内部目标地图的发现,使动物精确导航选择目的地

动物包括啮齿类动物和人类可以导航到所需的位置依靠大脑的内部认知地图。尽管先前的研究已经确定了专门的神经元,帮助我们找到自己的位置和方向在空间中,大脑可以处理一个精确的估计未来的目标位置是一个长期存在的问题。马克斯普朗克研究所的科学家在法兰克福大脑研究已经发现了一个神经编码空间目标,证明大脑的存在的目标地图引导我们走向一个远程目的地从空间和时间。

一个内部的指南针

执行一个简单的日常琐事,如计划去当地的超市,你需要看到超市在你的头脑你还在家里,这样你的大脑可以计算最佳路径为即将到来的旅行。但是大脑的空间地图如何同时代表两个地点在太空飞回家,可以感知你的感官,和超市位于超出了你的感官知觉的范围?神经科学家应对这个问题在过去的50年。

“自1971年的诺贝尔奖的地方发现细胞由约翰·奥基夫和他的同事们,空间导航研究主要集中在神经元的属性调到动物的瞬时位置或方向”,Hiroshi Ito说,马克斯普朗克研究所的研究小组领导人领导这项新研究发表在大脑研究自然。先前的研究在过去的几十年里为我们提供了一个更好的理解如何跟踪我们的位置和方向的空间。然而,目标的证据estimation-another空间导航栏最基本的方面,到目前为止几乎完全被失踪。

“我们现在的工作解决这个谜题通过展示未来的目标表示为一个模式的神经活动在以前类似的访问一个目标位置(如超市)。例如,一个特定的神经活动模式时观察到的动物在太空中访问一个特定的位置。然而,我们发现这种活动模式可以仅仅出现在动物的决定目标相同的位置作为导航目标,无论动物实际上是哪里”,伊藤说。

“我们设计了一个任务,其中一只老鼠需要导航到一个远程位置提供了奖励。值得注意的是,奖励位置一直在变化,确保老鼠不断更新其目标位置”,解释了Raunak巴苏,Ito实验室的博士后,这项新研究的第一作者。作为候选人大脑区域代表一个未来的目标,科学家们集中在眼窝前额皮质(OFC)——的前额叶皮质区被认为是参与决策,然而仍然是相对未知的空间导航方面的。

为未来的目标辨认神经代码

调查在离岸金融中心的神经模式,研究人员同时测量了数以百计的神经元的活动。“我们实现通过使用定制的3 d打印记录设备,可以插入到60超薄电线(称为四极管)大鼠的大脑。这些设备使我们能够监控离岸金融中心的神经活动模式,当老鼠开始他们的旅程,直到他们到达目标位置。统计解码技术的帮助下,我们证实,这些模式分享重要的相似之处,表明未来的目标是在离岸金融中心的整个时间导航”苏说。

离岸金融中心神经元的扰动导致导航错误

由于他们的发现,巴苏和同事问离岸金融中心神经元的活动是否会影响动物的目的地。为此,他们在离岸金融中心摄动神经元的活动通过应用脉冲激光在旅程的开始。“我很惊讶地看到老鼠,已经几乎完全执行导航任务,突然扰动,无知地走过一个正确的目标,走向一个不正确的位置”,巴苏回忆说。“这导航误差是可逆一旦扰动停止,表明损伤并不是因为一般的损失目标记忆。”

“我们的工作指向一个平行的大脑内部地图系统更关注于代表一个目的地,而不是瞬时位置导航期间遍历的动物。因此,有意思的是,大脑使用多个地图系统,跟踪不仅现在而且将来自我的状态,这可能是一个神经基础支持我们准确和灵活的导航能力”,总结Ito。