大脑的“内部指南针”

　　通过利用最新的大脑成像技术追踪神经活动，科学家们对大脑中赋予我们方向感的部分有了新的认识。这些发现揭示了大脑是如何在不断变化的环境中自我定位的，甚至还揭示了痴呆症等退行性疾病可能出错的过程，这些退行性疾病会让人们感到迷失和困惑。

　　

通过利用最新的大脑成像技术追踪神经活动，科学家们对大脑中赋予我们方向感的部分有了新的认识。这些发现揭示了大脑是如何在不断变化的环境中自我定位的，甚至还揭示了痴呆症等退行性疾病可能出错的过程，这些退行性疾病会让人们感到迷失和困惑。

麦吉尔大学精神病学副教授、道格拉斯研究中心研究员Mark Brandon说:“神经科学研究在过去十年见证了一场技术革命，使我们能够提出和回答几年前只能梦想的问题。”他与前麦吉尔大学学生、现为哈佛大学博士后研究员Zaki Ajabi共同领导了这项研究。

为了了解视觉信息如何影响大脑内部的指南针，研究人员将小鼠暴露在一个令人迷惑的虚拟世界中，同时记录大脑的神经活动。该团队使用最新的神经元记录技术，以前所未有的精度记录了大脑内部的指南针。

这种准确解码动物内部头部方向的能力使研究人员能够探索组成大脑内部指南针的头部方向细胞如何支持大脑在不断变化的环境中重新定位的能力。具体来说，研究小组发现了一种他们称之为“网络增益”的现象，这种现象可以让老鼠在迷失方向后，大脑内部的指南针重新定向。Ajabi说:“这就好像大脑有一种机制，可以执行一个‘重置按钮’，允许在混乱的情况下快速重新定位内部指南针。”

尽管这项研究中的动物暴露在非自然的视觉体验中，但作者认为，这样的场景已经与现代人类的体验相关，特别是随着虚拟现实技术的迅速普及。这些发现“可能最终解释了虚拟现实系统如何轻松控制我们的方向感，”Ajabi补充道。

这一结果激励了研究团队开发新的模型，以更好地理解潜在的机制。“这项工作是一个很好的例子，说明实验和计算方法一起可以促进我们对驱动行为的大脑活动的理解，”合著者Xue-Xin Wei说，他是德克萨斯大学奥斯汀分校的计算神经科学家和助理教授。

这些发现对阿尔茨海默病也有重要意义。“阿尔茨海默氏症最初自我报告的认知症状之一是，即使在熟悉的环境中，人们也会变得迷失方向，”Brandon说。研究人员预计，更好地了解大脑内部的指南针和导航系统是如何工作的，将有助于更早地发现和更好地评估阿尔茨海默病的治疗方法。

Population dynamics of head-direction neurons during drift and reorientation