网格细胞对垂直位移表面的平移区分:揭示空间表征的维度奥秘

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Current Biology 8.1

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  为探究网格细胞(grid cells)将垂直分离的水平表面表征为单一 3D 空间还是不同平面环境这一问题,研究人员开展相关研究。结果发现,网格细胞在不同表面的放电模式平移而非旋转,且两种表面被视为由共同方向信号连接的不同表面,这表明其表征是平面而非立体的。

  导航通常与空间的二维(2D)表征相关。对啮齿动物和蝙蝠大脑中位置细胞(place cells)和网格细胞(grid cells)的记录,在很大程度上支持了这种关联。最近的研究探讨了这些 2D 表征如何延伸到三维(3D)世界。一个尚未探索的问题是,网格细胞是将垂直分离的水平表面视为一个单一的 3D 空间,还是不同的平面环境。
为了解决这个问题,研究人员在大鼠于开放场地环境,以及在开放场地环境正上方悬挂透明地板的环境中觅食时,记录网格细胞的活动。大鼠要么主动沿着斜坡爬到高处环境,要么被被动地在两个环境之间移动,以此测试路径整合(path integration)的差异如何影响网格细胞的放电。

研究人员发现,高处环境中网格细胞的放电模式相对于地面环境是平移的(但不是旋转的),并且在主动和被动实验环节中都保持一致。高处表面上网格模式的平移,在共同记录的网格细胞之间是一致的,但在不同动物之间,以及从同一只动物记录的不同网格细胞组之间存在差异。非网格空间调制细胞(Non-grid spatially modulated cells)在两个表面之间也重新调整了它们的位置偏好。

总体而言,研究人员没有观察到任何证据表明这两个表面是用单一的 3D 表征来表示的,相反,它们被视为由一个共同的方向信号连接的两个不同表面。这些发现表明,在视觉上不同、垂直位移的水平表面上,网格细胞的表征是平面的(planar),而不是立体的(volumetric)。

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