人脑中的神经罗盘

　　

发表在《Nature Human Behaviour》杂志上的一项新研究发现，一种有助于防止我们迷路的大脑活动模式。

伯明翰大学和慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的研究人员首次能够精确定位人类大脑内部神经指南针的位置，人类大脑利用神经指南针在空间中定位自己并在环境中导航。

这项研究确定了大脑中微调的头部方向信号。研究结果与在啮齿类动物中发现的神经编码相当，对理解帕金森病和阿尔茨海默病等疾病具有重要意义，这些疾病的导航和定向能力经常受损。

测量人类运动时的神经活动具有挑战性，因为现有的大多数技术都要求参与者尽可能保持静止。在这项研究中，研究人员通过使用移动脑电图设备和动作捕捉克服了这一挑战。第一作者Benjamin J. Griffiths说：“跟踪你前进的方向是非常重要的。在估计你所处的位置和前进方向时，即使是很小的错误也可能是灾难性的。我们知道，鸟类、老鼠和蝙蝠等动物都有神经回路，使它们保持正常，但令人惊讶的是，我们对人类大脑在现实世界中如何管理这些神经回路知之甚少。”

一组52名健康参与者参加了一系列的运动跟踪实验，同时他们的大脑活动通过头皮脑电图被记录下来。当参与者根据不同电脑显示器上的提示移动头部时，研究人员可以监测他们的大脑信号。

在另一项研究中，研究人员监测了10名参与者的信号，他们已经接受了颅间电极监测，以监测癫痫等疾病。

所有的任务都促使参与者移动他们的头，或者有时只是他们的眼睛，这些运动产生的大脑信号被记录在脑电图帽上，脑电图帽测量来自头皮的信号，颅内脑电图(iEEG)记录来自海马体和邻近区域的数据。

在考虑了诸如肌肉运动或参与者在环境中的位置等因素的脑电图记录中的“混淆”之后，研究人员能够显示一个精细调整的方向信号，可以在参与者头部方向发生物理变化之前检测到。

Griffiths博士补充说:“分离这些信号使我们能够真正专注于大脑如何处理导航信息，以及这些信号如何与视觉地标等其他线索一起工作。”我们的方法为探索这些特征开辟了新的途径，对神经退行性疾病的研究甚至改进机器人和人工智能的导航技术都有意义。”

在未来的工作中，研究人员计划将他们的研究成果应用于研究大脑是如何穿越时间的，以找出类似的神经元活动是否与记忆有关。