新研究精確定位人腦“神經(jīng)羅盤”
張夢然
發(fā)表在最新一期《自然·人類行為》雜志上的一項研究稱，英國伯明翰大學(xué)和德國慕尼黑大學(xué)研究人員首次精確定位大腦內(nèi)部“神經(jīng)羅盤”的位置，人類正是利用該“羅盤”在空間中自我定位并在環(huán)境中實現(xiàn)導(dǎo)航。
該研究確定了大腦內(nèi)精細(xì)調(diào)節(jié)頭部方向的信號，研究結(jié)果與在嚙齒類動物中發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)編碼相當(dāng)。這對于理解帕金森病和阿爾茨海默病等具有重要意義，這些疾病往往損害患者的導(dǎo)航和定向能力。
測量人類移動時的神經(jīng)活動具有挑戰(zhàn)性，因為大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)都要求參與者盡可能保持靜止。在新研究中，團隊使用移動腦電圖設(shè)備和動作捕捉技術(shù)，解決了測量移動中人類神經(jīng)活動的難題。
52名健康受試者參與了一系列運動跟蹤實驗，同時通過頭皮腦電圖記錄其大腦活動。當(dāng)受試者按照電腦顯示器上的提示移動頭部時，研究人員能夠監(jiān)測到他們的大腦信號。在另一項研究中，研究人員監(jiān)測了10名受試者的信號，這些受試者已植入顱內(nèi)電極以監(jiān)測與癲癇等疾病相關(guān)的電生理信號。
所有任務(wù)都會讓受試者移動頭部或眼睛。這些運動產(chǎn)生的大腦信號，再通過腦電圖帽（測量頭皮信號）以及顱內(nèi)腦電圖（可能記錄來自海馬體和鄰近區(qū)域的腦部數(shù)據(jù)）進行記錄。
研究人員隨后能成功識別出微調(diào)的方向信號，該信號可在受試者頭部方向發(fā)生物理變化之前被檢測到。
分離這些信號使研究人員能真正關(guān)注大腦如何處理導(dǎo)航信息，以及此類信號如何與視覺地標(biāo)等其他線索協(xié)同工作。該方法為探索以上特性開辟了新途徑，也為神經(jīng)退行性疾病的研究，以及改善機器人和人工智能的導(dǎo)航技術(shù)提供了新思路。
