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大脑是一个矛盾的器官：负责记忆的海马体会持续重组、不断变化，而我们的长期记忆却能保持惊人的稳定。这种“变动中的稳定”是如何实现的？一项新研究终于找到了关键锚点：大脑的内部罗盘——头方向系统。该系统在长达数月的时间里保持结构不变，为不断变化的空间记忆提供了恒定的参照系。

该研究于2026年3月20日发表在 《自然》 期刊上，由麦吉尔大学神经科学系 Adrien Peyrache 副教授领衔完成。

记忆的“地图”与“锚点”

头方向系统是大脑中追踪动物（包括人类）朝向的网络——它时刻告诉我们“面朝哪边”，是空间导航系统的核心部件。该系统与海马体（记忆中枢）紧密连接，将空间信息与记忆内容关联起来。

研究团队利用微型头戴式显微镜，在自由活动的小鼠中连续数月追踪同一组头方向神经元的活动。他们发现：

• 头方向系统的整体结构在数月内保持高度稳定；

• 即使海马体中的位置细胞（负责编码特定位置）随着时间推移改变了其空间调谐，头方向系统依然“纹丝不动”；

• 当小鼠进入一个新环境时，该系统会迅速设定一个“北”向参照，并在数周后再次进入同一环境时，保留相同的方向设定。

稳定的“罗盘”如何锚定记忆？

过去的研究曾发现，海马体中的位置细胞会随时间“漂移”——相同位置的编码可能在数天后被不同的细胞接管。如果记忆中枢自身都在变动，记忆为何不会混乱？

这项研究给出了答案：头方向系统为空间信息提供了一个固定不变的“参考系”。就像一张地图，虽然上面的标记（海马体活动）可能被重新排列，但地图本身的经纬网（头方向系统）始终不变，让大脑能够正确解读不断变化的空间信号，维持对环境的稳定感知。

Peyrache 教授解释道：“虽然海马体可能随时间重组其活动，但头方向系统为解释空间信息提供了高度稳定的基础。”

阿尔茨海默病的早期预警

“迷路”或“方向感丧失”往往是阿尔茨海默病最早的征兆之一，有时甚至在显著记忆丧失之前就已出现。这项研究提示，方向系统的稳定性可能是大脑健康的关键标志。

“理解空间稳定性通常是如何维持的，或许能帮助我们阐明为何这些能力会退化，从而为早期检测与未来治疗策略开辟新路径。”Peyrache 补充道。

从啮齿类到人类

头方向系统是一个在进化上极为古老的脑网络，在哺乳动物中高度保守。小鼠实验中发现的这种数月尺度的稳定性，很可能同样存在于人类大脑中。无论是一只寻找奶酪的老鼠，还是一个在停车场找车的人，大脑都依赖这一相同的“方向锚点”来确保我们对世界的感知不会随记忆的微调而分崩离析。

核心要点

• 长期稳定：头方向系统的整体结构在数月内保持不变

• 环境锚定：首次进入环境时设定的“北”向参照，可在数周后再次进入时被保留

• 对比海马：海马体活动随时间“漂移”，而头方向系统提供稳定的空间参照系

• 临床意义：方向感丧失是阿尔茨海默病的早期标志，该系统稳定性可能是大脑健康的早期指标

原始论文信息（英文）

Title:
Months-long stability of the head-direction system

Authors:
Sofia Skromne Carrasco, Guillaume Viejo, Adrien Peyrache

Journal:
Nature

DOI:
10.1038/s41586-025-10096-w

Abstract Summary (English):
Using longitudinal tracking of the same head-direction cells in the post-subiculum of freely moving mice over months, this study reveals that the head-direction system maintains highly conserved population structure across environments and time. While subtle shifts in population coherence encode environment identity, the system establishes environment-specific orientation memories that persist for weeks after a single exposure. These findings suggest that the head-direction system forms long-lasting orientation memories that anchor spatial representations, providing a stable foundation for interpreting changing hippocampal activity.