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每次半夜起床都需要喝一杯水,然后你会发现自己虽然穿过夜色进入厨房,但是却没有弄伤自己的脚趾。圣地亚哥加利福利亚大学的研究者说,他们找到了大脑中引导你做出这个举动的部分——可以帮助引导你穿梭于这个世界。
圣地亚哥社会科学学院认知科学的副教授Douglas Nitz和他的学生Andrew Alexander,在称为“导航天才”的老鼠身上,,记录了老鼠在奔跑过程中的神经元放电活动。结果显示,当老鼠从A点至B点,大脑信息成功的在压后皮层被整合到了一起。他们将这个发现发表于《自然神经科学》(Nature Neuroscience)杂志之上。
我们人类和其他动物的航行总是非常复杂的,并不像“乌鸦飞行”那样总是直线型的。作者说这种适应各种非直线位置的能力,依赖于个体在环境中定位自己位置的能力大小,他们清楚各个位置之间的道路,以及无论何时都知道正确的方向:往左,往右,或是直走。
目前,我们知道细胞编译的这些不同形式的空间知识都存贮在不同的神经结构之中。位置细胞和网格细胞是海马回路中的神经细胞,它们主要负责在宽广的环境中定位自己的位置。(这就是“内部GPS”系统,其发现者O’Keefe,Edvard Moser和 May-Britt Moser获得了2014年生理或医学诺贝尔奖)。同时,Nitz和其他的研究者在顶叶皮层中发现了一些神经细胞,这些细胞可以产生动物在路途中所处位置的模型以及它们可以编译和线路相关的行动。
“但是最终,”Nitz说,“这些由不同结构产生的不同形式的空间知识,必学被有序的连接起来,以方便代理人有效的穿梭这个世界。我们的研究展示了大脑的压后皮质区域,他可以不断灵敏的定位内部和外部的空间,并可能是一种‘结合的连接点,’将所有有用的信息连接在一起。”
压后皮质,坐落于大脑顶骨和海马回体间,广泛的连接这两块区域,已被认为在这个环节中起着重要的作用。目前的研究,Nitz和Alexander相信,是首次在细胞水平上表明了这个猜想。
“非常兴奋,”Alexander说,“这是首次真正的发现大脑区域的证据,它证明了这个大脑区域有相互连接空间信息的能力。”
这个研究的结果和计算机模型研究的结果相符,同样与压后皮质区域受损的病人的临床观察相符。该区域受损的人在情景记忆上会出现问题并且出现“定向遗忘”的情况,即“一个人知道某些东西的位置,去找不到正确的道路,”Alexander说。
压后皮质区域同样也是早期阿兹海默产生的最初位置,Nitz说。了解更多的大脑功能可以帮助我们设计出更简单的导航测试,其便更早定位病情。
基于这个研究结果,另外的潜在运用,Nitz说,是机器人。他目前正和加州大学的同事一起合作,创造出压后皮质的人工神经网络,使机器人可以在未来的某一天解决我们每天都必须面对的导航问题。