▲ 利用癲癇病人顱內植入的電極晶片去探測其神經細胞活動的實驗，涉及非常嚴肅的研究倫理議題，必須經國家認可的人體試驗倫理委員會審核通過後方可進行。目前國內有陽明交通大學的郭文瑞教授、加拿大多倫多大學的林發暄教授和台北榮總尤香玉醫師合作，發展出同樣的實驗方法，直接測量神經細胞的活化，探討漢語聲調判斷時左右腦的互動與訊息傳遞方式。希望不久的將來，我們能夠從他們的研究結果，了解分佈在腦不同部位的神經細胞如何相互對話。(圖像來源：郭文瑞)
大腦認知地圖的建立，靠的是個體遊走在四方的地標所引發的神經細胞活動彼此呼應而完成的脈絡關係；時間的概念就只能靠當下正在做的事和過去做過類似事件的距離，來覺識時間的長短，既模糊且主觀。
歲末以來，雨一陣一陣的下，雖不是傾盆大雨，卻帶來入冬的寒意。偶爾出現陽光普照的日子，便迫不及待走到戶外，讓太陽曬曬全身。儘管吸進胸腔裡的空氣還留有一股刺刺的涼意，但迎向陽光的臉頰，好似覆上一層柔柔的薄紗。微風吹來，淡淡的冷，罩著溫熱的光，讓人頓時感到腦空心靜的舒暢。走著走著，校園裡遇到的學生、老師、行人，男性、女性、年輕的、年老的，大家臉上都帶著快樂的表情，一起徜徉在清新的空氣裡，享受這冬天的暖陽。
胸前口袋裡的手機忽然響起，打亂了這片刻的寧靜，只好掏出手機來看看這般大煞風景的是何方神聖？原來是助教，說是下午的課，某位同學因為騎車不小心摔了一跤想請假。我趕忙詢問：「什麼時候的事？在哪摔的？怎麼摔的？嚴重嗎？」助教忍俊不住說：「聽說是看天氣好，一時興起騎U-Bike到青年公園轉轉，沒注意到地上有根樹枝，車頭沒有控制好，人就摔倒了，還好只是腳扭傷。」我當然准假，同意她在家視訊上課。我想，經過幾個學期，師生都能適應遠距的教和學了，就算不能實體參與課堂討論，要跟上進度倒是不成問題，希望她的腳傷快快復原！
我回到研究室，回想和助教的一番對話。我關心發生了什麼事，試圖從幾個不同角度去了解事件全貌：在哪裡？什麼時候？過程為何？結果怎麼了？換句話說，要說明一個事件的情節，要包含人物、地點、時間、內容、原因、結果，也就是許多人熟悉的5W1H。所以世界上任何一個地方，無論何種文化、使用什麼語言，講起故事來，不外乎是：「從前在某個地方，什麼人發生了什麼事，結果??。」語言學家對故事的分析是如此，了解一個句子更是如此。例如聽到簡單的「小明打小華」，腦海裡馬上浮現的問題是：在哪裡打的？打在哪個位置？什麼時候發生的？徒手打還是用棍棒打？打傷了嗎？在結構上，就是位置、時間、內容、結果，這些都是理解的必要條件！
從腦神經對應心智意象切入，對位置和時間的感知，可以直接反映在生理層次的感官細胞上，而內容和結果則屬於較高層次的皮質功能。前者反映親身經歷的情節記憶（episodic memory）的建立，而後者則是語意記憶（semantic memory）的組合建構。換句話說，神經科學家應該可以在負責情節記憶的腦部位，找到位置細胞和時間細胞，但語意過於抽象和複雜，就很難找到對應的細胞了！
2014年我曾在〈用腦導航：五項秘訣走四方〉一文中寫道，大腦如何整合各專責部位，完成一幅心智地圖，讓我們知曉身處何地，以及從一地走到另一地的途徑為何，就像內建了一部GPS。那位置細胞在哪裡？其實，最早發現大腦定位系統的組成部位是英國倫敦大學學院的奧基夫（John O'Keefe）。1971年奧基夫在研究大鼠行為時發現，大鼠走到房間的某個地點時，海馬回的某類神經細胞會特別活化，而走到其他位置時，其他的神經細胞也會跟著激發，反映出大鼠海馬回的這些「位置細胞」（place cell）似乎建構了一張房間的認知地圖。歷經30年，奧基夫實驗室的博士後研究員穆瑟夫婦（May-Britt and Edvard Moser）又發現了網格細胞（grid cell）。這些細胞會隨著老鼠走到地圖的中心而加速活動，離開就減低活動，顯示認知地圖的建構並不是坐落某些特定的位置細胞，而是根據移動時，神經細胞相對活化程度的關聯性所形成。這一連串實驗所得到的結果，後來在以人為實驗對象，並以磁共振造影儀在內顳葉（medial temporal lobe）所照到的神經細胞影像中也得到證實。奧基夫和穆瑟夫婦因位置細胞的研究成就，在2014年共同獲頒諾貝爾生醫獎！
位置細胞獲得證實，那時間細胞呢？還記得2006年的觀點〈前事不忘，後事之師〉嗎？那篇文章描述人們之所以能夠把旅遊時拍攝的數百張類似影像排列出時間次序，是因為認知系統自有時間編碼的能力。但時間細胞究竟在哪裡？2011年，已故的美國波士頓大學神經科學家艾欽保（Howard Eichenbaum）從大鼠的實驗中，證實了海馬回對維持事件次序的記憶至關重要，並在《神經元》期刊上提出「時間細胞」一詞。和位置細胞一樣，時間細胞也坐落在海馬回，而且運作方式也雷同，只是參考點（地標／位置 vs.事件／時間）不一樣。
加州大學聖地牙哥分校的神經外科醫生持續探討海馬回在事件次序記憶上所扮演的重要角色，他們邀請了內顳葉受傷患者和健康對照組參觀校園，在25分鐘的散步途中，安排受試者停留在11個不同地點做不同的事（例如在自動販賣機換零錢或在飲水機喝水等預先安排的動作）。參觀完之後，再請兩組受試者回憶走過的路線和做過的事。結果發現，一般人能依序說出參觀的路徑以及在不同地點所做的事，但內顳葉受傷的人可以正確回憶不同地點所做的事，卻無法根據事件發生的前後次序，說明哪件在前哪件在後。這個發表在2016年《美國國家科學院學報》的研究，結果有趣，也再度證實海馬回在建立情節記憶的過程中，對時序的編碼是關鍵所在，但對內部神經細胞的運作，卻無法進一步說明。
為了要能直接「看到」海馬回內神經細胞的運作，美國德州大學西南醫學中心的神經外科醫師、紐約哥倫比亞大學的生醫工程學家和賓州大學的認知神經科學家所組成的研究團隊，召募了27位癲癇患者進行文字記憶的實驗。這些患者的症狀已經嚴重到抗癲癇藥物無法作用，而必須採用侵入式手術，把電極晶片植入腦中去抑制皮質放電（SEEG）。研究人員讓病人看一個又一個每隔一秒鐘就出現在電腦螢幕上的詞。看完這一序列的詞之後，請他們在30秒內自由回憶所看過的詞，同時偵測他們內顳葉上的電極反應。
實驗結果顯示受試病人在回憶時，有些神經細胞的活化會隨著回憶的活動而形成2~5秒（個別差異）的時間包絡（temporal envelope）。這些節奏分明的片段和文字的性質（例如什麼字或什麼類別）無關，但其穩定度和正確回憶的成效有關，而且回憶出來的詞和詞之間的時序，也正確反映出它們在原先序列的前後關係！
這是科學界第一次在人腦直接觀察到時間細胞的運作型態，而且也確實和建立情節記憶的海馬回有關。但我們也很清楚看到，和界定位置細胞一樣，腦裡也沒有哪一個特定而專門負責時間的細胞。認知地圖的建立，靠的是個體遊走在四方的地標所引發的神經細胞活動彼此呼應而完成的脈絡關係；時間的概念只能靠「當下」正在做的事，和「過去」做過相似事件之間的距離，來覺識時間的長短。位置的認知，可以很具體也比較客觀，但時間的參考點，卻是模糊而且主觀！所以愛因斯坦說：「時間是一種幻覺。」
而我要說，時間細胞只是腦海魅影，似實而虛，但歲末年終，當午夜鐘聲敲響12下時，我又年長了一歲，那絕對是真實的！
