人类大脑的导航密码：科学家揭秘大脑如何防止我们迷路？

在《自然人类行为》杂志上发表的一项新研究中，来自伯明翰大学和慕尼黑路德维希马克西米利安大学的研究人员首次确定了人类大脑中用于空间定位和导航的内部神经罗盘的位置。

这项研究识别了大脑中精细调节的头部方向信号。这些结果与在啮齿动物中识别的神经代码相似，并对理解帕金森病和阿尔茨海默病等疾病有影响，这些疾病中的导航和定位能力常常受损。

测量人类在移动时的神经活动是具有挑战性的，因为大多数可用技术要求参与者尽可能保持静止。在这项研究中，研究人员通过使用移动EEG设备和运动捕捉技术克服了这一挑战。

研究的第一作者Benjamin J. Griffiths博士说：“追踪你前进的方向非常重要。即使在估计你在哪里以及你要朝哪个方向前进时出现小错误也可能是灾难性的。我们知道，鸟类、大鼠和蝙蝠等动物拥有让它们保持在正确路径上的神经回路，但我们对人类大脑如何在现实世界中管理这一点知之甚少。”

52名健康参与者参加了一系列的运动跟踪实验，同时通过头皮EEG记录了他们的大脑活动。这些实验使研究人员能够监测参与者在移动头部以根据不同计算机显示器上的提示进行定位时的大脑信号。

在另一项研究中，研究人员监测了10名因癫痫等疾病已经在接受颅内电极监测的参与者的信号。

所有任务都要求参与者移动他们的头部，有时只是他们的眼睛，而来自这些运动的大脑信号被从EEG帽记录，EEG帽测量来自头皮的信号，以及颅内EEG（iEEG），后者记录来自海马体和邻近区域的数据。

在考虑了EEG记录中的“混杂因素”后，例如肌肉运动或参与者在环境中的位置，研究人员能够展示一个精细调节的方向信号，该信号可以在参与者头部方向发生实际变化之前被检测到。

Griffiths博士补充说：“隔离这些信号使我们能够真正专注于大脑如何处理导航信息以及这些信号如何与视觉地标等其他线索一起工作。我们的方法为探索这些特征开辟了新的途径，对神经退行性疾病的研究甚至对改进机器人技术和人工智能中的导航技术都有影响。”

在未来的工作中，研究人员计划将他们的学习应用于研究大脑如何通过时间进行导航，以找出是否类似的神经活动负责记忆。

这项研究不仅为我们提供了关于大脑导航系统的新见解，而且强调了这些发现对于理解神经退行性疾病和改进导航技术的潜在应用。那么，您如何看待这项研究对神经科学领域的贡献？您认为这些发现将如何影响未来的导航技术和人工智能的发展？欢迎在评论区分享您的想法，与我们共同探讨大脑导航系统的奥秘。

参考资料：DOI： 10.1038/s41562-024-01872-1