作者:Nathan Killian 来源:《自然》 发布时间:2012-10-31 15:53:08
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灵长类动物中检测到网格细胞
 
来自埃默里大学Yerkes国家灵长类动物研究中心的科学家们在猕猴大脑中发现了网格细胞(grid cell),这些神经元细胞在眼睛探查视觉场景时以重复的三角模式激发(fire)。这是第一次直接在灵长类动物中检测到网格细胞。2005年科学家们在大鼠中发现了网格细胞,然而一直以来只是通过磁共振成像间接推测它们也存在于在人类。这一研究发现对于了解人类如何形成和记住世界意境地图(mental map),以及阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病如何损害这些能力的机制具有重要的意义。相关论文发表在10月28日的《自然》(Nature)杂志上。
 
研究人员通过将电极导入到猴子的内嗅皮层(大脑内侧颞叶区域)记录了网格细胞的电活动。在这一过程中,猴子在一个计算机屏幕上观看各种图像,并用它们的眼睛探索这些图像。红外探测器追踪使得科学家们能够了解猴子眼睛正在聚焦图像的哪一部分。当它们的眼睛聚焦在形成一个网格模式的多个分散位点时一个网格细胞被激发。
 
论文的资深作者、埃默里大学医学院和Yerkes国家灵长类动物研究中心神经病学副教授Elizabeth Buffalo博士说:“内嗅皮层是在阿尔茨海默氏病中退化的第一个大脑区域,因此我们的结果或可帮助解释定向障碍是阿尔茨海默氏症第一个行为征兆的原因。我们认为这些神经元帮助提供了一个将视觉体验存储在记忆中的结构。”
  
第一作者Nathan Killian 说:“我们在灵长类动物中发现网格细胞,是朝着了解大脑如何形成视觉信息记忆迈出的一大步。这是一条令人兴奋的了解记忆的途径,或可促成神经退行性疾病的新治疗。”
 
在鉴别大鼠网格细胞的实验中,当大鼠在一个看不见的三角网格上越线时这些细胞会激发。
 
Buffalo说:“令人惊讶的是我们确定当猴子正在移动它们的眼睛时细胞以相同的方式起作用。这表明灵长类实际上无需参观某个地方来构建同一种意境地图。”
 
“从前用啮齿动物未曾见到的网格细胞的另一方面是当猴子第二次看到一个图像时细胞的反应发生了改变。具体而言,当看见重复图像时网格细胞减少了它们的激发率。从内嗅皮层后部向前,越多的神经元显示记忆反应。
 
“这些结果表明网格细胞不仅参与勘察视野,还与记忆有关,”Killian说。
 
与从前在大鼠中网格细胞的研究报告相一致,Killian和Buffalo观察到了“theta-band”振荡,网格细胞以一种有节律的方式按每秒钟3-12次激发。一些科学家们提出这种theta振荡对于发育中网格细胞网络形成,以及大脑拼合来自网格细胞的信息至关重要。在猴子中,神经元细胞群以一种间歇发作的方式显示出theta振荡,但这些发作似乎对于空间表征(spatial representation)的形成并非至关重要。
 
相比啮齿动物人们认为视觉对于灵长类动物(猴子和人)具有更突出的意义。尽管科学家们是通过不同类型的实验在啮齿动物和灵长动物检测到网格细胞,Buffalo说这并不意味着网格细胞必然在灵长类动物中具有不同的特性。
 
“我们现在正在训练猴子移动通过一个虚拟的3D空间。我猜测我们将会发现网格细胞以猴子导航通过这一空间相似的模式激发,”她说。
 
Buffalo说未来的实验将研究猴子是如何在现实空间导航的,包括头部或身体方向的改变以确定网格细胞的反应机制。(来源:生物通 何嫱)
 
 
 
 
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