腦中“地圖”和“指南針”是兩套獨立系統
- 發佈時間：2015-05-25 01:30:47 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京5月24日電 （記者常麗君）如果有張地圖，你會知道自己在哪，但不知道朝哪個方向;如果有個指南針，你會知道朝哪個方向，但不知道自己在哪。從螞蟻、小鼠到人類，都是用這兩套資訊來確定自己在熟悉環境中的位置。但如果到了不熟悉的環境，它們會怎樣確定這些資訊呢？最近，美國賓夕法尼亞大學研究人員通過小鼠實驗證明，這兩個系統是獨立工作的。相關論文發表在最近的美國《國家科學院院刊》上。
物理學家組織網報道稱，新實驗是對以往“再定位”實驗的進一步拓展。早在1986年，賓夕法尼亞大學心理學家鄭肯（音譯）等人的再定位實驗顯示，小鼠是利用空間形狀來確定自己的位置，而不是其他資訊（如畫在墻上的條紋）。論文第一作者、該校心理學系研究生喬希瓦·朱利安説，早期研究只用了一個房間，等於小鼠已知自己在哪。實驗表明腦內“指南針”雖然管用，但不會告訴小鼠腦內地圖。
在新實驗中，研究人員訓練小鼠在兩個矩形房間找食物。兩個房間相同，但畫在北墻上的條紋標記一個是豎條紋，另一個是橫條紋。在豎條紋房間，食物總放在西北角，橫條紋的房間，食物總放在東北角。
論文合著者亞歷山大·克耐斯説：“小鼠要找到食物必須解決兩個問題：一是‘我在哪個房間？’二是‘我朝著哪個方向？’。理論上，墻上的條紋能告訴小鼠這兩個問題的答案，但實際上並非如此。”
如果小鼠有一個兼具地圖和指南針功能的再定位系統，就會每次都能利用條紋找到食物。然而它們犯了和過去實驗中相同的方向錯誤。在豎條紋房間，小鼠會猜測西北和東南兩個角落；在橫條紋房間，會猜東北和西南兩個角落。這表明墻上的條紋只提供地圖功能，告訴小鼠它在哪個房間，而房間的幾何形狀提供了“指南針”功能，告訴它是朝著哪個方向。
“弄清楚自己在哪和朝著哪個方向，這是兩個獨立的系統。”心理係教授拉塞爾·埃普斯坦説，“有些線索只能影響其中之一。因為小鼠在不同房間選擇了不同角落，它們能用墻上的條紋來確定自己在哪個房間，但條紋墻不能告訴它們朝哪個方向。”
研究人員表示，今後的研究還將收集小鼠腦中“位置細胞”的直接記錄。“位置細胞”和相應的“網格細胞”共同構成了大腦定位系統的基礎。
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