Temporal instability weakens entorhinal grid-like coding in older adults

随着年龄的增长，记住钥匙放在哪里或在熟悉的社区中导航的能力往往变得不再那么可靠。这种空间记忆和导航能力的下降是衰老过程中的常见现象，但并非每个人都会以同样的方式经历这一过程。一些老年人依然像年轻时那样敏锐且方向感明确，而另一些人则会感到非常吃力。科学家们长期以来一直怀疑，大脑深处颞叶中的一个特定部分在这些能力中起着核心作用。该区域包含专门的细胞，它们就像一个内部GPS，随着我们在空间中的移动而以重复的六边形模式进行放电。在大脑中，这种模式创造了一张心理地图，帮助我们知道自己在哪里以及如何到达目的地。当这个系统运作良好时，我们会感到脚踏实地；当它失灵时，我们可能会感到迷失。

多年来，研究人员一直认为，这些导航技能的下降仅仅是因为大脑的内部地图随着年龄增长而逐渐消退或完全消失了。然而，一项新的研究表明，问题可能更为微妙。问题不在于地图消失了，而在于地图变得不稳定了，随着时间的推移在发生漂移或晃动。这种不稳定性可能会导致大脑难以一致地使用那张地图，即使地图本身仍然存在。通过仔细观察老年人的这些大脑信号是如何表现的，科学家们发现了一个关键原因，即为什么有些人能保持空间技能而其他人却不能，这指向了大脑保持方向感的一种特定可靠性。

为了调查这一点，德国马格德堡神经退行性疾病中心的一个研究小组研究了8로名健康的成年人，平均年龄为75岁。他们要求参与者在MRI扫描仪内完成一项任务，这种机器可以拍摄大脑活动的详细图像。参与者并没有移动身体；相反，他们观看一段人在虚拟正方形房间中行走的视频。在行走过程中，他们必须记住放置在房间周围的五个不同物体的具体位置。走完之后，他们接受了关于能否回忆起物体位置的测试。研究人员重复了这个过程两次，每次放置物体的位置都不同，以观察大脑对相同环境在不同场合下的反应。

科学家们特别关注后内侧内嗅皮层（posterior-medial entorhinal cortex）中的一种特定信号，这是一个已知拥有形成我们内部地图的网格细胞的小区域。在一个健康、功能正常的大脑中，当一个人向不同方向移动时，该区域会呈现出可预测的六边形模式。研究人员测量了每个参与者这种信号的强度。正如预期的那样，他们发现老年人之间这种信号的强度存在巨大差异。有些人表现出清晰、强烈的模式，与年轻人相似；而另一些人则表现出非常微弱或几乎不存在的信号。令人惊讶的是，研究人员发现，仅凭年龄并不能解释这些差异。一名90岁的老人可能拥有强烈的信号，而一名65岁的人可能信号微弱，这表明除了简单的衰老之外，还有其他因素在起作用。

随后，团队提出了一个问题：大脑的地图是单纯地缺失了，还是虽然存在但并不稳定？为了找出答案，他们观察了从一次任务运行到下一次任务运行之间，大脑活动的连贯性。他们测量了大脑是否在每次移动方向相同时都能产生相同的活动模式。他们发现，网格信号的强度与这种稳定性密切相关。在左侧内嗅皮层中，那些大脑在两次运行中都能产生一致、稳定活动模式的参与者，其网格信号也最强。而那些大脑活动在两次运行之间发生漂移或变化的人，其信号则较弱。这一发现表明，问题并不一定在于大脑失去了创建地图的能力，而在于它难以让那张地图保持稳定和可靠。

研究人员还观察了这种稳定性是否对现实世界的记忆有影响。他们发现，左侧内嗅皮层大脑模式更稳定的老年人，在记忆虚拟房间中物体位置方面表现更好。这种联系是针对模式的稳定性而言的；信号本身的强度并不能像一致性那样清晰地预测记忆表现。这意味着，在大脑中拥有一个可靠、不变的参考点，对于稍后检索信息（尤其是当我们需要回忆位置时）至关重要。

为了理解为什么有些大脑比其他大脑更稳定，团队检查了这些区域的大脑组织物理结构。他们观察了组织体积、髓鞘（一种有助于信号传输的脂肪涂层）的数量以及微观结构的完整性。他们发现，这些物理特征与网格信号的稳定性之间没有明确的联系。一个拥有完美健康外观的大脑结构的人仍可能拥有不稳定的地图，而另一个具有轻微结构变化的人却可能拥有非常稳定的地图。这排除了简单的物理磨损是导致这种不稳定性直接原因的可能性。

随后，研究人员将这种不稳定的来源进一步追溯到大脑网络中。内嗅皮层接收来自其他区域（包括负责帮助我们相对于周围环境定位的后顶叶皮层/回顾皮层，retrosplenial cortex）的方向信息。研究人员测量了回顾皮层中定向信号的稳定性。他们发现，当回顾皮层提供稳定、可靠的方向感时，内嗅皮层能够更好地维持其稳定的网格模式。事实上，回顾皮层信号的稳定性似乎通过帮助保持内嗅皮层网格的稳定，间接地影响了参与者的记忆表现。这表明存在一个连锁反应：来自大脑后部的可靠方向感有助于锚定大脑中部的内部地图，防止其发生漂移。

这些发现为我们理解为什么有些老年人的空间记忆会下降，而有些人却不会，提供了一种新的思考方式。看来，大脑的内部GPS并不一定会随着年龄的增长而消失。相反，该系统可能会变得不再可靠，每当我们尝试使用它时，地图都会发生轻微的漂移或移动。这种不稳定性似乎源于输入系统的方向信息的质量。如果大脑无法保持对自身所向位置的稳定感知，内部地图就会变得摇摆不定，从而使记忆位置或进行有效导航变得更加困难。这项研究强调，在晚年保持空间技能的关键可能不在于保留地图本身，而在于确保大脑拥有一个稳定的参考点，以使那张地图与现实世界保持对齐。