2021年1月12日

人脑如何跟踪位置

乍看上去

  • 研究人员破译了人脑如何在物理空间中导航并在现实情况下跟踪其他人。
  • 无论人们是在房间里还是在看别人,大脑的模式都是相似的,这表明这种模式在人们对自己以及我们自己的意识中起着一定的作用。
背包和耳机在房间里走来走去的人 科学家使用一个特殊的背包来研究人的大脑如何在太空中导航并追踪他人的位置。 加州大学洛杉矶分校Suthana实验室

人们每天在穿越世界的过程中都应对许多挑战,有时甚至没有意识到所做的努力。对小鼠和其他动物的研究发现,大脑的内侧颞叶(MTL)可以控制太空航行。但是,迄今为止的研究还无法衡量人们在运动过程中MTL的活动,以查看是否存在相同的过程。

在一项新的研究中,由加利福尼亚大学洛杉矶分校的Nanthia Suthana博士领导的研究人员与五名癫痫患者合作。以前所有的人都在大脑中植入了专门的电极,以帮助控制癫痫发作。

研究小组设计了一种特殊的背包和头戴式耳机,可以与参与者的植入物进行无线通信。该设备可以测量休息和运动期间的大脑活动,以及眼睛的运动,心律和呼吸。该系统允许研究人员将行为与实时神经记录同步。

参与者-两个女人和三个男人-在一个小而方形的房间里进行一些挑战时戴着设备。他们首先在明显的壁挂式标牌之间导航,然后在房间中寻找隐藏的目标位置。

后来,参与者坐在角落​​里的椅子上,看着另一个志愿者在房间里导航。当他们看到对方到达隐藏目标时,要求他们按一下按钮。

这项研究部分由美国国立卫生研究院(NIH)的“大脑计划”(BRAIN Initiative)通过国家神经疾病和中风研究所(NINDS)资助。结果于2020年12月23日发布于 性质.

在积极寻找隐藏的目标时,参与者的MTL中的大脑活动会根据他们与房间墙壁的距离而变化。这表明了空间物理边界的“心理图”。

房间的热图,边缘附近为红色区域,中间区域为蓝色一个热图,从上到下的角度说明了在一个空的方形房间区域内大脑活动的过程,当对象搜索一个隐藏点时。 加州大学洛杉矶分校Suthana实验室

出乎意料的是,当参与者看着其他人执行相同的任务时,研究人员看到了相同的脑电波变化。当他们或其他人靠近墙壁时,大脑活动增强,这在称为theta节律的低频神经活动波中最为明显。

无论人们站着不动还是在边界附近移动,这些大脑活动模式都是相同的。他们也不受参与者前进方向的影响。这些发现表明,这种大脑活动专门代表了某人(无论是自己还是他人)在物理空间中的位置。

Suthana说:“我们的研究结果支持我们的大脑可以利用这些波动模式将自己置于其他人的鞋子中的想法。” “结果为帮助我们了解大脑如何控制导航以及可能的其他社交互动打开了一扇门。”

研究人员正在计划进一步的工作,以观察这种大脑活动如何在更复杂的社交场景中发挥作用。他们还向其他研究人员提供了背包和其他设备,供以后的研究中使用。

相关链接

参考文献: 自我和其他人的位置编码的边界锚定神经机制。 Stangl M,Topalovic U,Inman CS,Hiller S,Villaroman D,Aghajan ZM,Christov-Moore L,Hasulak NR,Rao VR,Halpern CH,Eliashiv D,Fried I,Suthana N. 性质。 2020年12月23日。doi:10.1038 / s41586-020-03073-y。在线印刷。 PMID:33361808。

资金: 美国国立卫生研究院国家神经疾病与中风研究所(NINDS);麦克奈特基金会; W. M. Keck基金会。