@ 2017.06.03 , 14:00

新型神经元被发现,功能是脑内GPS

由荷兰阿姆斯特丹大学研究者Jeroen Bos、Martin Vinck以及Cyriel Pennartz领衔的国际团队近期鉴定了一种新型神经元,可能在人类环境导航能力中扮演重要角色。该发现有助于更进一步理解大脑在更大尺度上编码导航行为的方式,可能为类似阿兹海默症等空间定向感受损病人提供新的治疗策略。该研究已发表在近期的自然通讯杂志上。

每天全球数十亿人都成功在环境中导航,比如去上班或者回家。这样的旅程一般不会花费多少心思,主要依靠大脑使用环境整体信息进行定位的能力。这种进行细致位置评估的能力位于海马体内,即位于颞叶的海马形状的结构。研究者先前已证实导航的精确机制包括海马□□置细胞,这种细胞可根据主体所在位置增强或减弱电信号。然而,在日常通勤中,人们不需要对顺序经过的房间进行详细的表达,反而只利用粗糙信息就足够了。

新型神经元被发现,功能是脑内GPS
科技文配图陷入困境,画师们纷纷表示难以下笔,请求支援。credit: 煎蛋画师六翼

在当前研究基础上,该研究的研究者研究了脑内编码导航知识的规模程度,看是否这一过程的确发生在颞叶不同结构中。研究者训练小鼠在两个在中间重叠环路的迷宫中进行视觉引导的任务。实验中,研究者利用一种能同时记录不同部位多组神经元活动的新型仪器测量脑部的电信号,记录了鼻周皮层、海马体以及两个感知区域的信号。鼻周皮层的记录具有持续的活动模式,在整个实验期间,因小鼠所处地段不同,电信号也会上升或者下降。

第一作者Jeroen Bos说道:“我们发现鼻周皮层和其他脑部区域的响应之间有显著的区别。鼻周皮层单元在整个环路中有持续的响应,而相对的,海马□□置细胞的响应分散于整个迷宫,区域比迷宫的环路小得多。我们很惊讶地发现鼻周皮层的响应与迷宫对应得这么接近,主要可能是因为这一区域通常与目标识别有关。这似乎是一种新型的神经元,我们非正式地称之为‘邻域细胞’。这种神经元似乎使大脑明确区分环境中的独特区域。”

该团队的研究成果提供大脑在更大尺度上如何编码导航行为的初步研究,可能尤其与空间定向能力受损的人有关。大尺度鼻周编码不同于更小尺度的海马体编码。认知系统与神经科学教授Cyriel Pennartz解释道:“我们知道阿兹海默病人或者颞叶损伤病人很难认路,特别是远路。我们的新发现与先前有关研究并不冲突,比如海马体受损的伦敦出租车司机。虽然司机也能在城市中导航,但很大程度上依赖于主路,如果在小巷中就会很容易迷路。这有可能就是司机利用鼻周皮层进行全局定向,但无法利用海马体中的细粒度位置场进行局部精细导航了。”

该研究除了能为不同尺度空间导航脑部机理提供新的理解,还能引导为患有阿兹海默或其他空间导航能力受损疾病的病人研发新的治疗方法,指明鼻周皮层是治疗的目标。最后,神经替换设备和辅助机器人研究也可能从中受益。

论文原文:DOI:10.1038/NCOMMS15602

本文译自 medicalxpress,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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