蝙蝠的大脑是如何导航的

我们所了解的关于海马体(一种与记忆形成和空间表征相关的大脑区域)如何来自对啮齿动物进行的研究的大部分知识。大鼠的大脑已经教会了我们很多，但以色列的研究人员已经找到了一个有趣的替代模型来理解海马体如何帮助哺乳动物进行导航：蝙蝠。

魏茨曼研究所的神经生理学家Nachum Ulanovsky博士和他的团队一直在寻找蝙蝠来了解太空导航的细微差别。虽然之前的研究已经确定了海马中的特定细胞，称为位置细胞，当动物位于特定位置时它们是活跃的，但没有太多文献描述动物如何实际从A点导航到B点。

乌兰诺夫斯基认为，蝙蝠是研究哺乳动物导航的巧妙模型。虽然蝙蝠具有与大鼠相同类型的海马神经元，但是蝙蝠神经元的发射模式与大鼠相比更接近于人类。

乌兰诺夫斯基试图测试蝙蝠如何知道他们要去哪里。他的团队使用GPS跟踪设备发现，生活在洞穴中的野生蝙蝠将行走长达20公里，以便从特定树木中觅食水果。一夜又一夜，这些蝙蝠沿着类似的路线经过完全可行的食物来源，一遍又一遍地到同一棵树上。

对在特定位置射击的海马位置细胞的理解并不能解释蝙蝠夜间明显的引导行程，而其他解释如嗅觉输入并不能解释为什么蝙蝠飞过优质食物来到他们喜欢的树上。

研究人员设计了一个实验来测试蝙蝠如何编码这种导航所需的三维信息。通过让蝙蝠飞来飞去并记录大脑活动，Ulanovsky和团队发现他们的3D模型实际上是球形的。他们还发现了另一种编码蝙蝠面向方向的海马细胞。这些头部方向单元在坐标系中操作，当动物在空间中移动时，该坐标系允许连续地意识到其方向。

为了解蝙蝠如何朝着特定的目标前进，研究人员设计了另一个实验。他们建立了一个目标，一个着陆点和一个食物奖励。蝙蝠会了解目标的位置并找到它。为了测试蝙蝠找到目标的能力是基于记忆的，还是利用了海马体，研究人员随后进行了试验，其目标是蝙蝠的视野。

为了测试蝙蝠是否依赖记忆，Ulvanosky团队测量了球门方向角度，或球棒头部方向与球门之间的角度。在熟悉了球门的位置之后，击球倾向于朝向球门的方向角度，这意味着即使目标不在视线范围内，他们也会朝向目标。

持续的研究确定了编码有关蝙蝠距目标距离的信息的细胞，最后一块允许蝙蝠成功导航到目标。当蝙蝠在目标的特定距离内时，这些海马细胞选择性地发射，从而允许意识到距离的位置。

虽然Ulanovsky和他的团队在确定新类型的细胞以及已知的新功能已达到令人难以置信的成功细胞在海马，在更自然的环境需要进一步研究。

“如果我们只在这些非常有控制和无菌的环境下学习，我们可能会错过我们试图理解的东西，这就是行为，”乌兰诺夫斯基总结道。

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