大脑在黑暗中是如何导航的？虚拟现实提供了一些见解

研究人员正在运用虚拟现实技术来探究人类大脑的导航模式。

范德堡大学的研究人员最近发现人类大脑很可能有一个内部导航系统，可以帮助大脑在黑暗中建立方向感。在进行了一系列发表在Current Biology上的虚拟现实实验之后，研究人员就能测试人类是否具有网格细胞系统抑或是大脑的一部分，可以在没有听觉或视觉提示的情况下导航，而这一点是在之前的研究中从许多其他哺乳动物身上就发现的。

由范德堡大学心理学教授Timothy McNamara进行的该项实验是建立在之前的实验之上，追溯到20世纪70年代。四十年前，英国科学家John O’Keefe就发现一只老鼠在箱子里不管走到哪，海马区内有一种特殊的神经元都能被激活，John O’Keefe称之为“定位细胞”。他发现老鼠走的地方不同，就会有不同的定位细胞被激活，这表明空间导航系统排除了其他的感官。

在2005年，挪威科学家Edvard和May-Britt Moser进一步阐述了这一研究，发现定位细胞只是一个更加复杂的细胞网的一部分，其构成了空间记忆的基础并帮助我们导航。他们称之为网格系统，其位于大脑底部被称作内嗅皮层（EC）的地方，充当海马和大脑新皮层之间的主要接口。

Mosers他们把老鼠从小箱子里挪到了大箱子里又做了一系列实验，发现EC里的神经细胞并不只是激活单个地方而是多个地方。当老鼠在箱子里乱闯的时候，这些区域的被激活的神经细胞呈网格状图案，因此而得名。

McNamara和他的团队决定把这些实验进一步发展去测试人脑中类似的一个网格系统的存在。在他们的实验基础上，Mosers改变了围墙大小，研究人员使用虚拟现实技术来改变人类对象的围墙尺寸。他们发现围墙变大的时候网格间距就变大，反之则变小。由于单个网格细胞无法自己识别出具体位置，德克萨斯大学的Ila Fiete在几年前发现某些网格细胞模式可能会转换为不同的空间位置。

McNamara采用Fiete的模式在对人类进行了类似的实验，并使用了沉浸式虚拟现实技术看人类是非具有一个类似的网格细胞体系。虚拟现实通过不同大小的围墙来引导参与者，其中会要求他们走到一系列由彩色的灯柱代表的，单独出现的标记处，但是一旦碰到它们就会消失不见。然后研究人员遮住参与者的视线并让他们再一次找到第一个标记，接着他们会记录离实际位置的距离是多少。在一开始的几轮实验中围墙的大小维持不变，但在后面的试验中，围墙的尺寸增加了40%。

“在大多数情况下，参与者甚至都没注意到围墙的大小发生了变化，”McNamara在最近的一次新闻发布会中说道。“但是当它变化的时候，他们停下的位置跟围墙大小不变的时候相比明显离目标更远了。在围墙变大的时候他们未能抵达目标，但是在围墙变小的时候他们又冲出了目标。”

尽管参与者有时未抵达目标有时又冲出目标，令人惊讶的是他们偏离目标的范围与Fiete之前的研究是一致的，当时预测引导老鼠的网格细胞系统是根据最初的围墙大小确定的。

“我们还不能断言人类是用一个网格细胞系统来导航的，”McNamara说。“但是我们可以说，如果人类使用的是一个不同的系统，那么这个系统也有着相同的运行方式。”

VIA medicaldaily