研究人员发现大脑“内部指南针”缺失的部分

研究人员发现大脑“内部指南针”缺失的部分
我们的大脑让我们在地图上。信贷:Lightspring /上面

如果你刚出去散步,想要回家,你需要知道你现在的位置和目的地之间的关系。要做到这一点,你需要知道你面对的是哪个方向,以及家在哪个方向。对于人类和其他动物来说,这似乎都是本能,那么我们是如何做到的呢?

我们对这个难到惊人的问题的理解在一种方式上向前迈进了一步新论文由迈克尔·查德威克和他的同事撰写并发表在杂志上当代生物学它精确地定位了我们大脑中对目的地方向的本能感觉。

从任何一点成功导航到目的地的一个方法是学习和记忆了解你周围的环境,并利用这些信息来确定自己的方向。但是学习这些空间信息的过程表明,在大脑的某个地方一定有某种形式的信息存储。这可以被认为是一种神经元地图——一种编码空间的方式,它将你周围的信息映射到你的脑细胞上。

这样的地图可以让你找到周围的路——这对任何动物的生存都是至关重要的能力。在过去的几十年里,研究大脑如何存储空间信息,以及这些信息如何使我们有效地找到周围的路,一直是人们共同努力的焦点。

在大脑中寻找地图

在20世纪70年代末,人们在老鼠的大脑中发现了所谓的“认知地图的位置”海马体.当老鼠在实验场地的特定区域行走时,特定的神经元会被激发。随后的研究表明,这些神经元与空间紧密耦合——它们被命名为神经元地方的细胞

研究人员发现大脑“内部指南针”缺失的部分
当你改变方向时,有用的方向感必须更新。资料来源:查德威克/乔利/阿莫斯/哈萨比斯/斯皮尔斯/当代生物学,CC BY

然后问题就转向了学习和记忆信息的本质。通过一系列巧妙的实验,人们发现老鼠能够编码并存储与距离和方向有关的信息。有关距离的信息储存在海马体中叫做内嗅皮层,所谓的网状细胞

这些当动物旅行时,火以镶嵌的方式燃烧,看起来有点像图纸,让动物有一种旅行距离的感觉。关于方向的信息存储在方向单元当动物面对特定的方向(比如北方)时,它们就会发出信号。

所有这些信息都被输入这就是为什么我们真的可以认为海马体包含了我们自己的内部空间地图。这对我们理解大脑是如何运作的非常重要,2014年诺贝尔生理学奖授予了约翰·奥基夫(John O'Keefe),他是第一个发现位置细胞的人,爱德华·莫泽(Edvard Moser)和梅-布里特·莫泽(May-Britt Moser),他们发现了网格细胞。

所以我们知道了动物是如何在脑海中绘制地图的,以及它们是如何知道自己面对的方向的。但是,为了利用这一点并遵循自己的方向感,动物还需要知道家在哪个方向。这篇论文的作者已经确定了这些信息在大脑中的存储位置,以及如何利用这些信息来确定人类或动物的方向。

研究人员发现大脑“内部指南针”缺失的部分
用于测试寻路的虚拟环境。资料来源:查德威克/乔利/阿莫斯/哈萨比斯/斯皮尔斯/当代生物学,CC BY

内置罗盘

在他们的实验中,人类受试者被给予一个虚拟现实环境来探索和学习,然后要求他们完全凭记忆对目的地的方向做出判断。同时对受试者的大脑进行扫描功能磁共振成像通过监测血液流动的变化来测量大脑活动。

通过观察神经元对导航任务做出反应的模式,研究人员发现,活动集中在脑内这表明这是大脑的“内部指南针”,也是这种方向感的来源。

有趣的是,当一个人面对目标方向时,神经元放电的模式与他们只是想象目标方向时非常相似。研究人员认为,大脑可以利用神经元的这一特性来模拟大脑中的预期方向,而无需实际移动。他们假设从一个角色切换到另一个角色,以便他们最初参与表示当前的前进方向,然后切换到模拟目标方向。通过这种方式,神经元可以帮助规划回家的路线。

大脑这一区域的活动强度与一个人的导航技能有关:活动越少意味着对导航的准确感觉越差.它也是的面积这是阿尔茨海默病等疾病最先受损的区域之一,这或许可以解释为什么迷失和困惑是患者早期常见的问题。

更多信息:“人体内嗅/隐丘区域的目标方向信号。”DOI:dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.11.001
期刊信息: 当代生物学

来源:谈话

本文由谈话(在Creative Commons-Attribution/No derivative下)。
谈话

引用:研究人员发现大脑“内部指南针”的缺失部分(2015年1月5日)在2023年1月10日从//www.puressens.com/news/2015-01-brain-internal-compass.html检索到
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