新型神經元被發現，功能是腦內GPS

由荷蘭阿姆斯特丹大學研究者Jeroen Bos、Martin Vinck以及Cyriel Pennartz領銜的國際團隊近期鑒定了一種新型神經元，可能在人類環境導航能力中扮演重要角色。該發現有助於更進一步理解大腦在更大尺度上編碼導航行為的方式，可能為類似阿茲海默症等空間定向感受損病人提供新的治療策略。該研究已發表在近期的自然通訊雜誌上。

每天全球數十億人都成功在環境中導航，比如去上班或者回家。這樣的旅程一般不會花費多少心思，主要依靠大腦使用環境整體信息進行定位的能力。這種進行細緻位置評估的能力位於海馬體內，即位於顳葉的海馬形狀的結構。研究者先前已證實導航的精確機制包括海馬體位置細胞，這種細胞可根據主體所在位置增強或減弱電信號。然而，在日常通勤中，人們不需要對順序經過的房間進行詳細的表達，反而只利用粗糙信息就足夠了。

科技文配圖陷入困境，畫師們紛紛表示難以下筆，請求支援。credit: 煎蛋畫師六翼

在當前研究基礎上，該研究的研究者研究了腦內編碼導航知識的規模程度，看是否這一過程的確發生在顳葉不同結構中。研究者訓練小鼠在兩個在中間重疊迴環的迷宮中進行視覺引導的任務。實驗中，研究者利用一種能同時記錄不同部位多組神經元活動的新型儀器測量腦部的電信號，記錄了鼻周皮層、海馬體以及兩個感知區域的信號。鼻周皮層的記錄具有持續的活動模式，在整個實驗期間，因小鼠所處地段不同，電信號也會上升或者下降。

第一作者Jeroen Bos說道：「我們發現鼻周皮層和其他腦部區域的響應之間有顯著的區別。鼻周皮層單元在整個迴環中有持續的響應，而相對的，海馬體位置細胞的響應分散於整個迷宮，區域比迷宮的迴環小得多。我們很驚訝地發現鼻周皮層的響應與迷宮對應得這麼接近，主要可能是因為這一區域通常與目標識別有關。這似乎是一種新型的神經元，我們非正式地稱之為『鄰域細胞』。這種神經元似乎使大腦明確區分環境中的獨特區域。」

該團隊的研究成果提供大腦在更大尺度上如何編碼導航行為的初步研究，可能尤其與空間定向能力受損的人有關。大尺度鼻周編碼不同於更小尺度的海馬體編碼。認知系統與神經科學教授Cyriel Pennartz解釋道：「我們知道阿茲海默病人或者顳葉損傷病人很難認路，特別是遠路。我們的新發現與先前有關研究並不衝突，比如海馬體受損的倫敦計程車司機。雖然司機也能在城市中導航，但很大程度上依賴於主路，如果在小巷中就會很容易迷路。這有可能就是司機利用鼻周皮層進行全局定向，但無法利用海馬體中的細粒度位置場進行局部精細導航了。」

該研究除了能為不同尺度空間導航腦部機理提供新的理解，還能引導為患有阿茲海默或其他空間導航能力受損疾病的病人研發新的治療方法，指明鼻周皮層是治療的目標。最後，神經替換設備和輔助機器人研究也可能從中受益。

論文原文：DOI:10.1038/NCOMMS15602

本文譯自 medicalxpress，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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