跟蹤地標(biāo)的神經(jīng)元幫助老鼠知道他們在哪里

視覺地標(biāo)使動物能夠知道它相對于環(huán)境的方向。達(dá)特茅斯學(xué)院的研究人員在老鼠大腦中發(fā)現(xiàn)了一種新型神經(jīng)元，它似乎有助于促進(jìn)這種視覺和空間處理。結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。

在老鼠的大腦中，被稱為“頭部方向細(xì)胞”的神經(jīng)元一直被認(rèn)為在老鼠辨別它所面對的方向的能力中發(fā)揮著重要作用。這些神經(jīng)元只有在老鼠面向某個方向時才會活躍。如果老鼠面朝北方，北方的頭部方向細(xì)胞就會被激活。每個頭部方向細(xì)胞都特定于老鼠所面對的特定方向，達(dá)特茅斯研究人員將其稱為“經(jīng)典頭部方向細(xì)胞”。先前的研究表明，這些細(xì)胞依賴于許多線索，包括地標(biāo)、運動和前庭信息(與平衡感相關(guān))才能被激活。

“在過去的幾十年里，頭部方向細(xì)胞已經(jīng)在大腦的越來越多的部位被發(fā)現(xiàn)，所以我們想知道是否所有的頭部方向細(xì)胞都以同樣的方式表現(xiàn)，因為大腦的不同部位負(fù)責(zé)不同的功能，”主要作者 Patrick LaChance 說，他是心理和腦科學(xué)研究生，也是達(dá)特茅斯 Taube 實驗室的成員。

每個經(jīng)典的頭部方向細(xì)胞只向一個方向發(fā)射。然而，作者現(xiàn)在證明，大腦中被稱為鼻后皮層的頭部方向細(xì)胞可以根據(jù)周圍環(huán)境中的視覺地標(biāo)向兩個不同的方向放電。

為了研究，大鼠被放置在一個方形圍欄中(每次試驗一只嚙齒動物)并且必須在周圍環(huán)境中導(dǎo)航，因為它們在作者記錄頭部方向細(xì)胞活動時尋找散落的糖粒。大鼠暴露于不同的視覺線索。圍墻最初包含一個突出的視覺地標(biāo)，即沿著南墻的白色紙板。對于試驗的一部分，然后將一張相同的白色紙板沿對面的墻壁(向北)放置，以便復(fù)制視覺地標(biāo)。結(jié)果表明，當(dāng)存在兩個視覺地標(biāo)時，鼻后皮質(zhì)中的頭部方向細(xì)胞變成雙向的，并對兩個不同的方向做出反應(yīng)。相比之下，其他大腦區(qū)域的經(jīng)典頭部方向細(xì)胞始終是單向的。當(dāng)所有視覺地標(biāo)都從外殼中移除時，

“我們認(rèn)為鼻后頭部方向細(xì)胞更多地進(jìn)行視覺類型的頭部方向估計，而經(jīng)典的頭部方向細(xì)胞更多地依賴于主要依賴于運動和前庭信息的內(nèi)部信號，而不是視覺信號，” LaChance 說。

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