循规蹈矩:研究发现大脑细胞会发出移动路径的信号

想象一下，你正在像纽约这样的城市中航行，或者在网格上布局的任何其他城市中航行。假设你在向北行进时遇到了路障。你怎么知道你可以左转，然后在下一个十字路口右转继续你原来的方向?根据加州大学圣地亚哥分校的研究，这可能要归功于大脑中一个名为“亚皮质”的区域中一些新发现的神经元。

在一篇论文中自然神经科学研究人员说，他们发现神经元帮助动物在其环境的认知地图中调整自己。通过对大鼠的研究，研究人员观察到，亚皮层中的细胞似乎编码了动物当前的运动轴。神经元发出信号“我在这条线上，在这个方向上。”

“我们正在描述一种全新的、意想不到的神经活动资深作者道格拉斯·尼茨(Douglas Nitz)说认知科学加州大学圣地亚哥分校的社会科学系。“当动物沿着单一轴向任何一个方向移动时，细胞就会放电。”

老鼠在6条相互连接的路线上奔跑，就像一个城市的网格，研究人员从亚皮层的单个神经元上进行记录。研究人员称之为“轴向调节”的神经元在动物沿着一条特定的直线向任何一个方向移动时都被激活——例如，当动物从北到南或从南到北移动时，其中一个神经元会被激活，但在东西方向保持安静。其他人则被激活去其他线路旅行。

第一作者、加州大学圣地亚哥分校认知科学系博士生雅各布·奥尔森说:“这里的新颖表现是，老鼠在心理上对这些不同的位置进行了分组。”“从功能上讲，这些路线都是一样的，轴调神经元似乎是在编码不同路径之间的功能相似性。它编码了多条路径如何相互指向和连接。”

尼茨说，和人类一样，老鼠也倾向于在路径上创造和移动。但研究人员也检查了这些神经元是否在野外觅食时起作用。他们没有。他们只在老鼠在小路上行走时才开枪。

神经元似乎与方向单元研究人员写道，有两个原因:当动物的头部指向某个方向而不是相反的方向时，头部方向神经元会放电。他们也会在开阔地带开火。

研究人员估计，这种轴向调节的细胞约占亚皮质神经元的10%。

他们指出，海马体是大脑中已知与方向、位置和情景记忆有关的区域，而亚皮质是海马体的主要输出之一。但是下皮层产生什么样的信号一直是个谜。

尼茨说:“这种神经活动在丰富的文学领域是一个全新的孩子。”他说，轴向调节细胞增加了我们已经知道的大脑中的方向编码，并在其他对导航和方向很重要的细胞中占据了一席之地:位置细胞、网格细胞和头部方向细胞。

研究的下一步包括研究大鼠在调整轴之前需要多少经验细胞开始发挥作用，以及这些表征是否也出现在人类身上。

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