大脑GPS网络或帮助追踪机体处于静止状态下的位置信息
查字典生物网
2016-03-11
近日，来自美国加州大学旧金山分校（UCSanFrancisco）的科学家发现了一种特殊的大脑细胞网络，其可以帮助动物追踪其在休息状态下的位置，比如当动物觅食、参与社会关系或睡觉状态等，这项研究填补了长期以来科学家们对大脑GPS系统相关研究的一项空缺，目前研究者认为大脑的GPS中存在一种导航细胞，当动物（包括人类）在特殊位点进行移动时就会被激活；相关研究刊登于国际杂志Nature上。
研究者LorenFrank教授指出，运动状态的经历完全不同于静止状态下的机体经历过程，当你对所经历的形成开启记忆时，这些记忆就是你所通过的不同位置的相关信息，但这只是我们处于某一个位点所拥有的一些经历而已；本文研究显示，大脑实际上会以不同的方法来处理这些经历过程。早在2014年诺贝尔生理学及医学获得者就发现大脑中存在定位细胞和网格单元细胞，其可以共同组成认知图谱系统，而动物就依赖于这种系统来进行导航，定位细胞位于大脑海马体中，其是对记忆非常重要的结构，当动物穿越特殊的空间位点时该细胞就会被迅速激活；而位于大脑内嗅皮层中的网格单元细胞则会像定位细胞一样被激活，但其是在空间位置的重复模式下才会被激活。
本文研究中，研究者发现，当动物不运动时，其就会偶然性地回放定位细胞激活的早期序列，这或许是作为一种长期储存的心理预演，亦或者是作为一种方法来帮助计划动物未来的位置信息；但由于定位细胞被认为可以在动物运动时被激活，因此研究者并不清楚当动物不运动时，其如何来记录自身的位置信息。
随后研究者在三个不同的场所利用一种包含奖惩机制的W形迷宫对动物进行试验，随后他们训练大鼠以特殊的顺序来通过三个位置场所，该实验可以确保当处于迷宫中动物们不仅可以经历运动的周期，而且当动物给予奖励时可以经历停止的过程。随后研究者记录了大鼠大脑中四个不同的海马体区域中的活性，结果发现，当大鼠停止运动后，名为CA2区域中的细胞就会变得异常激活，而这些细胞是海马体细胞网络中的一部分，当大鼠不运动时，海马体的细胞网络就会向大鼠发送位置信息，而当大鼠处于睡眠状态下时其定位的信号就会被发现处于激活状态。
更有意思的是，研究者还发现，当定位细胞“重演”时，当前定位的信号就会被快速关闭，Frank表示，某些研究发现CA2区域对于形成社会记忆非常关键，因为大鼠机体中的社会经历通常是在其不运动的状态下发生的，而这同我们人类机体所进行的社会经历是相同的，我们可以同别人一起去骑自行车，但很多时候我们仅仅是在停下看风景的时候才会经历所发生的事情，这或许是机体中存在的一种特殊系统，其可以知道我们的位置以及所处的环境。
