2023年，Nachum Ulanovsky和他的团队接管了坦桑尼亚拉塔姆岛，研究蝙蝠的大脑活动。这不是Ulanovsky第一次为实验创造一个世界——他已经建造了类似洞穴的房间，并建造了一个200米长的隧道，让蝙蝠可以自由漫游，同时追踪它们的大脑活动。这些早期工作带来了关于大脑如何导航和与现实世界相关的范式转变性发现。但拉塔姆岛的工作是Ulanovsky迄今为止最复杂、最昂贵的事业，耗资超过100万美元。结果包含了在户外行为哺乳动物中的首次单细胞神经记录，并证实了蝙蝠的头方向细胞作为一个可靠的神经指南针。本文系统解析Ulanovsky的自然神经科学方法、关键发现及其对神经科学的启示。
一、从实验室到野外：Ulanovsky的方法
| 阶段 | 设置 | 关键发现 |
|---|---|---|
| 早期 | 类似洞穴的房间 | 在蝙蝠中发现网格细胞；发现位置细胞场在3D中与2D不同；头方向细胞支持3D导航；社交位置细胞编码其他飞行蝙蝠的位置 |
| 中期 | 200米长的隧道 | 蝙蝠海马在大空间中表现出多尺度编码；当面临空中碰撞时，蝙蝠的细胞从编码自身位置迅速切换到编码自身与另一只蝙蝠之间的距离 |
| 最新 | 拉塔姆岛（野外） | 首次在户外行为哺乳动物中进行单细胞神经记录；证实头方向细胞作为可靠的神经指南针 |
二、拉塔姆岛实验
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| 地点 | 坦桑尼亚拉塔姆岛（7英亩，无人居住，无保护） |
| 动物 | 10只埃及果蝠 |
| 成本 | 超过100万美元 |
| 准备工作 | 5年规划 |
| 挑战 | 从以色列运输试剂和设备、卫星连接、高质量的GPS追踪器和高度计添加到神经记录器 |
| 日常 | 白天定位电极，晚上释放蝙蝠飞行一小时，每晚4只蝙蝠 |
| 关键发现 | 头方向细胞无论蝙蝠在岛上的位置如何，都对着同一头部方向放电（全局调谐）；在月出前后、有云或无云的情况下保持稳定（不受天体线索影响）；在最初几个晚上神经元似乎“迷失”，但随着夜晚推移变得更一致（随着学习变得稳定） |
三、野外与实验室比较
| 方面 | 实验室 | 野外 |
|---|---|---|
| 头方向细胞比例 | 约25% | 约25%（相似） |
| 调谐稳定性 | 可随空间线索变化 | 全局稳定（证实神经指南针想法） |
四、Ulanovsky的个人特质
| 特质 | 描述 |
|---|---|
| 实践型 | “我想和[学生]坐在一起，看数据，讨论。我不想三个月才谈一次数据。” |
| 注重细节 | “非常注重细节——我会说甚至太注重细节了” |
| 好奇心驱动 | 实验都遵循他对世界的好奇心；曾徒步巴塔哥尼亚、在希腊和克罗地亚海上皮划艇、在肯尼亚度蜜月（部分是为了更多地了解生物多样性） |
| 乐观且现实 | “要做我们正在做的事情——建造那些隧道，去岛上研究蝙蝠——你必须是一个乐观主义者，但也是一个现实主义者。你不能只是一个梦想家。梦想是不够的。” |
五、对神经科学的启示
| 启示 | 描述 |
|---|---|
| 生态效度的重要性 | 实验室的限制可能掩盖大脑和行为的真相 |
| 自然主义方法的潜力 | 开启“真正揭示大脑为何以这种方式结构化的潜在机会” |
| 将神经伦理学带入现代 | Ulanovsky帮助将神经伦理学“带入现代”（以前被视为“过时的，某种60年代的东西”） |
| 迈出一小步 | “即使是那些在实验室范围内朝着更自然主义实验迈出一小步的人，也会发现非常有趣的东西” |
六、未来方向
| 方向 | 描述 |
|---|---|
| 更复杂的环境 | 在Weizmann的隧道内添加迷宫，研究蝙蝠在真正复杂环境中的工作 |
| 群体研究 | 计划2026年返回岛屿，研究成对或群体的蝙蝠 |
七、结论：自然神经科学的实践者
Nachum Ulanovsky通过从实验室到隧道的逐步推进，最终实现在野外记录蝙蝠的单细胞神经活动，展示了自然神经科学的力量。他的工作证实了头方向细胞作为可靠神经指南针的作用，并揭示了学习如何稳定方向图。他的方法强调生态效度、好奇心驱动和对细节的关注，为神经科学提供了如何将实验室发现与自然行为联系起来的重要范例。
核心信息：
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从实验室洞穴 → 200米隧道 → 野外岛屿（耗资>100万美元）。
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首次在户外行为哺乳动物中进行单细胞神经记录。
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头方向细胞作为可靠神经指南针：全局调谐、不受天体线索影响、随学习稳定。
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生态效度的重要性：实验室限制可能掩盖真相。
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Ulanovsky帮助将神经伦理学带入现代。
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“即使是朝着更自然主义实验迈出一小步，也会发现非常有趣的东西。”
参考来源：
Ulanovsky, N., et al. (2025). Diving in with Nachum Ulanovsky. Science.