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探寻人脑“定位系统”,智能手机也来帮忙

时间:2015-08-25 11:18来源:果壳网 作者:鬼谷藏龙 阅读:

在去年的诺贝尔奖揭晓后,有关大脑“定位系统”的研究成果越来越为人所知。诺奖得主们的工作让人们得以理解小鼠的大脑如何记忆世间万物的空间信息,在他们之后,研究者们也在大鼠和蝙蝠等动物中找到了类似的空间定位机制。我们有理由相信,人类的大脑中也有类似的处理空间信息的地方,但要想证明这一点,却不是那么容易的事情。

研究人脑定位系统比想象中的困难得多,原因之一是人类相对庞大的体格。要按照老鼠的规格来研究人类,那实验设备、场地都要成倍放大才行,这显得相当不切实际。

在此前,对于人脑空间定位系统的研究,主要依靠某些特定的脑损伤病例以及虚拟现实技术。然而脑损伤患者总是可遇而不可求,而虚拟现实技术虽说打破了场地空间的限制,但碍于现在人机交互技术的局限性,这类实验并不总能得到科学家所预期的结果。

而在最近,几位来自俄亥俄州立大学的科学家为这一领域的研究提供了新的思路[1]。而他们所采用的实验道具就是现在已经非常普及的移动设备——智能手机。

在实验中,研究者们利用了手机的摄像头和定位功能。他们编写了一种专门的应用程序,参与实验的志愿者被要求每天外出时都要把手机挂在胸前,在他们到处走动时,手机程序会每隔一段时间拍一张照片并记录下空间和时间信息。

实验中智能手机随机记录下的照片。图片来自:news.osu.edu

经过一个月的“随机散步”后,志愿者们会被要求在图片的提示下回忆自己在什么时间去过什么样的地方,同时研究者们利用功能性核磁共振(fMRI)检查了这些志愿者在回忆这些信息时活跃的脑区。结果,在志愿者大脑的海马(hippocampus)脑区果然发现了几处与此相关的信号,而海马正是小鼠等动物“空间定位系统”的关键所在。

利用智能手机的GPS和拍照功能,研究人员可以把特定的时空记忆与特定活跃的脑区相联系起来,从而发掘时空记忆的神经学机制。图片来源:参考资料1

论文的通讯作者,俄亥俄州立大学心理学助理教授佩尔·瑟德伯格(Per Sederberg)表示,他们正计划利用这种方法收集跨越更大时间和空间尺度的信息,他说:“在我们面前还有十年乃至更长的工作要做,这仅仅是我们的第一步。”(编辑:窗敲雨)

参考资料:

  1. Dylan M. Nielson, Troy A. Smith, Vishnu Sreekumar, Simon Dennis, and Per B. Sederberg (2015). Human hippocampus represents space and time during retrieval of real-world memorie.PNAS
  2. http://www.guokr.com/article/439282/
  3. http://www.guokr.com/article/439640/
  4. Bartsch, T., Schnfeld, R., Müller, F. J., Alfke, K., Leplow, B., Aldenhoff, J., ... & Koch, J. M. (2010). Focal lesions of human hippocampal CA1 neurons in transient global amnesia impair place memory.Science,328(5984), 1412-1415.
  5. Iglói, K., Doeller, C. F., Berthoz, A., Rondi-Reig, L., & Burgess, N. (2010). Lateralized human hippocampal activity predicts navigation based on sequence or place memory.Proceedings of the National Academy of Sciences,107(32), 14466-14471.
  6. Guterstam, A., Bjrnsdotter, M., Bergouignan, L., Gentile, G., Li, T. Q., & Ehrsson, H. H. (2015). Decoding illusory self-location from activity in the human hippocampus.Frontiers in human neuroscience,9.
(责任编辑:泉水)
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