蝙蝠：我的同伴在哪裡？

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我們是中科院主管、科學出版社主辦，與日本知名科普雜誌Newton版權合作的一本綜合性科普月刊。

當進行某些團體性運動，比如踢足球時，我們能快速確定其他隊友的位置，並以此決定傳球方向。雖然科學家們已經在大腦中找到了能完成自我定位的神經細胞——「位置細胞」（place cell），但卻始終沒搞清楚我們是如何定位其他人的。兩項分別於2018年1月11日和2018年1月16日發表在Science上的研究終於為我們揭開了謎底：原來，位置細胞中專門有一個亞群負責告訴我們同伴在哪裡。

關於「位置細胞」，公眾號在一年前的文章《》中有較為詳細的介紹：

「……位置細胞（place cell），一種位於大腦海馬中的錐體神經元，由英國神經學家John O"Keefe於1971年率先在小鼠體內發現。當小鼠經過特定的位置時，其海馬內的一部分細胞處於激活狀態；而當小鼠經過其他位置時，另一部分腦細胞開始活躍（如下圖）。由此，人們意識到小鼠腦中不同的位置細胞對應著其活動區域中不同的位置。」

簡單來說，小鼠每經過一個特殊地點，腦中對應的位置細胞就開始活躍起來。那麼，當小鼠想再次去同樣的地方（覓食）時，就會通過依次激活對應的細胞，回憶起當時的路徑。而我們腦中的海馬正是負責長時間記憶存儲和定向的最主要結構。

如今，來自以色列的神經學家Nachum Ulanovsky以埃及果蝠為實驗對象，發現了在位置細胞所處的大腦結構海馬中，還有一群特定的神經細胞負責追蹤其他事物的運動軌跡。實驗中，研究人員將果蝠分成「老師」和「學生」兩組。「學生」要先觀察「老師」獲取食物的飛行路線，再通過重複出「老師」的路線才能獲得食物。

「老師」先飛，隨意選擇兩個食物球其中之一。

「學生」必須觀察「老師」飛向哪個食物球，

並重複老師的飛行路徑才能得到獎勵。

之所以首選果蝠為研究對象，不僅因為其出色的導航能力，還因為它像我們人類一樣，是一種社會屬性很高的群居動物。

當然啦，在被問到如何保證兩隻蝙蝠不一起飛行，一隻一定會乖乖等待另一隻先飛時，Ulanovsky解釋道：「我們會從果蝠里選一些氣質強悍的蝙蝠當【老師】，以保證它的【學生】根本不敢和它一同起飛去尋找食物。總之，要把它們分開，我們才有可能區分哪些是和【自我定位】有關的細胞，哪些是和【對他人定位】有關的細胞。」

根據佩戴在蝙蝠腦部的神經記錄儀傳回的數據，研究人員發現，當蝙蝠在飛行過程中進行自我定位時，位置細胞如預期般活躍起來；但當「學生」觀察「老師」的飛行路線時，尤其當「老師」飛經某個特殊地點時，海馬中約18%的神經細胞也變得異常活躍。經分析，後者中約有半數要肩負自我定位和對他人定位的雙重任務，而另一半則是專門追蹤其他蝙蝠位置的「社交位置細胞」。並且，這些「社交位置細胞」是名副其實的專職專用，即只能追蹤同伴（或其他動物）的運動，而對在眼前移動的其他物體（如小球或者小方塊等）無動於衷。

與果蝠的實驗原理相似，紅色小鼠先出發尋找食物。

藍色小鼠必須在T字路口轉向和紅色小鼠相反的方向才有獎勵。

與此同時，來自日本的科學家也在類似的小鼠實驗中觀察到了相同的現象，兩篇論文一同確認了「社交位置細胞」的存在，也同時針對大腦的定位功能提出了新的問題：實驗中的他人均為一人，如果環境中有多個同伴，「社交位置細胞」如何分別定位？此外，細胞的活躍程度由哪些因素決定？同伴間的親緣關係遠近？還是性別的異同？

對此，Ulanovsky教授認為：「這些發現告訴我們，海馬中的定位功能絕不僅僅是描繪物理地圖這麼簡單，它還涉及動物對社交環境更深入的認知。」

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