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研究人员为探究海马体对欧氏和路径距离的表征及适应变化情况，开展相关研究，发现海马体整合两种距离且能灵活适应环境变化。
在我们的日常生活中，导航是一项极为常见却又充满奥秘的技能。想象一下，当你穿梭在熟悉的城市街道，或是踏入一个陌生的环境，大脑是如何帮助你确定位置、规划路线的呢？这背后离不开大脑中一种被称为 “认知地图（cognitive map）” 的神奇机制。认知地图就像是大脑中的一张 “内部地图”，它储存着我们对环境中各个位置以及它们之间关系的信息，尤其是空间距离信息，这对于我们成功导航至关重要。而且，一个高效的认知地图还应该具备灵活性，比如当遇到道路堵塞等环境变化时，能够迅速调整路线。
海马体（hippocampus），作为大脑中一个关键区域，在认知地图的形成过程中扮演着核心角色。以往的研究表明，海马体与导航过程中的路径距离相关，并且能够存储相关位置之间的距离信息。然而，仍有许多谜团尚未解开。例如，欧氏距离（Euclidean distance，两点之间的直线距离）和路径距离（path distance，实际行走的路线距离）在海马体中是如何被区分和表征的，以及当环境发生变化时，海马体中的认知地图又会如何调整，这些问题一直困扰着科研人员。为了深入探索这些问题，来自荷兰拉德堡德大学（Radboud University）、德国马克斯?普朗克人类认知与脑科学研究所（Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences）以及挪威科技大学（NTNU）的研究人员 Loes Ottink、Naomi de Haas 和 Christian F. Doeller 等开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员为了探究上述问题，采用了多种技术方法。在实验中，32 名健康参与者在虚拟环境中完成一系列导航任务。研究人员利用功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）技术，实时监测参与者大脑在任务过程中的活动情况。同时，运用表征相似性分析（representational similarity analysis，RSA）方法，通过计算神经模式相似性，来探究欧氏距离和路径距离在海马体中的神经表征。此外，研究人员还设计了多种行为学实验，如距离回忆任务和鸟瞰图放置任务，以此来评估参与者对空间距离的记忆和认知地图的形成情况。
研究结果主要分为以下几个方面：
- 行为学层面的认知地图特征：参与者在距离回忆任务中，能够较为准确地估计欧氏距离和路径距离，并且在鸟瞰图放置任务中，平均距离误差较小，这表明参与者能够准确记住物体位置，并分别重现它们之间的欧氏距离和路径距离。此外，研究还发现自我报告的导航能力与平均距离记忆得分呈正相关，与鸟瞰图放置任务中的平均放置误差呈负相关，但导航策略（分为路线学习者和地图学习者）对行为学表现无显著影响。
- 海马体对欧氏和路径距离的表征：通过对海马体感兴趣区域（ROI）的分析，研究人员发现左海马体存在欧氏距离类别、整合距离预测因子的显著效应，以及路径距离类别的趋势效应，这表明左海马体能够整合欧氏和路径距离信息。而在右海马体中，未发现欧氏或路径距离的显著效应，但在路线学习者和地图学习者之间存在欧氏距离类别和整合距离类别的趋势差异，且主要由路线学习者驱动。此外，全脑搜索光分析未发现海马体以外区域存在距离地图表征的证据。
- 环境变化对海马体认知地图的影响：在路径变化任务中，研究人员改变了物体对之间的路径距离，而欧氏距离保持不变。结果发现，当测试所有参与者时，路径长度的变化对海马体表征无显著影响，但在左海马体中，路线学习者和地图学习者之间存在显著差异，路线学习者对路径长度的变化更为敏感，而地图学习者则没有明显反应。全脑搜索光分析同样未发现海马体以外区域存在路径变化效应的证据。
在研究结论与讨论部分，研究人员指出，该研究结果表明参与者在虚拟环境导航过程中，获取了关于相关位置以及欧氏和路径距离的地图知识。左海马体能够代表和整合路径与欧氏距离，这为海马体形成整合多种空间关系的认知地图提供了有力证据。然而，研究也存在一定的局限性，例如虚拟环境中缺乏本体感觉和前庭信息，这可能会影响参与者的心理表征，尤其是对路径距离的表征。此外，研究中个体差异的影响也需要进一步研究，未来可以通过预筛选参与者并分类，更直接地测试导航能力的影响。总体而言，该研究支持了海马体认知地图能够灵活适应环境变化的观点，强调了导航策略在海马体地图形成和更新中的重要作用，为后续研究指明了方向，有助于我们更深入地理解大脑的导航机制以及认知地图的构建原理。
