小鼠位置細胞的作用揭示其「內置GPS」及記憶功能，人類可能也是如此

當你剛從跑步機或者機場的自動人行道上下來時，是否曾感到周圍事物都在以不同的速度移動?事實並非如此。那具體是怎樣的呢?美國約翰霍普金斯大學的科學家在其最新研究中用小鼠實驗發現了個中細節。

小鼠和人類都有海馬體，海馬體是大腦中處理記憶和方向的區域。當人類或老鼠回到其認識的位置時，海馬體中的一些神經元，即「位置細胞」(place cell)，就會被激活。位置細胞在這些位置上被激活時，這些位置被稱為「激活領域」。「激活領域」形成的原因尚不完全清楚，但這項新研究為該問題的解決提供了一些線索。

要找到問題的答案，則需要一些不同尋常的實驗設計。研究人員建造了一個圓頂狀物，裡面放了一張圓形桌子，用增強現實的方法投射「地標」的圖像。然後他們將小鼠放置其中，實時監測它們的海馬體功能，看看哪些神經元在什麼時候會被激活。

Manu Madhev是約翰霍普金斯大學神經科學和機械工程的博士後，也是此次實驗的研究人員。他說：「投射了三處地標，小鼠在裡面繞圈跑動。而當小鼠四處奔跑時，地標沒有移動。」在這一過程中，小鼠的神經元表現如預期一樣：經過桌子上的一些固定區域(未移動的地標)時，位置細胞被激活，表明小鼠識別出了這些區域。

然而，後來研究人員開始移動這些地標。想像一下，小鼠置身其中，彷彿在與周遭逐漸模糊的環境玩視頻遊戲。通過移動地標的位置，研究人員製造了一種視覺錯覺，告訴小鼠它們的移動速度比實際速度快或者慢。最後，研究人員將地標的步幅與老鼠的步幅精確匹配起來，這時小鼠跟地標同步，看起來就像沒有移動一樣。

這帶來了一個意想不到的發現。研究人員原本認為，這種錯覺會影響大腦中的位置細胞，使其分辨不出小鼠在空間的具體位置。這是因為，同人類一樣，老鼠通過不斷地將自己與周圍事物的關係三角化來理解周圍的環境。鑒於視覺錯覺讓小鼠以為自己和地標在以不同的速度移動，位置細胞——如果你願意的話，也可以稱其為內置GPS——可能會重新校準。

但是研究人員沒有想到的是，這種重新校準會延伸到這樣的實例中：即地標的運動讓老鼠看起來好像根本沒有在動，即使實際上它們明顯在跑動。Madhev說:「你可能想著這些位置細胞在某個時候會放棄。」但它們只是不停地告訴小鼠它實際是靜止不動的。對人類來講，這就好像是你在離開機場的自動人行道時感到短暫的方向迷失。

研究人員還試圖完全移除這些標誌物，發現之前造成的變化——小鼠覺得自己跑動的更快或更慢——在小鼠的海馬體中仍然存在。

這聽起來像是一個不值一提的細節，但這說明位置細胞不僅僅是「內置GPS」。研究表明，位置細胞還與記憶的形成密切相關。理解大腦這一區域的工作原理，將有助於開發治療阿爾茨海默氏症的新療法，也有助於設計出更高效的機器人。神經科學家多利·德迪克曼(Dori Derdikman)在以色列理工學院(Israel Institute of Technology)任教，他說道：「位置細胞對我們極其重要，」通過了解它們的工作原理，「我們得知了記憶組織的方式。」

這意味著這項研究是個大新聞，因為關於是什麼導致我們的位置細胞形成「激活領域」這一問題，它提供了更多的細節。神經學家了解到這與我們記憶路徑和地點的方式有關。但是還不完全清楚是位置細胞僅僅因為識別了地標就被激活了，還是因為這只是為了識別並記住路徑以備將來使用的過程的一部分。這項研究表明，可視地標是小鼠學習路徑的重要方式，也是小鼠根據記憶中去過的其他地方調整自己位置的重要方式。

Derdikman表示，這發生在小鼠身上很令人驚訝，因為通常認為嚙齒動物視覺不佳。「我認為這個實驗很巧妙。」他最後說道。

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