GPS神经元可能有助于导航

由UvA研究人员Jeroen Bos，Martin Vinck和Cyriel Pennartz领导的国际研究小组已经确定了一种新型神经元，它可能在人类环境导航能力中发挥重要作用。这一发现是了解大脑如何在更大规模上编码导航行为的重要一步，并且可能为阿尔茨海默病患者的地形取向受损的人开辟新的治疗策略。该团队的成果发布在最新版的Nature Communications上。

每天，全球数十亿人成功地在他们的环境中行走，例如当他们去上班或回家时。这种旅程通常在很少有意识的努力下发生，并且依赖于大脑利用环境的整体知识来估计其发现位置的能力。对位置进行细粒度评估的能力位于海马体中，海马体是位于颞叶中的海马状结构。研究表明，导航的精确机制包括海马位置细胞，其根据一个位置增加或减少电活动。然而，当他们每天上下班时，人们不需要非常详细地描述他们通过哪个房屋的顺序。相反，他们可以提供更多的课程信息。

从哪里来?

在当前的研究基础上，研究人员研究了如何在大脑内编码大规模导航知识，以及这一过程是否确实发生在颞叶内的不同结构中。他们通过训练老鼠在图8迷宫中执行视觉引导任务来做到这一点，该迷宫由两个在中间车道重叠的环组成。在实验过程中，研究人员使用一种新型仪器测量大脑中的电活动，该仪器允许研究人员同时记录来自四个不同区域的神经元组。他们记录了从perirhinal皮质，海马和两个感觉区域。来自perirhinal皮质的记录揭示了持续的活动模式。电活动的水平明显地上升和下降，这取决于大鼠所处的区段并且在整个区段中持续存在。

邻里小区

UvA Swammerdam生命科学研究所的第一作者和研究员Jeroen Bos说，我们发现周围皮层的反应和大脑其他区域的反应之间存在显着差异。来自perirhinal皮层的单位在整个循环中都有持续的反应。相比之下，来自海马位置细胞的反应散布在迷宫中，并且它们的场比迷宫的环小得多。我们惊讶地发现，perirhinal cortex的反应与迷宫的布局非常接近，主要是因为该区域通常与物体识别有关。这似乎是一种新型的神经元，我们非正式地将其称为“邻域细胞”。

潜在的治疗策略

该团队的结果首次提供了大脑如何能够在更大规模上编码导航行为的情况，并且可能对于地形导向能力受损的人尤为重要。大规模的perirhinal编码与海马编码的更精细尺度形成对比。研究人员和认知系统与神经科学教授Cyriel Pennartz说，众所周知，患有阿尔茨海默病或颞叶受损的患者很难找到自己的方式，特别是偏远的目标位置。“尽管是新的，但我们的研究结果与之前关于这种现象的文献并没有冲突，例如伦敦的长期驾驶员驾驶员遭受了海马损伤。虽然司机仍然可以穿越城市，他仍然高度依赖主要道路，并且经常在使用小街道时迷路。他可能正在使用perirhinal皮层进行全球定位，但不能再使用通常在海马体中发现的细粒位置场。

除了提供关于不同尺度的空间导航的大脑机制的新见解之外，结果可以指导患有阿尔茨海默氏症或其他疾病的患者使用除受影响最严重的其他空间策略。研究结果表明，perirhinal皮质是治疗的目标。最后，对神经替代装置和辅助机器人的研究可能会从这项研究中受益。