【eLIFE】研究发现位置细胞编码运动路径而非目的地

海马中位置细胞(place cell)的发现为我们提供了一张认知地图 - ’cognitive map’，通过这个地图我们能很快地感知当前所处的位置信息。早期的实验研究表明，动物海马区place cell的活动状态与运动的目的地(destination)有关。对于不同的目的地，place cell的活动状态有着显著的差异。然而，近期的一篇研究指出，place cell的活动更多的是与动物所行进的路线(route)有关，与最终的目的地关系不大。该研究发表在最新一期的《eLIFE》杂志上，题目为《Place cells on a maze encode routes rather than destinations》。

该论文的研究团队来自英国，实验中所用动物是成年大鼠（8只）。实验时在maze中设计了四条不同的行进路线，如下图所示。先将老鼠放在一个固定点（start box），maze中有三个不同的目的地（centre box、left goal box和right goal box），分四条路线到达这三个目的地，具体见下图B。图C中显示了实验中要记录的四个不同区域。

对于目标centralgoal box，到达它有左和右两条路线。图D左边显示了，通过左、右两条路线达到目标时，place cell均有强烈的反应，说明该细胞的活动状态与运动目标有关，与运动路线无关；图D右边显示了，通过左边的路线到达目标时，place cell反应强烈，而通过右边的路线到达目标时，place cell的反应较低，说明该细胞的活动状态与运动路线有关，与运动目标无关；

实验中，对动物进行训练时加入了一些reward（食物），下图是具体训练过程中动物的表现。A和B中的数据显示了有reward和无reward时，老鼠训练的出错率，结果表明有reward时的出错率显著低于无reward时的情况。

图C-E中比较了不同目标时，老鼠的出错率，结果发现对于左和右的目标，出错率较低；而对于中间的目标，出错率较高，主要是因为该目标对应有两条路线，比单路线时的选择要复杂。

接下来，针对同一目标的情况，作者分别分析了左和右两条路线时place cell的活动情况。如下图所示，左上角是对应的老鼠编号、记录日期以及电极编号。第一行两幅图对应的是大鼠分别选择左路线和右路线到达中间目标区域过程中，place cell的活动情况，结果发现对于同一个目标，选择左、右两条路线时，place cell的活动频率完全不同，提示了place cell的活动与运动路线有密切的关系，与运动目标关系不大。第二行的两幅图是另外两只老鼠中place cell活动的记录情况，结果与之前一致。

对位置的准确感知是大脑海马区placecell群体的典型功能，然而动物是如何通过place cell的活动编码运动位置信息的至今仍没有完整的答案。本文中的这篇研究在大鼠上首次揭示了，place cell的活动与具体采取的运动路线有关，与最终的目的地关系不大。此结果为我们进一步认识place cell具体的功能特性提供了帮助。

（编译：中国传媒大学 脑科学与智能媒体研究院 汪雷）

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