脑科学 | 发现大脑中的社交细胞

来源:澳门威利斯人官方网站 时间:2018-01-17浏览:32

在上一周的推送中,我们为您介绍了大脑中的伙伴定位细胞,这些位于小鼠海马背侧CA1的细胞可以表征同一个空间内另一只小鼠的位置信息,让我们不得不感叹大脑定位系统之精妙。然而,我们并不清楚这些细胞能否表征非动物体的位置信息,如果可以的话,它们对于动物和非动物的表征又是否存在差异?

其实,在同一期的Science上,还刊登了一篇来自以色列Weizmann科学研究所神经科学研究团队的文章Social place-cells in the bat hippocampus,这篇文章着重探讨了CA1中的位置细胞对动物和非动物体的位置表征差异。

该研究的实验对象是蝙蝠,实验空间是一个2.3×2.69×2.56立方米的飞行屋,飞行屋中有3个落脚点(起始点start,降落点A和降落点B)。为了研究蝙蝠对同类和其他物体的空间位置表征,飞行屋中有两只蝙蝠,一只是“示范蝙蝠(demonstrator)”,另一只是“观察蝙蝠(observer)”。

 

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在实验过程中,“示范蝙蝠”从起始点起飞,飞行到降落点A或降落点B,再返回到起始点,12秒后,“观察蝙蝠”起飞,并追随“示范蝙蝠”的轨迹,降落到A或者B,再返回到起始点。

 

 

在实验过程中,研究者实时的记录了“观察蝙蝠”(self)海马体中背侧CA1的细胞活动,同样再该区域发现了表征“示范蝙蝠”(demo)空间位置的“伙伴位置细胞”。

 

 

如果在飞行屋中放置一些移动的人造物体,并让“观察蝙蝠”观察这些物体的运动轨迹,又会有怎样的发现呢?

接下来,研究者又设计了两组实验,一组实验的飞行物体是橄榄球,蝙蝠在观察到橄榄球的移动后,追随橄榄球的轨迹飞行。另一组实验的飞行物体是骰子,蝙蝠在观察到骰子的移动后,依然在起始点不动。这两组实验模拟了蝙蝠对带信息的物体(informative object)如橄榄球和不带信息的物体(noninformative object)如骰子的空间位置编码情况。

 

 

通过分析“观察蝙蝠”的神经电活动,研究者发现蝙蝠大脑的背侧CA1中存在对非动物体的空间位置编码细胞。

 

 

尽管如此,蝙蝠的大脑对“同类”和“物体”的空间位置编码还是有诸多差异的。比如说,对“同类”的位置编码更加精细,对不同飞行方向的“同类”的空间位置编码是不同的。

 

 

另外,不同编码属性的细胞的位置也不尽相同,编码“自身”位置的细胞主要位于CA1的近端,编码“同类”位置的细胞主要位于CA1的远端,而编码“非动物体”的细胞则在近端和远端都有。

 

 

蝙蝠是一种社交性动物,对“同类”和“非动物体”的空间位置不同的编码方式表明它们对移动体的空间位置编码并不是一种感知层面的编码,而是与移动对象社交属性相关的认知层面的编码。

这个研究为大脑的社交对象定位研究提供了新的思路,也引出了诸多与社交定位相关的问题,如大脑如何表征多个动物的空间位置,这些表征是否与动物的性别有关等。我们期待神经科学家的探索和解答。

 

参考文献:

David B. Omer, Shir R. Maimon, Liora Las, Nachum Ulanovsky Social place-cells in the bat hippocampus. Science, 2018

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