大脑的内部目标图为动物提供了一个指南针，帮助它们导航到所需的位置
学分:马克斯·普朗克大脑研究所/ J
库尔 包括啮齿动物和人类在内的动物可以依靠大脑内部的认知地图导航到所需的位置
虽然之前的研究已经确定了专门的神经元，可以帮助我们识别自己在空间中的位置和方向，但大脑是否能够处理对未来目标位置的精确估计，一直是一个长期存在的问题
法兰克福马克斯·普朗克大脑研究所的科学家们现在发现了一种空间目标的神经代码，证明了大脑的目标图的存在，它在空间和时间上将我们引向一个遥远的目的地
内部罗盘 为了完成一个简单的日常琐事，比如计划一次去当地超市的旅行，当你还在家的时候，你需要在脑海中想象超市，这样你的大脑就可以为即将到来的旅程计算出最佳路线
但是大脑的空间地图如何同时代表空间中的两个位置——你的家可以被你的大部分感官感知到，而超市位于你的感官感知范围之外？神经科学家在过去的50年里一直在努力解决这个问题
“自1971年约翰·奥基夫及其同事获得诺贝尔奖发现位置细胞以来，空间导航研究主要集中在神经元的特性上，这些神经元被调谐到动物的瞬时位置或方向，”领导这项发表在《自然》杂志上的新研究的马克斯·普朗克大脑研究所研究组组长伊藤博史说
过去几十年的研究让我们更好地了解了如何跟踪我们在太空中的位置和方向
然而，目标估计的证据——空间导航的另一个基本方面——到目前为止几乎完全缺失
“我们目前的工作解决了这个难题，表明未来的目标被表示为一种神经活动模式，类似于以前访问目标位置(例如
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超市)
例如，当动物访问空间中的特定位置时，会观察到特定的神经活动模式
然而，我们发现，这种活动模式可能仅仅在动物决定将同一地点作为导航目标时重新出现，而不管动物实际位于何处”，伊藤说
“我们设计了一个任务，老鼠需要导航到一个提供奖励的偏远地方
伊藤实验室的博士后、这项新研究的第一作者劳纳克·巴苏解释说:“值得注意的是，奖励位置不断变化，这确保了老鼠不断更新它的目标位置。”
作为代表未来目标的候选大脑区域，科学家们将注意力集中在前额叶皮质的一个分区域——眶额皮质(OFC ),它被认为参与决策，但在空间导航方面仍相对未被探索
破译未来目标的神经密码 为了研究OFC的神经模式，研究人员同时测量了数百个神经元的活动
“我们通过使用定制的3D打印记录设备实现了这一点，该设备可以在老鼠的大脑中插入多达60根超薄导线(称为四极管)
这些设备使我们能够监控OFC神经活动模式，从老鼠将要开始它们的旅程，直到它们到达目标位置
在统计解码技术的帮助下，我们证实了这些模式有着显著的相似性，证明了未来的目标在整个航行期间都体现在OFC。”
OFC神经元的扰动导致导航误差 在这一发现的推动下，巴苏和同事们询问OFC神经元的活动是否会对动物的目的地产生因果影响
为此，他们通过在旅程开始时使用脉冲激光干扰了OFC神经元的活动
巴苏回忆说:“我最惊讶的是，这只几乎完美地完成了导航任务的老鼠，突然受到干扰，无知地走过一个正确的目标，并前往一个不正确的位置。”
“一旦扰动停止，这种导航错误是可逆的，这表明损伤不是由于目标记忆的普遍丧失
" “我们的工作指向大脑中的一个平行内部地图系统，该系统更侧重于表示目的地，而不是动物在导航过程中经过的短暂位置
因此，有趣的是，大脑使用多个地图系统，不仅跟踪自我的现在状态，还跟踪未来状态，这很可能是支持我们精确和灵活导航能力的神经基础”，伊藤总结道
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