每到一個新地方開啟手機導航
但，“路痴”在原地轉圈，
東南西北到底哪個方向才是北？
……
愛迷路是每一個“路痴”的痛，似乎有些人天生就缺乏方向感，但有的人記路不費吹灰之力，所以人到底是如何產生方向感的呢？
在一項新的研究中，來自加拿大麥吉爾大學和美國德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員透過用最新的大腦成像技術跟蹤神經活動，對大腦中給我們帶來方向感的部分有了新的認識。
這些發現針對大腦如何在不斷變化的環境中定位，甚至還揭示了諸如痴呆症之類的讓人感到迷失和困惑的退行性疾病可能出錯的過程。相關研究結果於2023年3月22日線上發表在Nature期刊上，論文標題為“Population dynamics of head-direction neurons during drift and reorientation”。
論文共同通訊作者、麥吉爾大學精神病學副教授Mark Brandon說，“神經科學研究在過去十年中見證了一場技術革命，使我們能夠提出並回答幾年前只能夢想的問題。”
讀取大腦的內部指南針
為了瞭解視覺資訊如何影響大腦的內部指南針，這些作者將小鼠暴露在一個迷失方向的虛擬世界，同時記錄大腦的神經活動。他們利用神經元記錄技術的最新進展，以前所未有的精度記錄了大腦的內部指南針。
這種精確解碼小鼠頭部方向的能力，使得這些作者能夠探索構成大腦內部指南針的頭方向細胞（Head-Direction cell）如何支援大腦在不斷變化的環境中重新定位的能力。具體來說，他們發現了一種稱之為“網路增益”的現象，這使大腦的內部指南針在小鼠迷失方向後能夠重新定位。
論文共同通訊作者、麥吉爾大學的Zaki Ajabi說，“就好像大腦有一種機制可以實施‘重置按鈕’，允許在混亂的情況下迅速重新確定它的內部指南針的方向。”
雖然這項研究中的小鼠被暴露在非自然的視覺體驗中，但是這些作者認為，這樣的場景已經與現代人類的經驗有關，特別是隨著虛擬現實技術的迅速傳播。Ajabi補充說，這些發現“可能最終解釋了虛擬現實系統如何能夠輕易地控制我們的方向感”。
圖片來自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05813-2。
這些研究結果啟發了作者開發新的模型，以更好地理解其基本機制。論文共同作者、德克薩斯大學奧斯汀分校助理教授Xue-Xin Wei說，“這項新研究是一個很好的例子，說明實驗和計算方法一起可以推進我們對驅動行為的大腦活動的理解”。
退行性疾病
這些發現對阿爾茨海默病也有重大影響。Brandon說，“阿爾茨海默病最初自我報告的認知症狀之一是人們變得迷失方向和迷路，甚至在熟悉的環境中。”
這些作者預計，更好的理解大腦內部指南針和導航系統如何工作，這將會對阿爾茨海默病的早期檢測和治療評估有更好的幫助。
參考資料：
Zaki Ajabi et al. Population dynamics of head-direction neurons during drift and reorientation. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05813-2.
來自： 生物谷