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诺奖得主Nature发表颠覆性发现

时间:2015-02-17 12:22来源:生物通   作者:未知 阅读:

伦敦大学学院(UCL)的科学家们发现,大脑网格细胞的导航模式会根据环境形状发生改变。也就是说,之前人们普遍接受的网格模式并不是大脑GPS系统测量距离的通用度量衡。这项研究发表在二月十一日的Nature杂志上。

大脑的网格细胞能够通过周期性激发建立网格模式,形成局部环境的内部地图,为动物提供导航。迄今为止,人们一直认为网格模式都是六边形,为大脑提供均匀间隔以便测量距离。现在,这项新研究颠覆了这个理论。研究显示,为了匹配局部环境的几何形状,网格模式会发生扭曲,改变网格之间的距离。

“网格细胞生成的网格模式可以视为大脑测量距离的一把尺,我们发现这把尺可以根据外部环境的几何结构进行弯曲和拉伸,”文章的第一作者Dr Julija Krupic说。

研究人员让41只大鼠在圆形、方形或梯形环境中自由觅食,同时检测它们大脑内嗅皮层生成的网格模式。研究显示,网格模式是依据环境形状生成的,高度极化的梯形环境会打破六边形网格模式。

随后,研究人员开始探索网格模式发生改变的原因。他们发现,这种改变与视觉地标、材质和气味、大鼠的行为改变(速度或定向移动)无关,真正起主要影响的是环境的几何结构。

“环境边界对网格模式的重要影响以及网格细胞的这种活动,让我们颇感很意外。我们还发现,内嗅皮层中解剖学相近的网格细胞,会做出一致性的应答。我们打算用这些新信息,改良之前的计算模型,帮助人们理解网格细胞的行为以及网格模式的形成机制,”文章的另一位第一作者Dr Marius Bauza说。

这篇文章的资深作者是2014年诺贝尔生理学/医学奖获得者之一John O'Keefe教授,他指出:“我们已经知道,大脑GPS系统中的其他细胞(比如位置细胞和边界细胞)受到环境几何结构的影响。现在我们看到网格细胞也是如此。有可能网格模式并不是大脑的尺子,而是发挥其他的作用。当然,它们也可能还是在测量梯形中的距离。既然网格形状会发生扭曲,那么可能大脑在极端几何环境中是以不同的方式感知距离的。我们下一步打算探明,网格模式为何要根据环境发生改变,这对网格细胞的导航作用又有什么意义。”


(责任编辑:泉水)
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