马区”的大脑边缘系统的一部分。海马区可分为齿状回、海马、下托、前下托、傍下托、内嗅皮质。这之中齿状回、海马、下托的细胞层为单层,合称“海马结构”,其上下夹有低细胞密度层和无细胞层。此外的部位有复数的层面构成。齿状回与海马的单层构造对神经解剖学以及电生理学的研究进步作出了贡献。

20世纪初,开始有科学家认识到海马对于某些记忆以及学习有着基本的作用。特别是1957ScovilleMilner报告了神经心理学中很重要的一个病例。这是来自一位被称为H.M.Henry Gustave Molaison)的病者的报告,H.M.要算是神经心理学的领域之中被检查得最详细的人物,也被称誉为最伟大的患者。


由于长期的癫痫症状,医生决定为他进行手术,切除了颞叶皮层下一部份的边缘系统组织,其中包括了两侧的海马区,手术后癫痫的症状被有效控制,但自此以后H.M.失去了形成新的陈述性长时记忆的能力。这个发现变成了让许多人想了解海马区在记忆及学习机制的契机,而成为一种流行,无论在神经解剖学、生理学、行为学等等各种不同领域,都对海马区做了相当丰富的研究。现在,海马区与记忆的关系已经为人所了解。

Milner是神经精神学领域的先驱之一,主要研究人类的记忆等认知功能。她曾经对大脑颞叶损伤患者H.MHenryMolaison)的进行了系统描述。H.M不能记忆新事件,但能学习新的运动技巧。不知到是否注意到,Milner是加拿大科学家,但是患者H.M是美国人,怎么美国患者被一个加拿大科学家系统研究?估计当时美国学者中研究海马功能的人并不多,考虑到Milner在海马功能方面的研究功底深厚而被邀请参加研究的。

在研究早起,Milner为全面分析H.M记忆损伤的具体原因,Milner发现,颞叶遗忘综合征的特征是患者无法获得新记忆,也无法回忆损伤前几年内的记忆,能回忆起比较早期的记忆,语言、感觉和分析等记忆能力不受影响。Milner曾经连续观察H.M3天,观察其记忆能力损伤的类型。H.M能学会根据镜子中的图像画出星星,这种能力可在三天内明显提高,能又完全不能回忆在最近3天发生的任何事件。这一情况让Milner提出,不同的类型学习记忆需要不同的大脑区域。她能清楚地区分出情节记忆和程序性记忆(非陈述性记忆)。

Milner发现,H.M等双侧颞叶切除导致海马前叶或海马回损伤的患者会导致永久性近期记忆障碍。她发现这类患者某些运动技巧学习能力仍保持正常。这一发现直接确定记忆系统多种类型的概念,并引起大量相关研究。她在一次接受麦吉尔大学医学学报采访时说过,当她发现HM能非常好地掌握一项新技能,竟然完全忘记所有的学习过程,这是她生命中最让她激动的时刻。

二、O’Keefe教授发现海马内位置细胞

另外一个获奖神经科学家是O’KeefeO’Keefe出生于纽约,在纽约城市大学获得学士学位,然后在加拿大麦吉尔大学获得博士学位,在这里他学习了记录动物单个神经元电活动的技术。然后他在英国伦敦学院大学从事博士后工作,1987年成为这里的教授(纽约人在伦敦)。John O’Keefe最重要的发现是位置细胞,他系统分析了环境因素对海马神经元电活动的影响,发表了许多在位置细胞领域有重要影响的论文(高引用论文)。他和LynnNadel共同编写了一本很有影响的专著The Hippocampus as a Cognitive Map《海马是一个认知地图》。在书中,他们将海马比喻为一种内在的全球定位系统,这一专著成就了他们在这一领域的地位。

三、美国放射医生Raichle提出大脑缺省模式

Marcus E. Raichle是美国华盛顿大学医学院神经病学家,他是放射系教授,也参与神经病、神经生物学和生物医学工程的研究。他主要专注于大脑功能成像基础,他将PETfMRI用于健康人和患者大脑功能的研究。最突出的贡献是在90年代前发现的Bold效应(似乎不是他发现的这个现象,而是他最早在PET上使用研究学习记忆能力),Bold效应就是神经活动增强会引起局部血供增加,但氧气消耗未相应增加(增加不那么明显),给成像提供了可检测信号。他的另外一个突出贡献是在2001年提出大脑功能的缺省模式概念和缺省模式网络。关于缺省模式,其实早在1929年,发明脑电图的著名神经科学家Hans Berger就发现,当人在休息的时候,大脑并不会停止活动,他认为大脑一直处于忙碌状态,不过他的这一观点并没有受到其他科学家的重视,神经科学家一般都认为只有在执行某项功能时神经活动才从安静状态被激活。

后来,MarcusE. Raichle等的实验支持了HansBerger的观点,他们的研究发现,在执行某一精神任务时,大脑的能量消耗增加不超过基础水平的5%。这些研究说明,即使没有具体的精神活动,大脑也持续处于高水平活动状态,科学家随后对那些处于持续活跃状态的脑区进行确定。Raichle发明了缺省模式“defaultmode”这个名词(估计是借用的电脑语言),来描述这种大脑静息功能状态。这个概念迅速成为神经科学的核心主题。

不过三个学者的研究内容跨度比较大,尤其是Raichle教授,或者应该和其他在功能MRI研究中的学者共同问鼎大奖。




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