为造出自动驾驶汽车和救援机器人，美国人花了750万美元请老鼠吃麦片

有朝一日，当自动驾驶汽车在道路上灵活地行驶、机器人在人类难以抵达的危险地带执行救援行动，我们可能要感谢老鼠。

更具体地说：老鼠，一盒果脆圈，和波士顿大学的一个神经科学家团队。

发表在《自然通讯》(Nature Communications)上的一项研究中，波士顿大学(BU)的研究人员Jake Hinman、William Chapman和波士顿大学系统神经科学中心主任兼心理和脑科学艺术与科学学院教授Michael Hasselmo证实了特定脑细胞的存在，这些脑细胞为老鼠提供了它们周围环境的个人地图。

他们认为，人类大脑可能也有这些神经元，尽管还需要进一步的研究来确定这一点。

这项研究的部分资金来自国防部750万美元的多学科拨款，提供了关于大脑导航系统工作原理的有价值的见解——这些知识可以被用来创造更智能的自动驾驶汽车，这些汽车可以自主地找到绕过障碍物的路，也可以找到活的有机体。

几十年来，科学家们一直认为大脑中有一个叫做海马状突起的区域储存着我们周围环境的地图，它的功能就像大脑的文件柜，储存着类似于我们在谷歌地图上寻找位置时弹出的地图插图。

但一些研究人员提出理论，为了有效地利用这些地图来导航我们的环境，我们的大脑必须首先将它们转换成谷歌地图的“街景”版本，在心理上将自己置于第一人称视角。换句话说，我们必须对地图的边界和地标与我们之间的关系有一个概念。

现在，波士顿大学研究小组的发现首次提供了一些生物学证据，证明了大脑内部的街景地图功能确实存在，至少在老鼠身上是存在的——特别是在大脑深处一个有助于控制行为的区域，纹状体(striatum)。

研究人员使用电极来观察老鼠大脑内部发生了什么，他们把老鼠带到一个房间里，这个房间里战略性地放置了一些被压碎的果脆圈(Froot Loops，一种早餐麦片)。

当老鼠开始寻找含糖的食物时，纹状体内的特殊脑细胞——称为自我中心边界细胞——似乎随着活动变得疯狂起来。这些边界细胞以不同的方式激发，引导大鼠在环境中穿梭。

这就像如果我想要告诉你如何去某个地方，我可能会说‘看见左边有一家星巴克时就向右拐。’”Hinman说，他是这项研究的第一作者，也是Hasselmo实验室的前博士后研究员(他现在作为伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的教员管理着自己的实验室)。

纹状体的边界细胞充当每只老鼠的街景地图，以精确的方式发出信号，说“你离这堵墙很近”或“你右边有一堵墙”。这一信息使老鼠能够在整个寻找食物的循环过程中定位自己。

“这些(边界细胞)神经元是我们弄清楚动物如何利用这两串信息相互影响的第一步，” Chapman说，他是Hasselmo实验室的博士后研究员。

“基于你在环境中所处的位置，你可能认为在某个位置会有一堵墙。如果它不在那里，你可以用它来重新计划你的行动，或重新定位自己。”

这项“请老鼠吃早餐麦片”的研究为什么得到了美国国防部的资助?因为有一天，这些任务可能会成为不可思议的技术突破的关键。

“我们的目标是让机器人能够在复杂的环境中有效地导航，”该研究的首席研究员兼资深作者Hasselmo解释说。

“让机器人在空楼层的仓库里工作更容易……这些都是可以预测的。但是机器人要穿过不平坦的地形要困难得多。人类可以很容易地走过一条小路，跨过巨石……但机器人会发现这要困难得多。”

以2011年日本福岛第一核电站发生的爆炸为例。高水平的放射性使人类工程师无法亲自安全处理这种情况。机器人被派去帮忙，但它们经常被碎片和其他无法预测的障碍物绊倒。

Hasselmo说，自动导航机器人将能更好地应对福岛这样的危险情况。他表示:“(这项研究的一个应用)将是救援型或救助型行动。”

自动驾驶汽车在道路和地形上也会遇到类似的问题——对于这两种情况，大脑的自然导航系统都可以为高科技解决方案提供线索。

这一自然的壮举正是研究人员希望有朝一日机器人能够完成的。与此同时，仍有许多不确定因素有待探索。

到目前为止，Hasselmo的团队只研究了这些边界细胞对墙壁的反应;在未来的研究中，他们希望解决细胞如何对更动态的边界和地标(如移动的物体或人)做出反应。

他们还在研究这些细胞在黑暗环境中如何反应，或者是否会反应。在黑暗环境中，动物可依赖的视觉信息较少。