新研究精確定位人腦“神經(jīng)羅盤”
張夢然
發(fā)表在最新一期《自然·人類行為》雜志上的一項(xiàng)研究稱，英國伯明翰大學(xué)和德國慕尼黑大學(xué)研究人員首次精確定位大腦內(nèi)部“神經(jīng)羅盤”的位置，人類正是利用該“羅盤”在空間中自我定位并在環(huán)境中實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。
該研究確定了大腦內(nèi)精細(xì)調(diào)節(jié)頭部方向的信號(hào)，研究結(jié)果與在嚙齒類動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)編碼相當(dāng)。這對(duì)于理解帕金森病和阿爾茨海默病等具有重要意義，這些疾病往往損害患者的導(dǎo)航和定向能力。
測量人類移動(dòng)時(shí)的神經(jīng)活動(dòng)具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)榇蠖鄶?shù)現(xiàn)有技術(shù)都要求參與者盡可能保持靜止。在新研究中，團(tuán)隊(duì)使用移動(dòng)腦電圖設(shè)備和動(dòng)作捕捉技術(shù)，解決了測量移動(dòng)中人類神經(jīng)活動(dòng)的難題。
52名健康受試者參與了一系列運(yùn)動(dòng)跟蹤實(shí)驗(yàn)，同時(shí)通過頭皮腦電圖記錄其大腦活動(dòng)。當(dāng)受試者按照電腦顯示器上的提示移動(dòng)頭部時(shí)，研究人員能夠監(jiān)測到他們的大腦信號(hào)。在另一項(xiàng)研究中，研究人員監(jiān)測了10名受試者的信號(hào)，這些受試者已植入顱內(nèi)電極以監(jiān)測與癲癇等疾病相關(guān)的電生理信號(hào)。
所有任務(wù)都會(huì)讓受試者移動(dòng)頭部或眼睛。這些運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的大腦信號(hào)，再通過腦電圖帽（測量頭皮信號(hào)）以及顱內(nèi)腦電圖（可能記錄來自海馬體和鄰近區(qū)域的腦部數(shù)據(jù)）進(jìn)行記錄。
研究人員隨后能成功識(shí)別出微調(diào)的方向信號(hào)，該信號(hào)可在受試者頭部方向發(fā)生物理變化之前被檢測到。
分離這些信號(hào)使研究人員能真正關(guān)注大腦如何處理導(dǎo)航信息，以及此類信號(hào)如何與視覺地標(biāo)等其他線索協(xié)同工作。該方法為探索以上特性開辟了新途徑，也為神經(jīng)退行性疾病的研究，以及改善機(jī)器人和人工智能的導(dǎo)航技術(shù)提供了新思路。
