读懂老鼠的想法？科学家根据老鼠海马神经元激活方式预测下一步去哪儿

当我们处于某个位置时，海马体内的位置细胞就被激活——这是由John O'Keefe，May-Britt Moser和Edvard Moser发现，并在2014年为他们带来了诺贝尔医学奖。根据位置细胞的激活，科学家可以确定是老鼠在哪里。而神经科学家现在能够分辨出老鼠接下来的位置，只需观察在测试里，大鼠参考记忆的任务中哪个神经元被激活。这些是近日在《神经元》上发表的一项研究的结果，该研究由奥地利科学技术研究所(IST Austria)的Jozsef Csicsvari小组执行，第一作者和博士后Haibing Xu，以及Csicsvari的前研究员Peter Baracskay和Joseph O'Neill，现在卡迪夫大学的教师。

科学家们可以根据老鼠大脑中海马区的位置细胞发出信号来推断老鼠的位置。然而，有时活跃的位置细胞与大鼠当前的位置并不一致。 “这让我们了解了这种动物是如何思考空间的。” Jozsef Csicsvari说:，“我们用这个概念来理解老鼠在测试空间记忆的任务中是如何思考的。”

在实验中，大鼠在迷宫中八个狭长区域导航。三个区域包含食物奖励。老鼠重新访问迷宫中，以便形成对隐藏奖励的回忆。此任务梳理了两种不同形式的空间记忆：参考和工作记忆。参考记忆是一种记忆，它允许老鼠记住哪些区域包含奖励，哪些区域不包含奖励。工作记忆是记忆老鼠尚未到达哪些区域，以及它已经访问过哪些区域的记忆，因此老鼠不会做出不必要的导航。研究人员可以通过修改实验来测试纯粹的工作记忆，这样只有包含奖励的区域才能打开，或者通过关闭已经访问过的区域来获得纯粹的参考记忆。

然后研究人员问：当老鼠在迷宫中导航时，位置细胞是如何激活的，以及参考和工作记忆任务之间的激活有何不同?在迷宫的中心，当大鼠进入下一个区域之前，发射的位置细胞序列对应于大鼠在它所访问的最后一个区域中所采用的路线，或者对应于它接下来将要前往的区域。在测试参考记忆的任务中，序列对应于老鼠将访问的下一个迷宫区域，让研究人员得以一瞥就知道大鼠的即时计划。 “这只老鼠正在考虑与它所在的地方不同的地方。事实上，我们可以预测老鼠接下来会进入哪个区域。”Csicsvari解释道。

Csicsvari说：“研究人员不仅可以预测老鼠接下来会去哪里，他们也知道老鼠什么时候会出错。”当老鼠犯错时，它会重选一条随机路线。根据位置细胞，我们可以预测老鼠在犯错之前会犯错。“但是，预测在工作记忆任务中失败。在仅测试工作记忆的任务中，激活模式会回放动物访问的最后一个区域。

研究人员假设，大脑使用不同的策略来解决参考和工作记忆任务。 “通过参考记忆，大脑真正导航并记住'这是我必须前往的位置'。它使用了海马体，这对于空间任务很重要。工作记忆更抽象，每个位置都是动物要去的地方清单上的一个项目。海马体可能会向大鼠所在的前额皮质发出信号，而前额皮质会追踪它能勾出哪些项目。”Csicsvari总结道。