随着科学界对于大脑如何运作的理解逐渐深化,O'Keefe和Moser这对研究者所开创的研究领域亦为我们提供了全新的视角。 2005年,Edvard Moser和May-Britt Moser以及他们的学生首次发现了网格细胞,这类神经元在动物在开放空间中活动时会以规律的间隔发放信号,让动物能够在脑中绘制出一个属于自己的空间地图。这一发现不仅深化了我们对空间认知的理解,也引领了有关位置和方向感知的新思考。
网格细胞被认为是大脑内部导航系统的重要组成部分。
网格细胞的发现不仅在功能上为动物的自我定位提供了依据,更在神经生物学的背景下揭示了大脑资讯整合的潜力。这些神经元的放电模式呈现出六边形的排列,这一现象意味着这些细胞能够以有规则的方式编码出借由空间探索得来的资讯。这为研究者提供了一个新的框架,来探索大脑在空间认知和导航中的运作机制。
对于网格细胞的研究始于O'Keefe和Dostrovsky于1971年发现的地点细胞。地点细胞在老鼠经过特定空间时会发放信号,这一发现震撼了整个神经科学界。在随后的研究中,Hippocampus被描绘成一个认知地图的核心结构。这一系列的发现不仅引发了对空间记忆及导航的继续探讨,也为网格细胞的研究打下了基础。
网格细胞的排列模式让研究者假设,它们能够编码出一种神经上的欧几里得空间表示。
鉴于网格细胞的独特性,研究者们发现这些细胞能够在不同层次的内嗅皮质中存在,每一层的细胞展现出不同的特征。这使得对网格细胞的探讨愈加费力,尤其是在解释它们如何在无视觉讯息的情况下,也能在环境中精确定位。即使在完全黑暗的情况下,网格细胞的活动模式依然能够保持一致。
此外,网格细胞与海马体地点细胞之间的互动也是一个研究热点。新环境中的地点细胞放电模式通常会出现“完全重映射”,但是当环境特征改变较小时,放电频率可能会更改,而大多数细胞依然能够保持其地点场的位置。这一现象再次强调了网格细胞的稳定性,进一步佐证这些细胞在空间记忆中的关键角色。
网格细胞在空间定位方面的独特功能,使其成为理解大脑航行机制的关键。
对于启发网格细胞功能的研究者而言,一个重要的问题便是这些细胞是否能仅依赖自身计算生成位置,或是需要来自外部环境的参考点。研究指出,虽然这些细胞能够在没有外部提示的情况下持续提供准确的空间定位,它们的活动模式却受到环境线索的强烈影响。
此外,这些研究还进一步探索了神经活动的节律性,如θ波的调节。网格细胞作为大脑一个关键的神经元类型,如何透过这些节律来辅助定位和导航的功能,成为当前神经科学研究的重要方向之一。这些发现不仅丰富了我们对大脑功能的理解,也激发了后续关于神经计算和行为表现之间的关系的深入探讨。
也许,思考这些问题的答案,将帮助我们更好地了解「大脑是如何构建出我们所认知的世界的?」