大脑是怎样处理时空关系的

每一段记忆包含三元组{what，where，when}={事件，地点，时间}。来自MIT的脑神经研究人员目前已经找到了我们大脑中处理时空关系的脑区域，这块区域位于海马体和一片被称为嗅皮层(entorhinal cortex)的区域附近。

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这块区域会将某一个记忆片段按时空划分到两个不同的信息流中去。然后两群神经元会在某一区域对信息进行确认，并传递到大脑深处，研究人员暂时将此区域的细胞命名为海细胞(ocean cells)和岛细胞(island cells)

而此前的理论认为掌管和处理记忆的功能模块主要是海马体，而将记忆事件的背景和时间信息进行分离的工作也由它独立完成。而此次的研究发现，在信息流传递到海马体之前，就已经按时空对事件进行了剥离。

“这就意味着，在海马体上层有一个二叉结构，一条通路向海马体输送时间信息，另一条向海马体输送空间上下文信息。”来自MIT的神经认知学专家Chen Sun描述到。

这个部件刚好位于海马体外的连接海马体和其他皮层区域的内嗅皮质附近，进入海马体之后信息会汇集其他的感官信息形成一个完整的记忆。
虽然Susumu Tonegawa在若干年前就发现海细胞和岛细胞的存在，不过这些年来他们一直致力于研究他们的功能，以及在记忆过程中所扮演的角色。

在2014年 Tonegawa实验室就在报告中描述到：岛细胞一般聚集成一个一个的小簇，他们周围包裹着大量的海细胞，通过解剖学发现这些细胞是构成若干个记忆快速相连的基础。在新的生机研究中，该团队发现在发生某个记忆事件时，海细胞需要先建立一个关于空间信息的表述。

海细胞对记忆的上下文关系非常重要，当你走在图书馆的书架间、过马路、乘上一辆地铁，你的记忆对不同的上下文构建不同的空间信息。

研究人员通过荧光分子标记对小鼠进行了研究，找到了这两类不同的细胞簇。当神经元活动时，相关单元的电信号会激发使得标记的钙分子被点亮。他们将老鼠放在不同环境中，让他们进行分辨；或者联系两个时间上的关联事件时，他们可以看到那些细胞处于活跃状态。

他们还使用了一种被称为光遗传学技术(optogenetics)的手段，可以通过光来控制神经元的活动，这种技术能够用来研究当海细胞和岛细胞沉默时，他们的行为会发生怎样的变化。

如果对海细胞的活动进行封锁，老鼠无法继续将足部受到的冲击与当前环境的威胁联系起来。通过调结控制岛细胞的时间长短，他们能够调节老鼠们记忆片段之间的联系。

之前的研究中，他们还发现大细胞的放电速率与动物的移动速度有关，他们相信岛细胞能够帮助我们更好的记录空间信息。而海细胞就帮助我们确定相关的时间信息。

而海马体收到的不同信息流：海细胞将信息输送给CA3细胞，而岛细胞将信息投递给CA1细胞。

他们还将在今后继续要就内嗅皮质嗅皮层和其他脑细胞的关联性进行研究，这些信息进一步输送到深层大脑之后会怎样被处理，从而创建为一个完整的记忆模块。

本文译自 zmescience，由 邻家乖蜀黍 编辑发布。