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神秘的空间导航：网格细胞如何在黑暗中运作？
在自然界中，无论是老鼠、蝙蝠、猴子，甚至人类，都有一种神经元，称为网格细胞，这些细胞能在动物探索开放区域时以规律的方式释放神经冲动，使它们能够理解自己在空间中的位置。这些细胞存在于脑部的内嗅皮层，并靠着收集并整合有关位置、距离和方向的信息来运作。
网格细胞的发现可以追溯到2005年，当时挪威的记忆生物学中心的科学家Edvard Moser、May-Britt Moser和他们的学生们对这些神经元进行了深入的研究。他们的发现揭示了大脑中负责定位的细胞系统，并因此荣获2014年生理学或医学的诺贝尔奖。
网格细胞透过其独特的空间发火模式，提供了一种动态计算自身位置的机制，能在黑暗中保持稳定。
网格细胞的运作方式
在典型的实验中，研究人员会将电极植入老鼠的背内嗅皮层，以记录单个神经元的活动。当老鼠在一个开放的环境中自由移动时，电极能随着网格细胞的释放记录到它们的活动。这些数据会在地图上标记出老鼠的位置，每次神经元释放动作电位时都会留下标记。随着时间的推移，这些标记会形成小集群，最终在空间上形成等边三角形的网格模式。
通过这样的实验，研究人员发现网格细胞的发火模式是独特的，与其他类型的细胞相比，网格细胞会在空间上以规则的方式排列其放电区域。若是查看海马体的地方细胞，它们的标记会经常仅形成一个集群，或者即便形成多个集群，它们的结构并不规则。
发现的背景
在1971年，John O'Keefe和Jonathon Dostrovsky首次报告了海马体中的地方细胞，这些细胞会在动物穿过特定空间区域时释放动作电位。这一发现引发了众多实验和研究，最终使我们更深入理解了内嗅皮层神经元在空间导航中的重要性。
从2004年间的经验研究中，看似毫无联系的资料开始揭示网格细胞的运作潜能。
网格细胞的发现，特别是网格模式的规则性，让人们再次聚焦于这些细胞在空间千变万化的环境中如何发挥作用的问题。即使在缺乏视觉提示的情况下，这些细胞依然能够精确记录动物的位置信息。
网格细胞的生理特性
网格细胞具有在所有可用环境中均匀分布的发火区域，并以六边形的排布方式进行排列。这些细胞在不同层次的皮层中运作，其各自的网格间距和方向维持相似性。随着对不同环境的探索，这些细胞的发火模式显示出稳定性，即使在无光的情况下，这些网格还是能保持其结构不变。
网格细胞能在黑暗中运作，显示出它们对外部环境的参考系不断进行更新与调整。
网格细胞与海马体地方细胞的互动
当一只老鼠被置于不同的环境中，其海马体的地方细胞会显示出「完全重映射」，而这种潜在的变化与网格细胞的活动模式则相对应。海马体的重映射种类包括改变发火率的「率重映射」，在这种情况下，发火模式受环境特征的改变而影响，网格细胞则会保持不变。
可能的功能
网格细胞的学术研究曾被认为与路径整合能力密切相关，这种能力使动物在缺乏任何外部提示的情况下，也能不断追踪自己的空间位置。然而，有研究指出在不同物种之间，此功能的运作机制尚未完全确立。网格细胞的独特性让它们可能参与更广泛的神经处理，甚至在某些情况下，这些细胞可能不仅限于空间导航。
网格细胞可能在大脑中扮演了编码与记忆之间的关键角色，将位置与事件进行关联。
随着科学研究的深入，网格细胞的探索仍在持续进行，我们逐渐了解到这些神秘的神经元不仅仅局限于距离的测量，它们无疑在动物的导航和记忆形成中扮演着至关重要的角色。未来的研究能否揭开更多网格细胞的奥秘，进一步拓展我们对大脑功能的理解？
