埃及果蝠大脑中新发现的方向和距离神经细胞

计算特定目标的距离和方向的细胞首次在大脑的海马体中被识别出来，让科学家们更好地了解哺乳动物的导航方式。

来自以色列魏茨曼科学研究所的Nachum Ulanovsky及其同事通过无线方式测量了大脑神经活动，同时训练了蝙蝠导航到特定目标。他们发现大脑海马中有58个神经元 - 以其在记忆和导航中的作用而闻名 - 根据蝙蝠相对于目标方向的运动而发射。当蝙蝠接近目标时，另外49个细胞被射击。

几十年来，研究人员已经知道大脑中含有特定的细胞 - 称为位置，网格和头部方向细胞 - 代表动物自身的位置和方向。但他们不知道导航目标是如何在大脑中编码的。

“在神经元水平上研究导航是我们可以用来了解大脑如何执行与行为相关的计算的最佳模型之一，例如距离，方向和速度，”该研究的共同作者之一Ayelet Sarel说。“我们可以学习关于大脑如何通过其导航系统进行计算的一般概念，”她补充道。

乌兰诺夫斯基的团队在埃及果蝠的大脑中植入了微小的电极，这些电极无线记录了位于海马区域的309个神经元的活动，称为CA1。这些蝙蝠经过训练，能够在一个大房间内以复杂的轨迹飞行并降落在一个着陆点上。

海马体中“目标方向”和“目标距离”细胞的存在表明动物通过用向量表示其目标来导航：表示动物与目标位置之间的方向和距离的线。“虽然这个想法已经存在多年，完全基于行为证据，但我们的研究是第一个展示能够支持使用向量的目标导向导航的神经元，”Sarel说。

Sarel说，了解大脑的导航系统可以提高对阿尔茨海默病等病症的认识，其中海马受损，患者在太空中的方向受到影响。

“尽管进行了数十年的研究，但在啮齿动物海马中尚未发现具有相似活动模式的细胞，这可能表明支持大鼠和蝙蝠目标导向的认知机制存在关键差异，”伦敦大学学院认知研究所的丹尼尔布什说。神经科学。

“这些发现将使我们能够产生新的哺乳动物导航理论模型，更好地通过了解大脑如何编码重要目标的相对位置来约束。”

该研究提出了该团队希望调查的更多问题。他们希望进一步了解动物如何在野外航行，它们如何在给定时间代表多个目标，以及如何根据环境变化修改这些表示。

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