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大脑扫描揭示保持我们不迷路的‘刻盘‘

(2025-12-18 11:12:11)

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杂谈

大脑扫描揭示保持我们不迷路的‘刻盘‘

By RJ Mackenzie published 17 hours ago

Neuroscience

一项大脑扫描研究揭示大脑的导航系统的关键成分，这可能帮助我们更好理解痴呆症的早期症状。

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科学家运行大脑扫描来理解响应熟悉的地方到新地方细胞的组织化。(Image credit: Andrew Brookes/Getty Images)

科学家已经识别在人脑中当我们探索一个新区域时增强起来的一个刻盘——这一发现可帮助我们理解为什么迷路往往是痴呆症如阿尔茨海默病的一个早期症状。

想象你正沿着一条熟悉的路线回家，但你不小心转了一个错弯。你的大脑不用很长时间来告诉你你已经迷路了。

这项新研究于12月4日发表在《自然·通讯》期刊上，结合高功率的脑成像与虚拟现实（VR）来揭示当我们探索熟悉与陌生环境时大脑中发生的。

研究合著者、中国复旦大学神经科学家瓦坦瑟威尔（Deniz Vatansever）告诉《生活科学》杂志：“当你移动到一个新城市或旅行某个地方时你只是变得熟悉的不发生。你不得不探索你的环境来变得熟悉它”。瓦坦瑟威尔和他的团队目标是在虚拟现实（VR）中重现这一体验。

他们招募了56名20至37岁的健康志愿者，每位受试者在一个扫描仪内时导航了一个虚拟世界。他们在寻找隐藏在一个被山峦环绕的草木荒野的整个虚拟环境中的六个“物品”时探索了虚拟环境。瓦坦瑟威尔的团队用功能性磁共振成像（fMRI）监测志愿者的大脑活动，一种随他们探索了这个世界的熟悉与陌生区域追踪通过脑部血流的技术。

研究团队放大在海马体上——一个对记忆和导航是重要的脑区。海马形状的海马体有丰富的位置细胞，这些细胞在响应特定的位置中亮起来。以前的研究已经表明海马体一端包含当我们广义上思考位置时放电的细胞，诸如在一个附近城市中地标的地方。在另一端位置细胞当我们思考特定位置时激活，比如我们在我们的厨房里保持麦片盒的地方。

海马体的“头部”和“尾部”之间是一个将这些广泛的和精细的位置的代表联系的活动的梯度。但此前无人检查过响应一个空间的新颖性或熟悉性细胞的组织。

瓦坦瑟威尔团队发现了海马体的头部包含当他们的受试者探索先前他们一直在的区域时放电的细胞，尾部的细胞响应新的位置，且整个区域被一个从熟悉到陌生的梯度安排。

瓦坦瑟威尔说道，“你可以看到在对熟悉度随你从一端到另一端新颖性水平中的这个移变”。

未参与本研究的伦敦大学学院认知神经科学家帕泰（Zita Patai）说，以前研究产生了对海马体的哪些区域在一个环境中响应新颖性或熟悉性混合的结果。她告诉《生活科学》杂志，“他们正在展示的是 [这种差异]可能部分的由于它是一个梯度的”。

其他脑区也不一样的响应了新熟悉的位置。大脑皮层中的一个区域——大脑的更高思维中枢——有一个锥形的梯度。瓦坦瑟威尔说，“在它的非常中心部分是‘偏好’更熟悉性的点点。随你移动出去，那时有越来越大的对新颖性是活跃的偏好”。

研究团队还探究了是否导航熟悉和陌生区域时激活了更广泛的脑网络——还是细胞群遍布整个大脑往往会同步激活。熟悉区域激活了先前被联系到运动控制和记忆的网络，而新颖区域激活了相关到专注力和直觉的网络。

瓦坦瑟威尔说，这种分区可能通过聚焦在和吸收相关细节上帮助大脑适应新环境。他提出，随后记忆和运动控制结合来帮助导航熟悉区域。

瓦坦瑟威尔提出这些发现可能解释痴呆症的某些最早期症状。皮层和海马体内的梯度细胞恰好是在被阿尔茨海默病影响的脑区中。在该疾病的早期阶段海马体的前后区域相等的易受损害的。

未参与该研究的东英吉利大学认知神经科学家勒诺尔特（Louis Renoult）说，该论文证明了导航和记忆之间的强联系。