【腦客中國】王亮：神經(jīng)振蕩在人類空間記憶和恐懼習得中的作用機制

謝謝主持人的介紹，非常榮幸能夠參與腦客中國這個腦科學活動中，成為第三十一位講者。今天給大家?guī)淼念}目是神經(jīng)振蕩在人類空間記憶和恐懼習得中的作用機制，內(nèi)容主要是我們這幾年開展的一些工作。

01研究基礎

我們?nèi)四X是由非常多的神經(jīng)元所組成，每個神經(jīng)元之間通過軸突相連構成了一個非常龐大的神經(jīng)網(wǎng)絡，神經(jīng)元之間的傳導通常是利用動作電位。

復雜的行為往往需要一群神經(jīng)元集群的放電來支撐，這群神經(jīng)元集群的放電會導致我們細胞膜的膜電位發(fā)生一些改變，有時是興奮的，有時是抑制的。如左下圖所示，對應的膜電位就是興奮會升高、抑制會降低。

所以在一群神經(jīng)元集群周圍通過放電會形成了不同節(jié)律的震蕩。如右下圖所示，根據(jù)震蕩的周期，將它們命名為Delta、Theta、Alpha等以及更高頻的一些震蕩。很多的技術手段都可以記錄這些信號，包括頭皮腦電這些單電機的信號。

在大腦研究中，研究尺度的跨度是非常大的，上面這個軸可以看到，從最左邊的一米到最右邊的納米。宏觀尺度一般使用功能磁共振、腦電圖等設備，研究的尺度是厘米、毫米級的；微觀尺度是利用顯微成像、光學成像等技術基礎，可以看到一些疏通肌，甚至突觸形態(tài)的改變，它的尺度就是微米級和納米級的；還有介觀尺度，這個尺度基本上就是探討神經(jīng)元水平，包括神經(jīng)元群水平的一些特性，它的尺度基本上在毫米和微米級的。我們所感興趣的就是在中間這個介觀尺度上的一些神經(jīng)活動的特征。

02空間導航行為

今天給大家主要介紹一下人的兩個功能性功能的特點。首先是導航行為，導航行為是跨物種、具有非常強保守性的，不管是動物覓食還是我們?nèi)巳粘Ｉ钪械耐ㄇ谛袨?，都涉及到導航行為的?guī)劃。比方說這個圖上展示的從A點到B點有兩條不同的路線，在不熟悉場景的情況下，我們會選擇不一定是最優(yōu)的路線，但是當我們對環(huán)境非常熟悉的情況下，我們會選擇從起點到終點最佳的路線，這條最佳路線不一定是距離最短，但一定是效率最高的。比如高峰期的情況下，我們會選擇避開最短路線，可能會選擇一條稍微長一點但是通行時間比較短的路線。

在整個導航規(guī)劃過程中，我們發(fā)現(xiàn)有很多的信息大腦需要處理，包括它的位置、朝向、距離等信息，這些外界的刺激會在我們大腦中進行整合，因此我們會根據(jù)所接收到的信息規(guī)劃我們的路線選擇。

關于空間導航行為的研究歷史實際上已經(jīng)很長了，上世紀五十年代，Tolman就在動物上進行了相關研究。左圖就可以看到，用s表示起點，reward表示終點，將齒類動物放在起點。一開始它不知道哪條路可以過去，所以它從起點出來之后，他可能會搜索一些路線，發(fā)現(xiàn)了這樣一條路線——先上去，然后左拐再直行、最后右拐到達reward。

當小鼠學會這么一個行為后，它會獲得起點和reward地點之間的相對位置關系，再通過關閉之前路線的最初管道，開啟諸多不同方向上的管道，小鼠會根據(jù)它之前在大腦內(nèi)所形成的起點和reward地點的相對位置關系從這新開的這些管道中選擇一條最短的到達reward地點。

這個行為引發(fā)了Tolman的思考。他認為小鼠可能在大腦內(nèi)已經(jīng)形成了一種地圖，那么這個地圖刻畫出了起點到終點之間的這種位置關系，他將它稱為connection map，也就是我們說的認知地圖。

注：上述內(nèi)容在征得王亮老師同意后，在不改變原意的情況下進行的部分文字整理。觀看完整視頻內(nèi)容請掃描下方二維碼或點擊閱讀原文觀看。

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