驚！大腦中空間導航的雙重地圖終於現身

在大腦的次級運動皮層中，研究人員發現了兩張不同的地圖，它們在空間規劃和導航中起着關鍵作用。此項研究由倫敦大學學院塞恩斯伯裡韋爾科姆中心的小組負責人傑弗裡·埃利希博士領銜，爲研究齧齒動物的空間規劃提供了一種新方法，並可能對理解影響空間注意力的神經疾病（如中風）產生影響。

“我們發現，運動前皮層使用以自我爲中心的座標系進行空間規劃，但它也編碼了一個以世界爲中心的地圖，用於確定身體在世界中的當前位置。這種以自我爲中心和以世界爲中心的信息在單個神經元中以乘法方式組合，從而使下游更容易解析，”該研究的通訊作者埃利希博士解釋說。

這項研究發表於《神經科學雜誌》，闡述了研究人員在大鼠中設計新任務的方式，從而讓他們能夠區分以自我爲中心和以世界爲中心的參考框架。他們記錄了大鼠次級運動皮層中被稱爲額葉定向場（FOF）的大腦區域的神經活動，並使用機器學習技術對信息進行解碼。

“想象一下，要是有人問你最近的咖啡店在哪兒。”埃利希博士解釋道。

你可能會說“向前走，然後左轉”（這是以自我爲中心的指示方向），或者“向北走，然後向東”（這是以世界爲中心的指示方向）。我們想要了解大腦如何在這些參考框架之間轉換並將其轉化爲行動。

研究人員開發了一項與一堵帶有七個舷窗的牆有關的任務。老鼠被訓練把鼻子伸進一個起始舷窗，之後另一個舷窗會亮起燈光，將其設定爲目標。然後老鼠得等待聽覺提示，再把鼻子移到目標舷窗來獲得獎勵。這個等待期使研究人員能夠區分大腦中的計劃和行動。

“通過給我們的任務增加適量的複雜性，我們能夠很好地對時間進行實驗控制。這種方法使我們能夠區分出表徵的不同維度，”埃利希博士解釋說。

一些試驗有不同的運動方向但指向相同的目標，而一些試驗有相同的運動方向但由於起點不同而指向不同的目標。研究人員檢測了視覺和聽覺線索之間這段時間的神經活動，以確定大腦是基於方向還是最終位置進行籌劃，從而確定 FOF 是使用以自我爲中心還是以世界爲中心的地圖。

“我們驚訝地在 FOF 中發現了一張以世界爲中心的地圖，此前從未有過這方面的報道。”埃利希博士總結道。