大腦如何創(chuàng)建位置感?《科學》雜志上zui近刊登了研究人員通過病毒和微型生物光開關插入小鼠神經元，發(fā)現(xiàn)海馬回參與“心理地圖”的構建。

 

近日，挪威卡弗里系統(tǒng)神經研究所（Kavli Institute for Systems Neuroscience ）等機構的研究人員在觀察到老鼠體內一種特殊的腦細胞網絡點亮后，構建了它們所處位置的一張“心理地圖”。相關研究刊登在近期出版的《科學》（Science）雜志上。

在這項研究中，科學家觀察了當老鼠在迷宮中穿梭時，像照明開關一樣打開和關閉的大腦細胞。這項研究能夠讓我們了解大腦如何創(chuàng)建位置感。研究發(fā)現(xiàn)海馬回參與到創(chuàng)建心理地圖的工作，但是不太確定的是心理地圖究竟如何形成或者為什么我們迷路。過去的研究表明，當動物處于一個新場所時，海馬回中特定的位置細胞會點亮，但是了解哪種腦細胞向位置細胞發(fā)送信息被證實是非常困難的。

那是因為追蹤大量的未知腦細胞或者說神經元如何連接是極為復雜的，甚至在老鼠等相對簡單的動物中也非常復雜。

研究人員表示，老鼠的大腦只有葡萄大小，內部大約有5000萬神經元連接在一起。為了觀察老鼠了解新地點的整個過程，研究人員創(chuàng)造了一種病毒，能夠將微型生物光開關插入到老鼠的神經元中。接下來，他們將光導纖維連接到老鼠大腦內，來連接被開關增強的大腦細胞，這樣就使研究人員能夠打開生物光開關并且任意的刺激神經元。zui終，他們插入電極來記錄穿梭于不同腦細胞間的電信號。

當老鼠在迷宮內尋找美味食物的時候，研究團隊控制那些生物光開關大約1萬次，這就使科學家們能夠確定不同的神經元。與此同時，他們測量了在這些腦細胞之間傳遞的電信號。通過兩種信息的組合，研究團隊能夠重建老鼠在了解所處位置時點亮的神經網絡。研究結果發(fā)現(xiàn)許多不同的細胞類型參與到創(chuàng)建位置感的工作中。這些發(fā)現(xiàn)也帶來了之前與位置感無關的細胞的一些問題。

研究人員表示，一個難以理解的事情是不屬于方向感的細胞所扮演的角色。它們將信號發(fā)送給位置細胞，但是它們真正的工作是什么呢?