蜂窝迷宫揭示了海马在导航决策中的作用
伦敦大学学院塞恩斯伯里惠康中心的研究人员发现，海马建立了基于矢量的代表，以支持动物做出最佳的导航决策。
今天发表在自然，研究人员报告的结果对解决海马的问题有很大帮助放置细胞有助于灵活导航。他们报告说，在导航到目标期间细胞除了对动物当前位置的良好表示外，还要表示有关与目标的方向和距离的信息。他们使用蜂窝迷宫（一种行为设备）发现了这一目标指导的信息，该手段将导航分解为一系列二进制选择。
迷宫由61个单独的可轻松平台组成。虽然在每个平台上，但将老鼠选择两个相邻平台以朝着目标迈进，并且要成功地选择最接近目标方向的一个。动物继续通过这些迭代选择，直到达到目标为止。因此，该任务允许对动物对目标的进度做出的导航决策进行系统分析。在每个选择点，位置单元报告的方向和距离距离目标以及动物的当前位置。
“蜂窝迷宫与神经科学中的其他行为任务有很大不同，因为我们可以使用它为动物展示一系列平台以朝着目标导航的动物。这使我们能够在导航过程中查看迭代的决策。”。
当大鼠参加蜂窝迷宫任务时，奥蒙德博士和约翰·奥基夫（John O'Keefe）博士从Place Cells中录制，这是O'Keefe教授最初发现的一类神经元，共同构成了空间的内部代表。这些记录使他们能够查看空间表示与空间作用的关系。
单个位置单元的一个亚组的活性创建了一个定向的矢量场，以未标记的位置为导向，称为收敛下沉（Consinks）在迷宫和周围空间周围，但集中在目标附近。在位置单元格的水平上，整个矢量场从迷宫上的每个点都指向目标位置，这表明动物可以遵循以达到目标的信号。
“当我们查看所有电池的发射速率时，我们发现当动物面对目标时，人口最强烈地发射。我们还发现，单个位置单元格优先地位置，我们将其命名为Consink。环境，但总的来说，他们围绕着目标，”奥蒙德博士说。
但是，此外，射击还提供了有关其他方向的信息，并就它们在使动物无法采取直接方法的情况下将动物带入目标方面的良好方式对它们进行排名。例如，沿距目标方向45°的方向前进将比距离距离90°更好。此信号的存在回答了一个问题，即在直接途径被阻止时，动物如何找到目标。
如果这些人口向量信号对于导航到目标很有用，则在更改目标位置时，它们应以适当的方式改变。这正是实验者发现的。在重新训练动物以找到新目标之后，矢量领域和促进的领域转向了新目标，并继续以进一步的经验向其迈进。
同样重要的是，如果将这种海马表示用于导航，则动物完成任务的能力与目标方向的海马表示之间应该存在良好的相关性。奥蒙德（Ormond）和奥基夫（O'Keefe）发现，在错误试验中，海马信号不再指向目标，而是朝另一个方向指向，导致动物犯错。
该研究表明，海马地方细胞正在形成基于向量的表示，以支持导航决策。向量被定义为具有方向和长度，并且向量场在环境中的每个位置提供矢量。重要的是，只有在细胞种群水平上，矢量场才指出了目标：海马的整体行动是基础导航的。
研究人员的下一步是探索如何由环境中的特定线索以及动物自身产生的途径融合信号来确定，以确定其行进的速度和速度。他们还计划使用行为任务来探索与海马相邻的海马和含有网格细胞的内嗅皮层的空间导航中涉及的大脑的其他区域。实验范式非常适合剖析海马在阿尔茨海默氏病动物模型中的作用，在阿尔茨海默氏病的动物模型中，灵活导航失败是该疾病最早的迹象之一。
O'Keefe教授说：“我们已经知道海马对灵活的导航至关重要，这项研究是我们对它如何做到这一点的重要一步。在接下来的几年中，我们希望了解不同的空间不同海马形成中的细胞类型有助于构建基于矢量的表示。我们还认为，导航期间从Consink Plote Cellign的录制将为解剖阿尔茨海默氏症小鼠模型中的缺陷提供强大的工具。”
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