新认识的参与导航功能的神经元

时间:2017-06-04 08:51:54
频道:生命科学
作者:阎影

     一类新近发现和认识的大脑细胞,具有对大距离路线进行定位的生理功能,因而获得了“GPS细胞”的绰号。

 

    最近由阿姆斯特丹大学生命科学院(Universiteitvan Amsterdam,Swammerdam Institute for Life Sciences)Dr.Jeroen Bos领导一个国际研究团队识别了一类新的神经元。这类神经元细胞对人类在周围环境中的导航能力可能起到至关重要的作用。

 

    每天全球有数十亿的人群在他们的外周环境中轻松的通行,诸如上班,访友,购物,回家等等,这种路途行走和取向通常不需要刻意的复杂意识和思维过程,主要是依赖于大脑对已有环境的总体认知,来判断自己的去向。人们之所以能够不迷路而时刻知道自己的位置,是因为大脑中有像GPS那样的定位区域。人脑可以轻松地对日常熟悉的地点与环境加以定位。

 

    人脑对位置具有精细判断能力的部位,是位于颞叶的海马状结构。研究显示,参与行进导航的精确机制包括有海马的位置细胞,这些细胞根据一个个体的位置能使脑电波活动发生增加或减少的变化。然而,人们每天上下班通勤时,并不需要依赖依次经过了哪几个房子的细节确定行走方向,而更多是通过路线标识走到目的地,这也称为地形定向。

 

     Dr. Bos的这项研究,是要了解大脑中的大距离导航识别与认知是如何操作的,以及该过程是否确实发生在颞叶内的不同结构中。他们构建了由两条在中间通路重叠的环路迷宫系统,训练大鼠在迷宫中完成视觉引导的通行任务。在实验过程中,使用一种新仪器可以同时测定记录大脑四个不同区域神经元的电生理活动。这四个区域包括旁嗅皮质(perirhinal cortex),海马回(hippocampus)和两个感觉区域。脑电活动测定显示,大鼠在迷宫系统通行中,旁嗅皮质总是保持持续性的电生理活动,且伴随大鼠活动所处不同位置的变化,电活动水平明显上升或下降。

 

    旁嗅皮质的电活动反应与大脑其它区域的电反应之间有着显著差异。大鼠旁嗅皮质的电活动在整个迷宫回路中都有持续性存在。相比之下,海马位置细胞的电反应在迷宫通行中呈散在性分布,散布面积也远远小于迷宫回路的面积。此外,旁嗅皮质的电活动模式与迷宫的布局密切相关和一致,可能主要是因为该区域通常与物体的识别有关。这类神经细胞可能是一种新识别的神经元,看来它们能够使大脑专门去区分环境中的不同“邻里”位置,研究人员称它们为“邻里细胞”或者“GPS细胞”。

 

    这项研究确认了新识别的神经元可能在人类的环境定位和导航能力中发挥至关重要的作用。这一发现也是了解大脑如何行使在较大距离上的导航行为的一个重要步骤。已经知道老年性痴呆(阿尔海默氏症)或大脑颞叶损伤的患者,多出现地形定位困难的现象,特别是前往较远程目的地时,非常容易迷路。因此,这些新的发现很可能对于老年痴呆等有地形定位能力损伤的患者开辟了新的治疗策略和途径。

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新认识的参与导航功能的神经元

     一类新近发现和认识的大脑细胞,具有对大距离路线进行定位的生理功能,因而获得了“GPS细胞”的绰号。

 

    最近由阿姆斯特丹大学生命科学院(Universiteitvan Amsterdam,Swammerdam Institute for Life Sciences)Dr.Jeroen Bos领导一个国际研究团队识别了一类新的神经元。这类神经元细胞对人类在周围环境中的导航能力可能起到至关重要的作用。

 

    每天全球有数十亿的人群在他们的外周环境中轻松的通行,诸如上班,访友,购物,回家等等,这种路途行走和取向通常不需要刻意的复杂意识和思维过程,主要是依赖于大脑对已有环境的总体认知,来判断自己的去向。人们之所以能够不迷路而时刻知道自己的位置,是因为大脑中有像GPS那样的定位区域。人脑可以轻松地对日常熟悉的地点与环境加以定位。

 

    人脑对位置具有精细判断能力的部位,是位于颞叶的海马状结构。研究显示,参与行进导航的精确机制包括有海马的位置细胞,这些细胞根据一个个体的位置能使脑电波活动发生增加或减少的变化。然而,人们每天上下班通勤时,并不需要依赖依次经过了哪几个房子的细节确定行走方向,而更多是通过路线标识走到目的地,这也称为地形定向。

 

     Dr. Bos的这项研究,是要了解大脑中的大距离导航识别与认知是如何操作的,以及该过程是否确实发生在颞叶内的不同结构中。他们构建了由两条在中间通路重叠的环路迷宫系统,训练大鼠在迷宫中完成视觉引导的通行任务。在实验过程中,使用一种新仪器可以同时测定记录大脑四个不同区域神经元的电生理活动。这四个区域包括旁嗅皮质(perirhinal cortex),海马回(hippocampus)和两个感觉区域。脑电活动测定显示,大鼠在迷宫系统通行中,旁嗅皮质总是保持持续性的电生理活动,且伴随大鼠活动所处不同位置的变化,电活动水平明显上升或下降。

 

    旁嗅皮质的电活动反应与大脑其它区域的电反应之间有着显著差异。大鼠旁嗅皮质的电活动在整个迷宫回路中都有持续性存在。相比之下,海马位置细胞的电反应在迷宫通行中呈散在性分布,散布面积也远远小于迷宫回路的面积。此外,旁嗅皮质的电活动模式与迷宫的布局密切相关和一致,可能主要是因为该区域通常与物体的识别有关。这类神经细胞可能是一种新识别的神经元,看来它们能够使大脑专门去区分环境中的不同“邻里”位置,研究人员称它们为“邻里细胞”或者“GPS细胞”。

 

    这项研究确认了新识别的神经元可能在人类的环境定位和导航能力中发挥至关重要的作用。这一发现也是了解大脑如何行使在较大距离上的导航行为的一个重要步骤。已经知道老年性痴呆(阿尔海默氏症)或大脑颞叶损伤的患者,多出现地形定位困难的现象,特别是前往较远程目的地时,非常容易迷路。因此,这些新的发现很可能对于老年痴呆等有地形定位能力损伤的患者开辟了新的治疗策略和途径。

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