諾獎得主Nature發表顛覆性發現
日期：2015-02-12 09:06:49
倫敦大學學院（UCL）的科學家們發現，大腦網格細胞的導航模式會根據環境形狀發生改變。也就是說，之前人們普遍接受的網格模式并不是大腦GPS系統測量距離的通用度量衡。這項研究發表在二月十一日的Nature雜志上。
大腦的網格細胞能夠通過周期性激發建立網格模式，形成局部環境的內部地圖，為動物提供導航。迄今為止，人們一直認為網格模式都是六邊形，為大腦提供均勻間隔以便測量距離。現在，這項新研究顛覆了這個理論。研究顯示，為了匹配局部環境的幾何形狀，網格模式會發生扭曲，改變網格之間的距離。
“網格細胞生成的網格模式可以視為大腦測量距離的一把尺，我們發現這把尺可以根據外部環境的幾何結構進行彎曲和拉伸，”文章的第一作者Dr Julija Krupic說。
研究人員讓41只大鼠在圓形、方形或梯形環境中自由覓食，同時檢測它們大腦內嗅皮層生成的網格模式。研究顯示，網格模式是依據環境形狀生成的，高度極化的梯形環境會打破六邊形網格模式。
隨后，研究人員開始探索網格模式發生改變的原因。他們發現，這種改變與視覺地標、材質和氣味、大鼠的行為改變（速度或定向移動）無關，真正起主要影響的是環境的幾何結構。
“環境邊界對網格模式的重要影響以及網格細胞的這種活動，讓我們頗感很意外。我們還發現，內嗅皮層中解剖學相近的網格細胞，會做出一致性的應答。我們打算用這些新信息，改良之前的計算模型，幫助人們理解網格細胞的行為以及網格模式的形成機制，”文章的另一位第一作者Dr Marius Bauza說。
這篇文章的資深作者是2014年諾貝爾生理學/醫學獎獲得者之一John OKeefe教授，他指出：“我們已經知道，大腦GPS系統中的其他細胞（比如位置細胞和邊界細胞）受到環境幾何結構的影響。現在我們看到網格細胞也是如此。有可能網格模式并不是大腦的尺子，而是發揮其他的作用。當然，它們也可能還是在測量梯形中的距離。既然網格形狀會發生扭曲，那么可能大腦在極端幾何環境中是以不同的方式感知距離的。我們下一步打算探明，網格模式為何要根據環境發生改變，這對網格細胞的導航作用又有什么意義。”
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