大腦海馬體中藏著地圖?

2009年03月27日10:12  來源:中國科學報

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 通過監測志願者在虛擬空間的活動,研究人員已經能夠確定他們會在哪裡“駐足”。(圖片提供:D. Hassabis等/《現代生物學》)
 通過監測志願者在虛擬空間的活動,研究人員已經能夠確定他們會在哪裡“駐足”。(圖片提供:D. Hassabis等/《現代生物學》) 
  心靈感應?或許吧。通過分析受試者使用的神經細胞,研究人員如今成功確定出人們在虛擬環境中的“站立”位置。這一發現將有助於科學家更好地理解記憶如何在包括阿爾茨海默氏症在內的神經性疾病中出錯。

  研究人員已經在闡釋大鼠的意識方面取得了進展。通過記錄名為位置細胞的神經元的激活模式,科學家已經能夠確定一隻大鼠在實驗室迷宮中的位置。但是此類研究隻能夠記錄與空間記憶有關的數百萬神經細胞中的一小部分細胞的活動。科學家相信,一旦能夠對上述所有細胞進監測,必將在記憶機制的認知方面實現巨大飛躍。

  因此,英國倫敦大學學院的神經科學家Demis Hassabis和Eleanor Maguire及其同事轉而求助於功能磁共振成像(fMRI)技術,這種技術能夠通過血流變化監測大腦活動。研究人員要求4名男志願者在兩間由虛擬程序形成的房間內游走,並且在8個具有不同標記的位置反復停留﹔與此同時,fMRI則對志願者大腦中的海馬體區域進行了掃描。早在2000年,其中的一些研究人員曾發現,與其他成年男性相比,倫敦出租車駕駛員——所謂的導航大師——的海馬體后部要更大,並且形狀也異於前者,這說明大腦中的這一區域對於空間記憶來說是很重要的。

  將受試者帶入虛擬環境是很需要技巧的,據Hassabis介紹:“在掃描儀內部,你不能佩戴任何金屬(例如虛擬眼鏡),否則將被撕得粉碎。”研究人員想了一個辦法——他們將環境投影在位於受試者雙眼上方的兩塊鏡面上。盡管實際上躺在掃描儀中一動不動,但一個類似於操縱杆的控制墊卻使得受試者能夠在這一環境中任意“行走”。

  研究人員報告說,在對每個停留位置的大腦掃描結果進行分析后,一套定制的計算機運算法則能夠始終如一地確定一名受試者曾“駐足”的8個地方。但是Hassabis強調,盡管運算法則基於行為模式能夠區別這8個位置,但尚未確切搞清空間記憶到底是按什麼模式儲存的。他說,如果研究人員能夠搞清空間記憶的編碼機制,那麼便又向著理解記憶在健康人群中的工作機制,以及“這套體系為什麼會在包括阿爾茨海默氏症在內的疾病中垮掉”邁近了一步。研究人員在最近的《現代生物學》雜志網絡版上報告了這一研究成果。

  美國波士頓大學的海馬體神經科學家Howard Eichenbaum表示,這項研究工作“是我們的大腦具有編碼思想能力的一個令人印象深刻的証明”。特隆赫姆市挪威科學與技術大學的神經科學家Edvard Moser強調指出:“這一新發現表明,在大腦海馬體中一定隱藏著一幅能夠標明我們所處空間位置的地圖。”(群芳 譯自www.science.com,3月26日)

(責編:劉志燕(實習))
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