地标通过其位置和身份信息来指导导航。内侧内嗅皮层因其编码地标位置的作用而广为人知(例如,网格细胞和位置细胞),但它是否也编码地标的视觉“身份”(比如这是一个方形的塔还是一个圆形的树),此前并不清楚。
2026年5月7日,美国国立卫生研究院的研究团队在《自然-通讯》上发表了一项重要研究。通过双光子钙成像技术记录小鼠在多个虚拟现实环境中导航时内侧内嗅皮层神经元的活性,他们发现,内侧内嗅皮层中一类被称为“线索细胞”的神经元群专门负责编码地标的视觉身份。这一发现表明,内侧内嗅皮层的空间地图不仅包含度量信息,还整合了地标的语义或身份特征。
核心发现:内侧内嗅皮层同时编码“哪里”与“什么”
该研究的核心突破在于,首次揭示了内侧内嗅皮层在空间导航中对地标的双重编码机制。
“线索细胞”的身份选择性
研究人员鉴定出一类对特定地标有选择性反应的神经元,称为“线索细胞”。例如,当小鼠经过一个黑白格子塔时,特定的线索细胞会放电;而当经过一个完全不同的彩色球体时,这些细胞则保持沉默。重要的是,当两个地标在视觉上差异较大时,线索细胞产生的活动模式也差异显著;而当两个地标在外观上完全相同时,其活动模式也高度相似。这表明内侧内嗅皮层能够区分地标,并以此构建一个基于视觉的空间语义地图。上下文依赖与长期稳定性
线索细胞对特定地标的偏好并非一成不变,而是具有上下文依赖性。如果同一个地标出现在一个完全不同的虚拟环境(不同的背景墙纸和整体布局)中,其对应的线索细胞活动模式可能会改变甚至消失。这表明内侧内嗅皮层在创建特定环境的“绑定地图”。同时,在同一个环境内,无论小鼠重复探索多少次,这种身份编码模式都保持稳定,说明它是一种记忆痕迹。位置编码与身份编码的分离
研究进一步区分了网格细胞和线索细胞的不同分工。网格细胞主要代表地标的位置,其活动与空间坐标紧密相关;它们虽然也携带一定的身份信息,但编码维度远比线索细胞弱。此外,线索细胞对地理位置的表征会随着经验的增长而发生变化(逐渐精确定位),但对身份的表征则保持稳定。这揭示了内侧内嗅皮层内“是什么”和“在哪里”通路的功能分离。
意义与展望:构建丰富的认知地图
这项研究对空间导航、记忆以及人工智能领域具有重要意义。
超越“度量图”的“认知地图”:经典的认知地图理论认为,我们的大脑中存在一张仅包含位置关系的欧几里得地图。该研究表明,内嗅皮层实际构建的是一张丰富的地图,在这张图上,地标不仅是几何点,还附带了它们的身份和特征。当你回忆在购物中心的路线时,你想起的不是抽象的坐标,而是“在星巴克(身份)左转”。
连接空间与情景记忆:内侧内嗅皮层是海马体的主要输入结构,而海马体是情景记忆的中心。将地标身份整合进空间地图,使得内嗅皮层-海马体环路能够为记忆提供一个锚点。视觉信息与空间背景的绑定,可能是形成情节记忆的关键一步。
为自主导航系统提供仿生学思路:目前,自动驾驶汽车主要依赖厘米级的高精地图来定位。尽管精确,但这种系统缺乏灵活性。该研究提出了一种补充方案:让机器人构建一个包含视觉特征的“拓扑地图”。在GPS信号受干扰或地图未及时更新时,机器人可以通过识别视觉地标(如“看到那个蓝色广告牌时减速”)来辅助决策。
未来方向:未来的研究可以探究当视觉地标与空间位置发生冲突时(例如,把星巴克的标志放在了麦当劳的位置上),线索细胞和网格细胞的活动会如何相互作用;内侧内嗅皮层的这些视觉信息是否会被海马体整合以形成完整的记忆;以及阿尔茨海默病(患者常伴有内侧内嗅皮层功能受损)患者在识别和利用地标身份导航方面的缺陷是否与该机制有关。
参考文献
Wang, G., Shahid, F., Malone, T.J. et al. (2026). The entorhinal spatial map integrates visual identity information of landmarks. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-026-72453-1