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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：202 發(fā)布時間：2015-2-16近日，刊登在雜志Nature上的一篇研究報告中，來自英國倫敦大學的研究人員通過研究表示，在大腦中從事導航工作的大腦網(wǎng)格細胞或許可以被環(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)測定距離的通用標準。
大腦中的網(wǎng)格細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)境中進行導航，甚至在黑夜中也可以如此；截止到目前為止，研究者認為所有的網(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)境幾何結構的匹配，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)境的幾何結構我們就會看到這種“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。研究者對大鼠進行研究發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)格模式的結構會對環(huán)境的形狀產(chǎn)生反應，而高度分化的梯形環(huán)境則會促進通常的六角形網(wǎng)格結構斷裂。
文章中，研究者對41只大鼠大腦的內嗅皮層結構產(chǎn)生的網(wǎng)格模式進行了研究，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；隨后研究者調查了是否外部線索會促進網(wǎng)格模式的改變，比如視覺地標、組織紋理及嗅覺以及大鼠定向運動的行為改變，結果發(fā)現(xiàn)主要的影響是來自環(huán)境幾何形狀的影響。
研究者Marius 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)格細胞的活動，下一步我們計劃利用新數(shù)據(jù)對我們開發(fā)的數(shù)學模型進行“精煉"來幫助理解網(wǎng)格細胞的行為及網(wǎng)格模式形成的機理。
zui后2014年諾貝爾生理及醫(yī)學獎得住John O'Keefe教授表示，我們知道還有其它細胞參與了大腦GPS系統(tǒng)的功能中，比如位置細胞和邊界細胞，其都會受到環(huán)境幾何結構的影響，而如今我們在網(wǎng)格細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)格細胞的網(wǎng)格模式會隨著環(huán)境而改