隨著科學界對於大腦如何運作的理解逐漸深化,O'Keefe和Moser這對研究者所開創的研究領域亦為我們提供了全新的視角。2005年,Edvard Moser和May-Britt Moser以及他們的學生首次發現了網格細胞,這類神經元在動物在開放空間中活動時會以規律的間隔發放信號,讓動物能夠在腦中繪製出一個屬於自己的空間地圖。這一發現不僅深化了我們對空間認知的理解,也引領了有關位置和方向感知的新思考。
網格細胞被認為是大腦內部導航系統的重要組成部分。
網格細胞的發現不僅在功能上為動物的自我定位提供了依據,更在神經生物學的背景下揭示了大腦資訊整合的潛力。這些神經元的放電模式呈現出六邊形的排列,這一現象意味著這些細胞能夠以有規則的方式編碼出借由空間探索得來的資訊。這為研究者提供了一個新的框架,來探索大腦在空間認知和導航中的運作機制。
對於網格細胞的研究始於O'Keefe和Dostrovsky於1971年發現的地點細胞。地點細胞在老鼠經過特定空間時會發放信號,這一發現震撼了整個神經科學界。在隨後的研究中,Hippocampus被描繪成一個認知地圖的核心結構。這一系列的發現不僅引發了對空間記憶及導航的繼續探討,也為網格細胞的研究打下了基礎。
網格細胞的排列模式讓研究者假設,它們能夠編碼出一種神經上的歐幾里得空間表示。
鑒於網格細胞的獨特性,研究者們發現這些細胞能夠在不同層次的內嗅皮質中存在,每一層的細胞展現出不同的特徵。這使得對網格細胞的探討愈加費力,尤其是在解釋它們如何在無視覺訊息的情況下,也能在環境中精確定位。即使在完全黑暗的情況下,網格細胞的活動模式依然能夠保持一致。
此外,網格細胞與海馬體地點細胞之間的互動也是一個研究熱點。新環境中的地點細胞放電模式通常會出現“完全重映射”,但是當環境特徵改變較小時,放電頻率可能會更改,而大多數細胞依然能夠保持其地點場的位置。這一現象再次強調了網格細胞的穩定性,進一步佐證這些細胞在空間記憶中的關鍵角色。
網格細胞在空間定位方面的獨特功能,使其成為理解大腦航行機制的關鍵。
對於啟發網格細胞功能的研究者而言,一個重要的問題便是這些細胞是否能僅依賴自身計算生成位置,或是需要來自外部環境的參考點。研究指出,雖然這些細胞能夠在沒有外部提示的情況下持續提供準確的空間定位,它們的活動模式卻受到環境線索的強烈影響。
此外,這些研究還進一步探索了神經活動的節律性,如θ波的調節。網格細胞作為大腦一個關鍵的神經元類型,如何透過這些節律來輔助定位和導航的功能,成為當前神經科學研究的重要方向之一。這些發現不僅豐富了我們對大腦功能的理解,也激發了後續關於神經計算和行為表現之間的關係的深入探討。
也許,思考這些問題的答案,將幫助我們更好地了解「大腦是如何構建出我們所認知的世界的?」