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告别“路盲”症

2019-11-17甜甜圈

发明与创新·中学生 2019年10期
关键词:六边形神经细胞路线

甜甜圈

你的身边一定有这样一位朋友:他经常找不着北,方位描述只懂得“左”或“右”,看不懂路牌或导航……这类“出了门就不知道自己在哪儿”的人通常被称为“路盲”。

与人类不同,大多数动物在确定方向、寻找路径方面表现优秀。早在1948年,美国加州大学的心理学家爱德华·托尔曼就观察到大鼠的寻路本领。大鼠在迷宫中寻找食物几乎不费吹灰之力。即使堵住原来的路径,或把它们移到一个新的起点,它们也能探索出新的路径,找到被藏起来的食物。此外,鹅、蟾蜍、蜘蛛等动物也都表现出类似的本领。

为什么人类的寻路本领远不及动物?

在人脑的海马体中有一种特殊的神经细胞——位置细胞,它通过各种感官接收外界的位置消息,并与其他的神经细胞一起为我们在大脑中绘制一幅“地图”。英国伦敦大学学院教授约翰·奥基夫最早发现动物和人脑中的位置细胞,并认定它们是构成大脑定位系统的关键细胞之一。

1971年,奥基夫在记录小鼠大脑内海马体单个神经细胞信号的过程中注意到,当小鼠位于房间内某一特定位置时,一部分神经细胞会被激活;当小鼠在房间内的其他位置时,另一部分细胞显示激活状态。被激活的细胞就是小鼠感知自身位置的位置细胞,它们并非简单地接收视觉信息,而是在构建小鼠辨识所在房间的“大脑地图”。

海马体会根据不同的环境产生大量地图,这些地图在动物所处不同环境时由大量神经细胞共同作用而形成。

另一种影响我们判断方位的是网格细胞,它在工作时放出的电形成网格状,是记忆空间形成的关键。

挪威科技大学教授爱德华·莫泽和同为该大学教授的他的妻子梅-布里特·莫泽通过实验发现了网格细胞的作用。当小鼠经过广阔和复杂的地形时,小鼠大脑临近海马体的内嗅皮层部位的神经细胞被激活。這些细胞会对特定的空间模式或环境产生反应,它们在整体上构成网格细胞。网格细胞组成一个坐标系统,就像人们绘制地图时以经线和纬线来划分不同方向和位置的坐标一样。

他们让小鼠在盒子中奔跑,并在计算机上以图形的方式显示它们的前进方向,结果形成了清晰的六边形网格形状,就像一个蜂巢。但盒子里并没有六边形存在,这一形状在小鼠的大脑内抽象地形成并叠加于环境中。这意味着小鼠可以通过网格细胞把空间分割为蜂巢那样的六边形,并把运动轨迹记录在蜂巢状的网格上。

网格细胞能判断自身头部对准的方向以及房间的边界位置,它们与位置细胞相互协调,构成一个完整的神经回路。这个回路系统形成了一个复杂而精细的定位体系,就是大脑中的定位系统。

虽然导致“路盲”的准确原因还有待更为详尽的研究,但大体上可以推出是大脑中的位置细胞和网格细胞功能减弱、细胞数量较少或细胞没有完全被激活,而出现了导航能力较差或无法导航等问题。

实际上,对周围环境的空间能力需要持续地锻炼和学习。学习看地图、学会独立思考,尝试接受复杂的任务,这些都对增强方向感有帮助。另外,在具体实践中可以通过以下方法找到目的地。

◆提前准备

在你动身去往某个自己从未去过的地方之前做一些准备:先在地图上设计一条路线,然后在头脑中将这条路线形象化,以便在脑海中形成一幅地图。或在地图上圈出自己要去的地方,以便需要查地图时能快速地找到它。

◆记住方向和路标

通常可以结合方向和指示性标识确定位置。例如,通过几个连续的指示性标识记住前进的方向,同时留意拐弯处的突出标识。

◆将视觉信息口头化

通过地图或卡片确定路线后,即将路线视觉化后,再默念一遍路线,就像在给别人指路一样:“在第一个路口向右拐,然后直走500米,接着在第三个路口向左拐……”还可以跟同行的人谈论所见到的景物,或将它们与以前的相关信息建立联系。

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