灵长类动物的大脑使用三角形网格绘制视觉地图

根据周日发表在《科学》杂志网络版上的一项新研究，灵长类动物的大脑通过三角形网格看世界自然。

埃默里大学耶基斯国家灵长类动物研究中心的科学家们已经在人类大脑中发现了网状细胞，这种神经元在眼睛探索视觉场景时以重复的三角形模式放电恒河猴。

这一发现有助于理解人类是如何形成和记忆心理世界地图的，以及如何形成神经退行性疾病比如阿尔茨海默氏症会削弱这些能力。这是第一次在灵长类动物身上直接检测到网格细胞。网格细胞于2005年在大鼠身上被发现，它们在人类身上的存在也被间接地推断出来磁共振成像。

网格细胞的电活动是通过在猴子的内嗅皮层(大脑内侧颞叶的一个区域)引入电极来记录的。与此同时，猴子们在电脑屏幕上观看各种各样的图像，并用眼睛探索这些图像。红外眼球追踪技术可以让科学家们知道猴子的眼睛集中在图像的哪一部分。当眼睛聚焦于形成网格模式的多个离散位置时，一个网格细胞就会被激活。

“内嗅皮层是第一个大脑区域埃默里大学医学院和耶尔克斯国家灵长类动物研究中心神经学副教授、资深作者伊丽莎白·布法罗博士说:“我们的研究结果可能有助于解释为什么定向障碍是阿尔茨海默氏症的首批行为迹象之一。”“我们认为这些神经元有助于提供环境或结构视觉体验储存在内存中。”

第一作者Nathan Killian说:“我们在灵长类动物中发现了网格细胞，这是朝着理解我们的大脑如何形成视觉信息记忆迈出的一大步。”Nathan Killian是乔治亚理工学院和埃默里大学生物医学工程系的研究生。“这是一种思考记忆的令人兴奋的方式，可能会为神经退行性疾病带来新的治疗方法。”

在老鼠的网状细胞被识别的实验中，每当老鼠在一个看不见的三角形网格上越过线时，这些细胞就会被激活。

布法罗说:“令人惊讶的是，当猴子只是简单地转动眼睛时，我们可以识别出表现出相同行为的细胞。”“这表明，灵长类动物并不一定非要到过某个地方，才能构建出同样的心理地图。”

网格细胞的另一个以前没有在啮齿动物身上发现的方面是，当猴子第二次看到一个图像时，网格细胞的反应会发生变化。具体来说，当看到重复的图像时，网格细胞的放电率会降低。从后(后)向前(前)移动内嗅皮层，更多的神经元表现出记忆反应。

基利安说:“这些结果表明，网格细胞参与记忆，而不仅仅是绘制视野。”

与之前关于大鼠网格细胞的报告一致，Killian和Buffalo观察到了“θ波段”振荡，网格细胞以一种有节奏的方式放电，从每秒3到12次。一些科学家提出，θ波振荡对网格细胞网络在发育过程中产生非常重要，也对大脑将来自网格细胞的信息整合在一起很重要。在猴子中，神经元种群表现出间歇性波动，但这些波动似乎对空间表征的形成并不重要。

与啮齿类动物相比，视觉被认为是灵长类动物(猴子和人类)更突出的感官，而对啮齿类动物来说，触觉和嗅觉更为重要。虽然啮齿类动物和灵长类动物的网格细胞在不同类型的实验中被检测到，布法罗说，这并不意味着网格细胞在灵长类动物中一定有不同的性质。

“我们现在正在训练一只猴子在虚拟的3d空间中移动。我的猜测是，当猴子在空间中导航时，我们会发现网格细胞以类似的模式放电，”她说。

布法罗说，未来的实验可以研究猴子在真实空间中如何导航，包括头部或身体方向的变化，以确定如何导航网状细胞回应。

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