小鼠位置细胞的作用揭示其“内置GPS”及记忆功能，人类可能也是如此

当你刚从跑步机或者机场的自动人行道上下来时，是否曾感到周围事物都在以不同的速度移动?事实并非如此。那具体是怎样的呢?美国约翰霍普金斯大学的科学家在其最新研究中用小鼠实验发现了个中细节。

小鼠和人类都有海马体，海马体是大脑中处理记忆和方向的区域。当人类或老鼠回到其认识的位置时，海马体中的一些神经元，即“位置细胞”(place cell)，就会被激活。位置细胞在这些位置上被激活时，这些位置被称为“激活领域”。“激活领域”形成的原因尚不完全清楚，但这项新研究为该问题的解决提供了一些线索。

要找到问题的答案，则需要一些不同寻常的实验设计。研究人员建造了一个圆顶状物，里面放了一张圆形桌子，用增强现实的方法投射“地标”的图像。然后他们将小鼠放置其中，实时监测它们的海马体功能，看看哪些神经元在什么时候会被激活。

Manu Madhev是约翰霍普金斯大学神经科学和机械工程的博士后，也是此次实验的研究人员。他说：“投射了三处地标，小鼠在里面绕圈跑动。而当小鼠四处奔跑时，地标没有移动。”在这一过程中，小鼠的神经元表现如预期一样：经过桌子上的一些固定区域(未移动的地标)时，位置细胞被激活，表明小鼠识别出了这些区域。

然而，后来研究人员开始移动这些地标。想象一下，小鼠置身其中，仿佛在与周遭逐渐模糊的环境玩视频游戏。通过移动地标的位置，研究人员制造了一种视觉错觉，告诉小鼠它们的移动速度比实际速度快或者慢。最后，研究人员将地标的步幅与老鼠的步幅精确匹配起来，这时小鼠跟地标同步，看起来就像没有移动一样。

这带来了一个意想不到的发现。研究人员原本认为，这种错觉会影响大脑中的位置细胞，使其分辨不出小鼠在空间的具体位置。这是因为，同人类一样，老鼠通过不断地将自己与周围事物的关系三角化来理解周围的环境。鉴于视觉错觉让小鼠以为自己和地标在以不同的速度移动，位置细胞——如果你愿意的话，也可以称其为内置GPS——可能会重新校准。

但是研究人员没有想到的是，这种重新校准会延伸到这样的实例中：即地标的运动让老鼠看起来好像根本没有在动，即使实际上它们明显在跑动。Madhev说:“你可能想着这些位置细胞在某个时候会放弃。”但它们只是不停地告诉小鼠它实际是静止不动的。对人类来讲，这就好像是你在离开机场的自动人行道时感到短暂的方向迷失。

研究人员还试图完全移除这些标志物，发现之前造成的变化——小鼠觉得自己跑动的更快或更慢——在小鼠的海马体中仍然存在。

这听起来像是一个不值一提的细节，但这说明位置细胞不仅仅是“内置GPS”。研究表明，位置细胞还与记忆的形成密切相关。理解大脑这一区域的工作原理，将有助于开发治疗阿尔茨海默氏症的新疗法，也有助于设计出更高效的机器人。神经科学家多利·德迪克曼(Dori Derdikman)在以色列理工学院(Israel Institute of Technology)任教，他说道：“位置细胞对我们极其重要，”通过了解它们的工作原理，“我们得知了记忆组织的方式。”

这意味着这项研究是个大新闻，因为关于是什么导致我们的位置细胞形成“激活领域”这一问题，它提供了更多的细节。神经学家了解到这与我们记忆路径和地点的方式有关。但是还不完全清楚是位置细胞仅仅因为识别了地标就被激活了，还是因为这只是为了识别并记住路径以备将来使用的过程的一部分。这项研究表明，可视地标是小鼠学习路径的重要方式，也是小鼠根据记忆中去过的其他地方调整自己位置的重要方式。

Derdikman表示，这发生在小鼠身上很令人惊讶，因为通常认为啮齿动物视觉不佳。“我认为这个实验很巧妙。”他最后说道。