啮齿动物的导航系统类似于古代发现的开阔海洋方向

神经科学家小组发现，啮齿动物使用的导航系统类似于太平洋岛民在没有指南针的情况下通过开阔的海洋找到自己的方式。

其研究成果发表在最新一期《神经元》杂志上，纠正了一个常见的误解：哺乳动物的导航系统工作原理类似于全球定位系统(GPS)，它依赖于指南针般的方向感。

“这些研究结果提供了新的令人信服的证据，表明我们内部组织的方向感是如何在外部世界注册的，因此我们可以有效地导航，”纽约大学神经科学中心教授兼论文高级作者安德烈芬顿说。“值得注意的是，我们在太空中的定位不同于GPS相反，我们的方向感基本上是主观的，内部组织的，间歇地注册到外部地标。”

虽然很多人认为人类使用大脑中类似GPS的系统来导航——这个系统依靠类似指南针的方向感——但这个过程的复杂性并不清楚。

然而，已经确定的是，哺乳动物的导航系统以海马体和嗅觉皮层为中心——大脑的一部分对理解空间和记忆至关重要。

具体来说，约翰奥基夫、迈布里特莫泽和爱德华莫索尔因发现指示位置和距离运动的细胞而分享了2014年诺贝尔生理学或医学奖——后者对空间定位至关重要。纽约州立大学下城医学中心的教授詹姆斯兰克的调查补充了他们的工作。他是神经元论文的合著者之一，他发现了指示信号方向的神经元。

为了更好地了解这些神经元如何适应静态和旋转空间中的导航，芬顿、兰克和他们的同事用老鼠进行了一系列实验。

其中，他们创造了一种类似旋转木马的结构，既有固定部分，也有活动部分。老鼠接受导航任务的训练，它们需要知道自己在运动和静止坐标系中的位置。在这些任务中，科学家们监测了老鼠的神经活动，重点是头部方向的细胞，这是导航系统最基本的组成部分。

然而，实验结果提供了有限的见解。

“这些数据非常清楚，一开始完全无法理解，”芬顿说。“虽然导航性能很好，但头部方向的细胞在静止或旋转的空间框架下停止信号传输。”

这一发现并不罕见。多年来，科学家一直试图确定为什么实验室大鼠在头部方向的细胞活动受到严格限制的情况下能够成功导航，这就提出了这个过程在大脑中是如何发生的问题。

芬顿接着回忆了他从一本名为《我们，导航：在太平洋中寻找古代艺术》的书中学到的etak导航原理，这本书是新西兰医生戴维刘易斯写的。兰克在90年代初把它给了芬顿。

从这项工作中，芬顿了解到太平洋岛民可以在没有指南针的情况下实现etak导航，因为他们在岛屿之间精确地移动。这些岛屿之间的距离是如此之小和遥远，以至于在旅途中大多数岛屿都看不到，导致微小的导航误差是致命的。

芬顿解释说：“Etak导航既非常有效，又具有主观概念。“导航员利用天空中恒星的稳定位置以及远至岛屿的可见或想象的地标的知识。

“尽管知道得更清楚，航海家还是想象自己在旅行时站着不动，而地球在她的船下移动。为了导航，导航员将自己定位在一条直线上，一个地标和一颗星星。然后，她开始了一次旅行，以便附着在地球上的etak地标移动，直到它与导航器和下一颗定向星共线。导航者在一系列这样的etak阶段中前进到目的地。

在etak框架中重新概念化导航，研究人员测量了大鼠中每个头部定向神经元相对于另一个头部定向细胞活动的方向调整。他们发现，无论环境是稳定的还是旋转的，头部方向的细胞都以内部一致的方式通过它们的活动发出信号。

此外，这种内部方向感测间歇地记录-每10秒左右-特定空间中的不同地标。在注册之间，导航鼠标像etak navigator一样跟踪其位置。

芬顿指出：“这些新发现与大多数人的感受是一致的，他们可能会间歇性地迷失方向并重新安置，尤其是在不熟悉的地方。”

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