人类是怎么实现空间认知的？《自然》子刊研究有了新发现
人类是怎么实现空间认知的？《自然》子刊研究有了新发现
南方科技大学研究团队在《自然 Communications》上发表最新研究，揭示了海马体空间认知功能的发育机制。研究发现，早期位置细胞和晚期位置细胞在空间认知能力发育中发挥着不同作用，为理解大脑空间认知的"先天-后天"相互作用提供了关键证据。
空间认知是动物个体得以生存的一种重要能力，它帮助动物完成导航、记忆以及适应环境等关键任务。空间认知能力既依赖于先天的神经基础，也受到后天学习经验的深刻影响。
近日，南方科技大学生命科学学院神经生物学系陈小菁助理教授团队和中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所王成研究员团队合作，在学术期刊Nature Communications上发表题为“Early and late place cells during postnatal development of the hippocampus”的研究论文，揭示了海马体空间认知功能的发育机制，为探索大脑空间认知“先天-后天”相互作用提供了关键证据。
通过单光子钙成像技术，研究团队对自由移动的幼年大鼠海马体CA1脑区进行了从第17天至第28天的长期记录。与先前的研究结果一致，团队发现在发育早期就出现了编码空间信息的细胞，它被称为早期位置（Early place cells）。
作者在线性轨道和开放旷场这两种不同的环境下进行了测试，结果表明早期位置细胞在多个环境中都展现出较高的空间编码能力，并且它们的空间编码能力的高排序在跨天测试中保持一致。然而，与发育晚期和成年动物相比，早期位置细胞的位置场在跨天的稳定性上相对较弱。这一发现暗示早期位置细胞可能构成了初步认知地图的重要基础，为新生个体提供了先天的导航能力。
图片来源：123RF
随着发育，更多细胞发育成为位置细胞，这些细胞被称为晚期位置细胞。晚期位置细胞的空间编码能力在发育早期迅速增强，而早期位置细胞在发育早期的空间编码能力并没有显著提高。这一发现提示晚期位置细胞可能为个体在后天学习的过程中提供了环境适应的能力。
研究还观察到，随着发育，海马细胞集群的同步性增加，早期位置细胞更倾向于形成高度同步的细胞集群。这表明海马体空间认知能力的提高可能是细胞个体编码能力与细胞群体网络共同发育的结果。此外，通过高分辨率双光子显微成像技术，团队对海马体CA1脑区的深层和浅层神经元进行了精细的监测。结果显示，早期位置细胞在海马体CA1的深层和浅层都存在，但深层细胞的同步性显著高于浅层细胞。
总而言之，新研究揭示了早期位置细胞和晚期位置细胞的动态发育过程，为认识空间认知能力的发育提供了新的视角，为海马体功能发育过程中的“先天-后天”相互作用提供了关键证据。
南方科技大学博士研究生王晨悦、中国科学院深圳先进技术研究院助理研究员阳弘江博士为本论文的共同第一作者，陈小菁、王成为论文共同通讯作者。南方科技大学为论文第一单位。该研究得到了科技创新 2030 —“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金、广东省自然科学基金的资助。
本文原文来自南方科技大学