新認識的參與導航功能的神經元

一類新近發現和認識的大腦細胞，具有對大距離路線進行定位的生理功能，因而獲得了「GPS細胞」的綽號。

最近由阿姆斯特丹大學生命科學院（Universiteitvan Amsterdam，Swammerdam Institute for Life Sciences）Dr.Jeroen Bos領導一個國際研究團隊識別了一類新的神經元。這類神經元細胞對人類在周圍環境中的導航能力可能起到至關重要的作用。

每天全球有數十億的人群在他們的外周環境中輕鬆的通行，諸如上班，訪友，購物，回家等等，這種路途行走和取向通常不需要刻意的複雜意識和思維過程，主要是依賴於大腦對已有環境的總體認知，來判斷自己的去向。人們之所以能夠不迷路而時刻知道自己的位置，是因為大腦中有像GPS那樣的定位區域。人腦可以輕鬆地對日常熟悉的地點與環境加以定位。

人腦對位置具有精細判斷能力的部位，是位於顳葉的海馬狀結構。研究顯示，參與行進導航的精確機制包括有海馬的位置細胞，這些細胞根據一個個體的位置能使腦電波活動發生增加或減少的變化。然而，人們每天上下班通勤時，並不需要依賴依次經過了哪幾個房子的細節確定行走方向，而更多是通過路線標識走到目的地，這也稱為地形定向。

Dr. Bos的這項研究，是要了解大腦中的大距離導航識別與認知是如何操作的，以及該過程是否確實發生在顳葉內的不同結構中。他們構建了由兩條在中間通路重疊的環路迷宮系統，訓練大鼠在迷宮中完成視覺引導的通行任務。在實驗過程中，使用一種新儀器可以同時測定記錄大腦四個不同區域神經元的電生理活動。這四個區域包括旁嗅皮質（perirhinal cortex），海馬回（hippocampus）和兩個感覺區域。腦電活動測定顯示，大鼠在迷宮系統通行中，旁嗅皮質總是保持持續性的電生理活動，且伴隨大鼠活動所處不同位置的變化，電活動水平明顯上升或下降。

旁嗅皮質的電活動反應與大腦其它區域的電反應之間有著顯著差異。大鼠旁嗅皮質的電活動在整個迷宮迴路中都有持續性存在。相比之下，海馬位置細胞的電反應在迷宮通行中呈散在性分布，散布面積也遠遠小於迷宮迴路的面積。此外，旁嗅皮質的電活動模式與迷宮的布局密切相關和一致，可能主要是因為該區域通常與物體的識別有關。這類神經細胞可能是一種新識別的神經元，看來它們能夠使大腦專門去區分環境中的不同「鄰里」位置，研究人員稱它們為「鄰里細胞」或者「GPS細胞」。

這項研究確認了新識別的神經元可能在人類的環境定位和導航能力中發揮至關重要的作用。這一發現也是了解大腦如何行使在較大距離上的導航行為的一個重要步驟。已經知道老年性痴呆（阿爾海默氏症）或大腦顳葉損傷的患者，多出現地形定位困難的現象，特別是前往較遠程目的地時，非常容易迷路。因此，這些新的發現很可能對於老年痴獃等有地形定位能力損傷的患者開闢了新的治療策略和途徑。

Nature Communications 2017.5

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！