导航时显示出记忆和策略背后复杂的大脑互动

我们都经历过日常通勤中的那一刻 - 到学校，到办公室，到杂货店 - 突然之间出现了障碍，我们突然出现了常规计划新旅程。

认知神经科学表明，心灵创造了内部空间地图，帮助我们记住过去，但也想象未来。实际上，思维有一个内部GPS系统，其中称为位置单元的神经元通过其活动模式发出信号位置，并告知我们环境的不同部分是如何连接的。

现在，伦敦大学学院的实验结合了虚拟现实，功能磁共振成像(fMRI)和建筑前沿的技术，展示了大脑的两个部分，海马体和前额叶皮层如何协同工作来理解街道的拓扑结构。网络，模拟可访问的未来路径并决定到达目标的路线。

这项研究发表于“自然通讯”，不仅更加了解我们的空间记忆如何运作，而且可能更加了解我们如何记住和判断我们更广泛的经验，从而更广泛地形成对我们未来的判断。

简而言之，如果我们的自我是由经验形成的，它会让我们深入了解大脑如何告诉我们自己是谁。

新方法结合了神经科学和空间语法

大脑如何对能见度实际上是连续的展开空间做出反应?街道网络，分支机构和分支机构在哪里开始和结束?

“没有人问过街道如何连接以及这可能如何影响大脑，或大脑如何使用这些信息，”Hugo Spiers说，他在伦敦大学学院神经科学研究所的实验室进行了这项研究。

“这项研究是海马体在日常记忆中作用的一个很好的例子。”

Spires组建了一个由建筑师，认知科学家和实验心理学家组成的多学科团队，将大脑活动与空间结构的分析联系起来，称为空间语法，这是20世纪70年代末由巴特利特，伦敦大学学院开创的建筑与设计的另类理念。

“空间语法是基于对任何空间作为子空间网络的严格数学描述，”巴林大学巴特利特大学的建筑师Joao Pinelo Silva说。“有些空间会更接近所有其他空间。如果我们将城市想象成一个庞大的网络，每条街道代表一个节点，那么我们就可以根据其拓扑结构立地量化每条街道的可达性。“

这可以通过以下几种方式完成：“度”(街道与其他街道相连的街道数量)，“接近度”(与其他街道的接近程度)和“介于”之间(用于连接的程度)所有其他街道)。

在巴林，Pinelo Silva的工作是通过识别最弱的节点来帮助提高道路网络的恢复能力，如果被事故或洪水阻挡，那些街道会造成最大的破坏。回到伦敦的Soho，Pinelo Silva和他的同事们为Spires的神经科学实验应用了相同的建模技术。

Spires有24人学习Soho部分的布局，然后扫描他们的大脑，同时淹没在通过这些街道的新路线的虚拟世界代表中。在这些路线的一半中，他们被赋予了导航任务。然后团队将这些fMRI图像映射到空间语法测量上。

海马导航模型

Spiers发现的结果是惊人的：海马体右侧的两个不同区域跟踪了不同的可达性测量值。右前方海马活动模式与亲密度相对应，跟踪参与者输入的实际街道的细节。右后方海马活动与程度的变化相关 - 它模拟了未来可能的路线数量。

当参与者被迫走弯路时，重新规划过程涉及前额叶皮层区域，这是负责评估潜在未来行为的大脑区域。这种活动随着绕行的困难而增加。

对于MRC Brain and Cognition Sciences Unit的剑桥神经科学家Rik Henson来说，该研究是了解海马在航行中的重要作用。

下一阶段将是建立一个人工神经网络。

这些计算模型已被用于解释啮齿动物中放置细胞的特性，它将模拟细胞的发射并使我们更好地分辨海马体内正在发生的动态。

认知图，海马和更广泛的记忆

已知海马体在空间记忆的存储和检索中是重要的。

“真实世界导航高度依赖记忆，这项[研究]是海马在日常记忆中作用的一个很好的例子，”美国心理学家霍华德艾肯鲍姆说，他是波士顿大学记忆与脑中心主任，编辑 -Hippocampus期刊的主要负责人。

“观察到的海马后部和前部之间的区别与海马细分在记忆的特异性或一般性的不同功能研究中的主要当前主题是一致的，表明后海马处理特定的详细记忆，而前海马处理的一般性回忆的背景。

“如果我问你今天早上在哪里，对于家中的反应记忆将由前海马产生，并且”坐在厨房柜台喝咖啡的记忆将由后海马产生。“

最近在心理学年度评论中发表的Eichenbaum的研究表明，海马和前额叶皮质的相互作用不仅在空间导航中起着重要作用，而且在更广泛的记忆和体验组织中起着重要作用。因此，海马体及其相互作用可以代表支持广泛的事件认知图及其在时间或其他维度(例如社交空间)中彼此之间的关系的系统。

“研究结果证实了这种导航设置，前额叶皮层在记忆检索控制中的作用。众所周知，前额叶皮层决定反对的观念，行为，策略和记忆，“他说。“在这项研究中，前额皮质参与了判断路线替代记忆的过程。”

Spiers和他的同事对非空间表征感兴趣。“我们研究的许多研究表明，海马体模拟了未来的普遍性，”斯皮尔斯说。

目前，他正在利用他在建筑和城市规划中的神经科学专业知识来改善我们建立环境的方式。

空间导航中的熟悉度和人际差异研究也在进行中。