大脑的“内部指南针”如何工作

科学家们通过跟踪大脑成像技术的最新进展，对大脑中赋予我们方向感的部分有了新的见解。这些发现揭示了大脑如何在不断变化的环境中定位自己 - 甚至是像痴呆这样的退行性疾病可能出错的过程，让人们感到迷茫和困惑。
“神经科学研究在过去十年中见证了一场技术革命，使我们能够提出和回答几年前梦寐以求的问题，”麦吉尔大学精神病学副教授兼道格拉斯研究中心研究员马克布兰登说，他与麦吉尔大学的前学生Zaki Ajabi共同领导了这项研究，现在是哈佛大学的博士后研究员。

读取大脑的内部指南针

为了了解视觉信息如何影响大脑的内部指南针，研究人员将小鼠暴露在一个迷失方向的虚拟世界中，同时记录大脑的神经活动。该团队使用神经元记录技术的最新进展，以前所未有的精度记录了大脑的内部指南针。
这种准确解码动物内部头部方向的能力使研究人员能够探索构成大脑内部指南针的头部方向细胞如何支持大脑在不断变化的环境中重新定位自己的能力。具体来说，研究小组发现了一种他们称之为“网络增益”的现象，这种现象允许大脑的内部指南针在小鼠迷失方向后重新定向。
“就好像大脑有一种机制来实现一个"重置按钮"，允许在混乱的情况下快速重新定位其内部指南针，”Ajabi说。
尽管这项研究中的动物暴露于不自然的视觉体验中，但作者认为，这些场景已经与现代人类体验相关，尤其是随着虚拟现实技术的迅速普及。这些发现“可能最终解释虚拟现实系统如何轻松控制我们的方向感，”Ajabi补充道。
研究结果激发了研究团队开发新模型，以更好地了解潜在的机制。“这项工作是一个很好的例子，说明实验和计算方法如何一起促进我们对驱动行为的大脑活动的理解，”共同作者，德克萨斯大学奥斯汀分校的计算神经科学家和助理教授Xue-Xin Wei说。

退行性疾病

该研究发表在《自然》杂志上。这些发现对阿尔茨海默病也有重大影响。“阿尔茨海默氏症最早自我报告的认知症状之一是人们变得迷失方向和迷失，即使在熟悉的环境中也是如此，”布兰登说。