在《自然人類行爲》雜志上發表的一項新研究中，來自伯明翰大學和慕尼黑路德維希馬克西米利安大學的研究人員首次確定了人類大腦中用于空間定位和導航的內部神經羅盤的位置。

這項研究識別了大腦中精細調節的頭部方向信號。這些結果與在齧齒動物中識別的神經代碼相似，並對理解帕金森病和阿爾茨海默病等疾病有影響，這些疾病中的導航和定位能力常常受損。

測量人類在移動時的神經活動是具有挑戰性的，因爲大多數可用技術要求參與者盡可能保持靜止。在這項研究中，研究人員通過使用移動EEG設備和運動捕捉技術克服了這一挑戰。

研究的第一作者Benjamin J. Griffiths博士說：“追蹤你前進的方向非常重要。即使在估計你在哪裏以及你要朝哪個方向前進時出現小錯誤也可能是災難性的。我們知道，鳥類、大鼠和蝙蝠等動物擁有讓它們保持在正確路徑上的神經回路，但我們對人類大腦如何在現實世界中管理這一點知之甚少。”

52名健康參與者參加了一系列的運動跟蹤實驗，同時通過頭皮EEG記錄了他們的大腦活動。這些實驗使研究人員能夠監測參與者在移動頭部以根據不同計算機顯示器上的提示進行定位時的大腦信號。

在另一項研究中，研究人員監測了10名因癫痫等疾病已經在接受顱內電極監測的參與者的信號。

所有任務都要求參與者移動他們的頭部，有時只是他們的眼睛，而來自這些運動的大腦信號被從EEG帽記錄，EEG帽測量來自頭皮的信號，以及顱內EEG（iEEG），後者記錄來自海馬體和鄰近區域的數據。

在考慮了EEG記錄中的“混雜因素”後，例如肌肉運動或參與者在環境中的位置，研究人員能夠展示一個精細調節的方向信號，該信號可以在參與者頭部方向發生實際變化之前被檢測到。

Griffiths博士補充說：“隔離這些信號使我們能夠真正專注于大腦如何處理導航信息以及這些信號如何與視覺地標等其他線索一起工作。我們的方法爲探索這些特征開辟了新的途徑，對神經退行性疾病的研究甚至對改進機器人技術和人工智能中的導航技術都有影響。”

在未來的工作中，研究人員計劃將他們的學習應用于研究大腦如何通過時間進行導航，以找出是否類似的神經活動負責記憶。

這項研究不僅爲我們提供了關于大腦導航系統的新見解，而且強調了這些發現對于理解神經退行性疾病和改進導航技術的潛在應用。那麽，您如何看待這項研究對神經科學領域的貢獻？您認爲這些發現將如何影響未來的導航技術和人工智能的發展？歡迎在評論區分享您的想法，與我們共同探討大腦導航系統的奧秘。

參考資料：DOI： 10.1038/s41562-024-01872-1