Science：让诺奖成果更进一步！科学家发现计划去向的脑细胞

来自日本理化学研究所脑科学中心(CBS)的研究人员发现了一个大脑区域，该区域可以对动物在不久的将来的计划进行编码。新发现的网格细胞与内部空间位置和过去运动的地图相关联，当动物在其环境中移动时，网格细胞的活动准确地预测了未来的位置。

这项研究发表在8月15日的《科学》杂志上，它有助于解释计划空间导航是如何成为可能的。

虽然辨别方向似乎毫不费力，但导航需要相当多的底层大脑活动。例如，仅仅是在超市里走来走去，拿起杂货，就需要内化外部世界的地图，关于自己变化的位置和速度的信息，以及关于自己去过哪里和想买什么的记忆。

大部分这类信息都包含在大脑两个相连部分的细胞中——海马体和内侧内嗅皮层，简称MEC——这两个部分在所有哺乳动物中都极其相似，从小鼠到人类。特别是，MEC包含动物在空间中的当前位置的地图，这一发现获得了2014年的诺贝尔生理学或医学奖。

这项新研究关注的是MEC，而不是空间导航或动物当前位置所需的存储信息。相反，RIKEN CBS的Shigeyoshi Fujisawa和Ayako Ouchi进行的实验集中在这个大脑区域如何创建未来位置的地图，这些地图会随着动物的移动而不断更新。

当小鼠穿过一个开放的方形场地，寻找被移动到不同位置的自由可用的水时，研究人员记录了所有的运动，其中包括数百条轨迹。与此同时，他们记录了MEC中单个脑细胞的活动。之后，他们检查了随着时间的推移，大脑活动与小鼠改变姿势的匹配程度。他们发现，MEC中一些脑细胞的活动创造了一个内部网格，可以绘制出该区域未来的位置。例如，MEC细胞可能会对磁场中的某个位置进行编码，但只有当小鼠在最终穿过该位置的路线中提前30厘米到40厘米到达某个位置时，才会这样——不管小鼠来自哪个方向。这与帮助获得诺贝尔奖的网格细胞非常不同，网格细胞只有在动物当前处于特定位置时才会活跃。

作者将新发现的神经元称为“预测网格细胞（medial entorhinal cortex）”，并进行了几次后续实验，以更好地了解它们究竟编码什么。首先，他们测试了新发现的网格细胞是否能从距离和时间上预测未来的位置。他们发现两者都被编码了，尽管考虑到距离，细胞的“网格度”更高。他们还发现，无论小鼠是试图去特定的目标，还是随机觅食，未来的位置在不同的情况下都会被忠实地编码。这意味着预测网格单元的功能并不局限于目标导向的行为。

Fujisawa说:“这项研究为海马和内嗅皮层回路中空间导航和情景记忆形成的机制提供了重要的见解。”“在未来，我们想要弄清这种预测网格细胞的组织机制。”