大脑的GPS系统受环境形状的影响

据伦敦大学学院的研究人员称，由大脑网格细胞创建的模式被认为是引导导航的，它会被环境的形状所改变。这意味着网格模式并不是之前认为的大脑GPS系统测量距离的通用度量。

大脑中的网格细胞似乎通过定期发出信号，形成一种“网格模式”，帮助动物在黑暗中导航，从而形成局部环境的内部地图。到目前为止，人们认为所有的网格图案都是六边形的，这为大脑提供了均匀分布的区域，通过这些区域可以测量距离。新的研究推翻了这一理论，因为它表明网格模式会随着当地环境的几何形状而扭曲，改变网格区域之间的距离。

该研究的主要作者Julija Krupic博士(伦敦大学学院细胞与发育生物学)说:“如果你把网格细胞形成的模式想象成我们大脑用来测量距离的尺子，我们会看到尺子随着我们外部环境的几何形状而弯曲和拉伸。”这导致不同形状的围场之间和同一围场内的网格模式发生显著变化。”

对老鼠的研究发表在自然由威康信托基金会和盖茨比慈善基金会资助的这项研究表明，网格模式的结构对环境形状的响应达到了这样的程度，高度极化的梯形环境会导致通常的六边形网格模式在网格与围护墙对齐时打破。

当41只大鼠在圆形、方形或梯形环境中觅食时，科学家们研究了它们大脑内嗅皮层部分产生的网格模式。他们发现，在极化外壳中，网格模式与墙壁成8.8°角对齐，并发现这种影响强大到足以在梯形空间中造成扭曲。

研究小组调查了这种模式的变化是由外部线索引起的，如视觉地标、纹理和气味，还是由大鼠在速度或方向运动方面的行为改变引起的，发现主要的影响是环境几何的影响。

联合第一作者，马里乌斯·鲍萨博士(伦敦大学学院细胞与发育生物学)说:“我们惊讶地发现，环境边界在永久改变网格模式中是多么重要，网格细胞的活动是多么局域。我们发现那些解剖上彼此靠近的内嗅皮层反应一致。我们计划利用这些新信息来完善我们已经开发的数学模型，以帮助我们理解网格细胞的行为以及网格模式是如何形成的。”

John O'Keefe教授(伦敦大学学院细胞与发育生物学、塞恩斯伯里威康中心主任、2014年诺贝尔医学或生理学奖得主)是这篇论文的资深作者，他说:“我们知道，参与大脑GPS系统的其他细胞，如位置细胞和边界细胞都受到环境几何形状的影响，现在我们看到网格细胞也是如此。”这可能是因为网格图案没有被用作尺子大脑并且正在做一些不同的事情。当然，他们可能仍在尝试用梯形来测量距离，但这种方法现在被扭曲了，这导致了一个有趣的想法，即我们的大脑在极化几何环境中感知距离的方式是不同的。我们的下一步将是找出为什么网格模式会根据我们的环境而变化，以及这对的角色意味着什么网状细胞帮助我们导航并形成记忆。”