Functional dissociation of place and spatial view codes in primate hippocampus
这项研究表明，灵长类动物的海马体包含截然不同且共存的位置细胞、视图细胞和结合细胞群体，通过展示在灵长类动物中存在以往因方法学和任务相关因素而被忽视的、稳健的类啮齿动物位置编码，从而解决了关于物种差异的争论。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
想象一下你的大脑是一个超级先进的 GPS，但它不仅仅是告诉你“你在这里”，它还在试图弄清楚当你在这里时，你究竟在看什么。几十年来，科学家们一直在争论不同动物的这个 GPS 是如何工作的。在老鼠身上，这个系统似乎完全是关于“位置”的。如果一只老鼠走到迷宫中的某个特定地点，一小群脑细胞就会像路灯一样亮起，发出信号说：“我们现在是在主街和榆树街的拐角处！”这就是著名的“位置细胞”。但当科学家观察猴子和人类时，故事似乎变得不同了。因为灵长类动物拥有惊人的眼睛并且热爱环顾四周，许多研究人员认为我们大脑的 GPS 实际上是一个“视觉细胞”。在这种观点中，大脑并不关心你的脚在哪里，它只关心你的眼睛在看什么。如果你站在原地看着一棵树，即使你是在向它走去，产生反应的细胞也和你在那里时一样。这引发了一场大辩论：老鼠和猴子使用的是完全不同的地图，还是猴子的脑信号仅仅是把它的“位置”信号隐藏在了所有的注视行为之后？
这篇论文就像是一个侦探故事，通过建造一个更好的“大脑相机”最终解开了这个谜团。由 Inah Lee 和 Joonyeol Lee 领导的研究人员想要看看猴子是否真的拥有那些经典的“位置细胞”，或者它们是否只是伪装成“视觉细胞”的身份。为了做到这一点，他们不仅观察猴子行走，还把两只恒河猴放入了一个虚拟现实视频游戏中。猴子坐在椅子上，保持头部不动，使用操纵杆在两个完全不同的世界中沿一条长直轨道向前移动：一个是郁郁葱葱的森林，一个是繁忙的城市。在途中，它们必须停下来挑选正确的物体以获得水奖励，这迫使它们必须密切关注周围的环境。科学家们记录了海马体（大脑的记忆和导航中心）中单个神经元的电火花，同时精确追踪了猴子眼睛注视的具体位置。
这里有一个转折：科学家们使用了一种高级数学技巧（广义线性模型）来分离“我在哪里”的信号和“我看到了什么”的信号。在此之前，很难将两者区分开来，因为当你沿着轨道行走时，你的位置和你的视野通常会同时改变。但通过用数学手段将两者解构，他们发现了一些令人惊讶的事实。猴子的大脑不仅仅是其中一种，它更像是一个繁忙的城市，拥有三种不同的“社区”。
首先，他们发现了位置细胞。这些是我们在老鼠身上熟知的那种经典“位置细胞”。大约 42% 的研究神经元表现得就像这些细胞。无论猴子在看什么，只要它处于轨道上的特定位置，这些细胞就会放电。这些细胞是非常稳定的，这意味着每当猴子跑过这条轨道时，它们都会在同一个位置放电。它们还表现出“重映射”现象，就像当猴子从森林切换到城市时，改变了社区的街道名称一样。如果一个细胞在森林环境下是在“轨道的起点”放电，那么在城市环境下它可能会在“轨道的终点”放电。这证明了猴子的大脑拥有一个坚实的、基于位置的地图，就像老鼠一样。
第二，他们发现了视觉细胞。这些细胞占据了约 50% 的神经元。这些细胞并不关心猴子的身体在哪里，它们只会在猴子的眼睛注视虚拟世界的特定部分时放电。如果猴子看向左侧的一棵树，这些细胞就会亮起，即使猴子正站在轨道的中间。这些细胞擅长绘制视觉世界的地图，创造出一幅关于猴子所见之物的稳定图像。
第三，也是最有趣的一点，他们发现了结合细胞。这些是“多任务处理者”，占了 25% 的比例。这些细胞是混合体，只有当猴子处于特定位置且注视着特定视图时才会放电。它们将“在哪里”和“是什么”结合成了一个单一的、复杂的信号。
论文指出，长期以来，科学家们之所以错过了猴子身上的“位置细胞”，是因为他们观察得不够仔细，没有将“位置”与“视觉”分离开来。并不是猴子没有位置细胞，而是以往研究中的任务和环境可能让“视觉”信号变得过于响亮，从而淹没了“位置”信号。通过使用一个丰富的、细节丰富的虚拟现实游戏以及一个可以隔离这两个信号的数学模型，研究人员表明，灵长类动物的海马体实际上是一个混合系统。它既持有一个关于你在哪里的稳固地图，也持有一个关于你看到了什么的清晰图像，还有一个将两者结合在一起的特殊细胞群。因此，下次当你走在街上并认出一栋建筑时，你的大脑正在同时进行这两件事：它既知道你的脚在哪里，也知道你的眼睛在看什么。这场辩论不在于哪一个是正确的，而在于大脑如何利用两者来在我们复杂的世界上进行导航。
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