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諾獎得主又一大作 大腦GPS系統(tǒng)可受環(huán)境形狀影響
閱讀:190 發(fā)布時(shí)間:2015-2-16近日,刊登在雜志Nature上的一篇研究報(bào)告中,來自英國倫敦大學(xué)的研究人員通過研究表示,在大腦中從事導(dǎo)航工作的大腦網(wǎng)格細(xì)胞或許可以被環(huán)境的形狀所修飾,這就表明網(wǎng)格圖案或許并不是大腦中GPS系統(tǒng)測定距離的通用標(biāo)準(zhǔn)。
大腦中的網(wǎng)格細(xì)胞可以通過周期性地發(fā)送信號來形成對局部環(huán)境的“內(nèi)部地圖"從而可以產(chǎn)生一種“網(wǎng)格模式"來幫助動物在環(huán)境中進(jìn)行導(dǎo)航,甚至在黑夜中也可以如此;截止到目前為止,研究者認(rèn)為所有的網(wǎng)格模式都是六角形的,其可以為大腦提供一種跨越距離的空間區(qū)域;而本文研究中研究者卻發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格模式可以扭曲同局部環(huán)境幾何結(jié)構(gòu)的匹配,從而改變網(wǎng)格區(qū)域間的距離。
研究者Julija Krupic教授表示,試想一下由網(wǎng)格細(xì)胞組成的模式如果是我們大腦測定距離的一種規(guī)則,那么基于對外部環(huán)境的幾何結(jié)構(gòu)我們就會看到這種“規(guī)則"會發(fā)生彎曲和拉伸,這或許就可以促進(jìn)網(wǎng)格模式在相同外部環(huán)境和不同的外部環(huán)境中發(fā)生顯著改變。研究者對大鼠進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),網(wǎng)格模式的結(jié)構(gòu)會對環(huán)境的形狀產(chǎn)生反應(yīng),而高度分化的梯形環(huán)境則會促進(jìn)通常的六角形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)斷裂。
文章中,研究者對41只大鼠大腦的內(nèi)嗅皮層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的網(wǎng)格模式進(jìn)行了研究,研究者將大鼠置于圓形、正方形及梯形形狀的環(huán)境中進(jìn)行研究,他們發(fā)現(xiàn)大鼠腦部的網(wǎng)格模式會沿著墻壁呈現(xiàn)8.8度的排列,同時(shí)這種影響也足夠引發(fā)梯形形狀空間的變形;隨后研究者調(diào)查了是否外部線索會促進(jìn)網(wǎng)格模式的改變,比如視覺地標(biāo)、組織紋理及嗅覺以及大鼠定向運(yùn)動的行為改變,結(jié)果發(fā)現(xiàn)主要的影響是來自環(huán)境幾何形狀的影響。
研究者M(jìn)arius Bauza指出,文章中我們解釋了環(huán)境邊界對于改變網(wǎng)格模式的重要性,而且我們也揭示了局部網(wǎng)格細(xì)胞的活動,下一步我們計(jì)劃利用新數(shù)據(jù)對我們開發(fā)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行“精煉"來幫助理解網(wǎng)格細(xì)胞的行為及網(wǎng)格模式形成的機(jī)理。
zui后2014年諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎得住John O'Keefe教授表示,我們知道還有其它細(xì)胞參與了大腦GPS系統(tǒng)的功能中,比如位置細(xì)胞和邊界細(xì)胞,其都會受到環(huán)境幾何結(jié)構(gòu)的影響,而如今我們在網(wǎng)格細(xì)胞中也觀察到了這樣的特性;下一步我們將去尋找為何網(wǎng)格細(xì)胞的網(wǎng)格模式會隨著環(huán)境而改