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    如何感知自己身在何方



      多年以来,关于位置和?#24049;?#30340;问题一直困扰着哲学家和科学家。200多年前,德国哲学家康德认为精神能力是独立于经验的先验知识。他认为空间概念是意识中既有的原则,人们必须通过这些原则感知世界。
     
      到20世纪中叶,行为科学的出现使得这些问题得以通过实验手段进行解答。当爱德华·托尔曼观察迷宫中老鼠的运动时,他发现它们能够学习如何?#24049;健?#22240;此,他提出老鼠脑中形成了一幅空间记忆的“认知地图”,使它们能够找到自己要去的路。但新的问题来了:这个“地图”在大脑中是如何表征的呢?
     
      奥基夫发现空间位置
     
      在20世纪60年代后期,奥基夫开?#38469;醞加?#31070;经生理学的方法来解决这一问题。当他对在屋内自由移动的老鼠的大脑海马内单个神经细胞的信号进?#23633;?#24405;时,奥基夫发现,当老鼠经过特定的位置时,某些特定的神经细胞会被激活。不同的“位置细胞”在不同的位置被激活,大量被激活的位置细胞所编码的位置信息联合在一起,就可以表征一个特定的环境。并且,这种细胞群体是动态存在的。在不同的环境中,通过激活不同的位置细胞群体,海马就能生成很多不同的“地图”。这解释了位置信息在大脑中的表征?#38382;劍?#24378;有力地支持了托尔曼所提出的“认知地图”理论。
     
      奥基夫随后的研究表明:这些位置细胞可能具备记忆的功能。当将老鼠放入不同的环境中,不同的位置细胞之间会重新组合以形成不同的群体。这种重新组合的过程是可以通过学习获得的.
     
      莫泽夫妇发现“网格细胞”
     
      2005年,莫泽夫妇在研究老鼠移动过程中海马会与哪些脑区进行信息交流时,在海马附近的一个被称为内嗅皮层的区域中发现了一群令人惊讶的“网格细胞”。当老鼠经过一系列特定的位置时这些细胞就会被激活,而这些特定的位置正好组成了六角形网格。每个网格细胞都以独特的空间模式被激活,这些细胞共同建立出一个可以进行空间?#24049;?#30340;坐标系统。这为测量运动的距离提供了解决办法,并且为海马内的“认知地图”加上了坐标系统。
     
      人类大脑内的“地图”
     
      在人类大脑中,海马和内嗅皮层一直被认为参与了我们的空间学习和情景记忆。 关于伦敦的士司机的研究结果也暗示海马内的某些细胞不仅能标记特定的位置,而且在大脑形成空间记忆的过程起到重要作用。要成为伦敦的的士司机,需要通过?#32454;?#30340;训练,?#20146;?#25968;千个地点,并且知道这些地点之间最直接的路线。研究表明,相较于普通民众,伦敦的士司机的海马体积较大,而且海马的大小与司机开车的经验呈现正相关。 在阿尔兹海默氏病(AD)的早期阶段,患者的海马和内嗅皮层经常会受到影响,导致这些患者无法辨别周边环境并且经常迷路。为了认知、记忆我们周围的环境并使用这些信息为自己?#24049;劍?#25105;们必须具备一张大脑内的“地图”和位置感。科学家的工作极大地改变了我们对神经网络层面上研究认知功能的理解,并且给我们研究空间记忆的形成机制提供了重要的启示。

     

    责编:一冰

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