于乃功 苑云鹤 李 倜 蒋晓军 罗子维

对空间环境进行有效的认知是动物赖以生存的重要能力.Tolman的三迷宫导航实验揭示动物的导航行为依靠被称为认知地图的内在环境表达,这种表达反映了环境中显著路标之间的相互联系[1].

损毁实验研究表明,海马结构是环境认知和情节性记忆产生的关键脑区[2],损毁了海马体[3]、内嗅皮层[4]或后下托[5]的老鼠均不能完成Morris水迷宫导航任务.对海马结构不同区域的细胞进行放电记录表明海马结构中存在着一系列与空间环境认知相关的细胞.存在于CA区(海马角,海马区的一部分)的位置细胞只在空间特定位置放电,是构成认知地图的基础机制[6−8];后下托中的头朝向细胞只在以我为中心特定的头方向上放电,是对动物头朝向的表征,而位于丘脑核背侧的头朝向细胞的放电率还受到当前头部的瞬时转速的影响[9−10].

先前的研究模型[11]仅采用头朝向细胞和位置细胞构建任意尺度空间关系的认知地图,这种对单个头朝向细胞和位置细胞活动的离散表达,不足以支持从一个位置到另一个位置的导航行为.行为学研究表明,动物能够利用自运动线索保持相对于环境重要位置(例如巢穴)的矢量关系,并将空间中的各个位点的信息进行计算和整合,使这种矢量关系不断得到更新,这一过程被称为路径积分[12].内嗅皮层浅皮层中的网格细胞[13−14]被认为是大脑内部的路径积分器[2].

网格细胞在空间六边……