大脑的“GPS”做了很多不仅仅是导航

大脑的一部分创建的心理地图环境起着广泛的作用比以前认为的记忆和学习,根据最新的研究发表在本周《华尔街日报》自然普林斯顿大学的研究。

“近40年的研究表明,大脑的某些区域是致力于空间导航,”大卫说,普林斯顿大学的亨利·l·希尔曼教授在分子生物学和普林斯顿大学神经科学研究所的副主任。“我们发现这同一地区也涉及当导航不仅空间环境认知的。”

这项研究观察了大脑的一个区域海马体自1970年代以来,已经知道当老鼠环游环境成为活跃。研究,相关工作表明细胞内嗅皮层附近火当动物到达特定位置,导致大脑发现创建一个内部表示的外部世界的心理定位系统,告诉一个动物在其环境。这些研究结果为三位科学家赢得了2014年诺贝尔生理学或医学奖。

普林斯顿大学的研究人员发现,那些相同的大脑区域是活跃的时,大脑是探索一种非常不同的环境,一听声音。研究人员监控神经活动老鼠听和对某些声音,当老鼠所看到的症状,发现类似的发射模式正在探索他们的环境。

神经科学研究解决悬而未决的谜团,如何相关的海马体都使外部环境的地图和新的记忆。海马体受损的人,比如健忘症病人的首字母莫莱森参与五个几十年的研究,直到他2008年去世,缺乏形成新记忆的能力。

在先前的研究科学家们监测细胞的电活动在海马体中,他们发现细胞发射序列代表动物在哪里,哪个方向它的头正面临,哪个方向是旅行,这是相对于边界,根据他在Aronov,第一作者在纸上进行工作,而普林斯顿大学神经科学研究所博士后研究员,谁现在是哥伦比亚大学神经科学助理教授。“神秘,这些发射模式与记忆有什么关系呢?”

研究人员推测,也许附近海马和内嗅皮层,使这些一起工作心理地图,实际上是不特定的映射本身,但参与更一般的认知任务,这映射只是更大的认知任务的一个方面涉及到学习和记忆。也许以前的研究只发现了定位任务的原因是因为老鼠花大部分的时间探索自己的环境中寻找食物。

通过给大鼠不同的任务,比如探索声音,研究人员可能会看到hippocampal-entorhinal电路中的认知活动的证据。研究人员选择声音类似于一个空间,因为既可以沿着连续变化:老鼠可以探索不断增加的频率会沿着漫长的走廊前进。

为了测试这个理论,研究人员监控电活动的神经元在海马和内嗅区老鼠操纵声音和学会把一定的声音频率与回报。坦克和Aronov与本科犀牛纳韦尔,2018级,进行工作。研究者们首先教老鼠压低杠杆增加,或音调的频率,在扬声器播放。老鼠知道如果他们释放杆时语气达到预定的频率范围,他们将获得一个奖励。

研究小组观察到神经元活动的模式在任务与老鼠的行为。序列的神经活动的老鼠通过发展先进生产频率,类似于序列产生在穿越太空发展的地方。甚至有模式对应于特定声音的频率。神经元参与这些发射模式是相同的那些参与映射和导航。这些细胞包括海马位置细胞,如此命名是因为他们火当老鼠是在一个特定的地方,和嗅网格细胞,这火的时候老鼠通过特定的位置。

调查结果显示,有共同的机制hippocampal-entorhinal系统可以代表不同类型的任务,西蒙斯主任说,谁也合作对全球大脑。从我们的工作“言外之意是,这些大脑区域不代表具体位置,而是他们可以代表其他相关特性的动物的经验。以一种连续的方式,当这些不同的特点的神经激活序列产生,”坦克说。

发现符合我们思考如何映射我们的环境的上下文中学习新的地方和形成的记忆经验,Aronov说。“当你访问一个新的位置,你不只有心理地图,但你也形成的记忆你的位置。我们认为这项研究解决了神秘的海马体在代表内存和位置,在这些神经元通用神经元能够代表任何相关信息。”