来源：iNature

位置细胞，网格细胞，边界细胞和头部方向细胞的空间选择性激发是构成以海马-肠内复合体为中心的典型空间导航系统的基本构建块。虽然可以在整个大脑中找到头部方向细胞，但是海马结构外部的空间调节通常与其他表示形式（例如奖励）无关或不相关。尽管尚不清楚空间选择性的确切机制，但各种研究表明，感觉输入（尤其是视觉）会严重调节海马-肠胃内回路的空间表示。

2021年1月18日，陆军军医大学张生家团队（龙晓阳为第一作者）在Cell Research在线发表题为“A novel somatosensory spatial navigation system outside the hippocampal formation”的研究论文，该研究从觅食大鼠的主要体感皮层中进行了记录。令我们惊讶的是，该研究能够检测到与海马-肠胃网络中报道的空间选择性激发模式完全互补的模式，即位置细胞，头部方向细胞，边界细胞，网格细胞等。这些新近确定的体感空间细胞在海马结构外部形成空间图，并支持以下假设：位置信息会调节体感皮质中的身体表示。

总而言之，该研究首次发现了在躯体感觉皮层中存在有各种表征空间特征信息的神经元，这些细胞与之前在海马 - 内嗅皮层系统中发现的经典空间定位细胞有类似的放电规律。同时，深入研究躯体感觉皮层编码空间认知和记忆的算法机制，也将对脑机交互等交叉领域学科提供重要的启发意义。

2014年诺贝尔生理学或医学奖授予拥有美国和英国国籍的科学家John O' Keefe以及两位挪威科学家May-Britt Moser和Edvard Moser，以表彰他们发现大脑定位系统细胞的研究。

诺贝尔奖评选委员会在声明中说：“我们如何知道自己在哪里？我们如何从一个地方到另一个地方？我们如何在大脑中储存信息，以便下一次能够找到相同的路径？”今年获奖者的研究成就展示了较高认知功能的细胞基础。他们发现了大脑的定位系统，即“内部的GPS”，从而使人类能够在空间中定位自我。

1971年，O' Keefe发现了这种定位系统的第一个组成部分。他研究发现，老鼠在房间的某个特定位置时，其大脑海马区的一些神经细胞总是处于激活状态，而老鼠移动到房间其他位置时，其他神经细胞则被激活。O' Keefe总结出，这些“位置细胞”在大脑中形成了关于房间的“地图”。

30多年后，Moser夫妇于2005年发现了大脑定位系统的另一关键构成——“网格细胞”。这种细胞能形成坐标系，可以精确定位和寻找路径。他们随后的研究还展示出，这些“网格细胞”是如何确定位置并导航的。

从最初发现位置细胞至今的四十多年间，神经科学领域一致认为，大脑内关于空间导航的系统主要存于海马和内嗅皮层两个脑区。最初在海马中发现了位置细胞，边界细胞，网格细胞。与海马-肠胃回路中特定位置的空间细胞不同，头部方向细胞分布在从间脑到丘脑，纹状体和皮质区域的区域。

在海马-肠胃系统中空间选择性的确切生理机制仍不完全了解。任一区域的病变均会严重影响，但不会破坏另一区域的空间选择性活动，提示空间导航并不需要海马和内嗅皮层的参与，大脑中可能存在一个尚未发现的 GPS。过去的研究表明，视觉提示的操纵，嗅觉等都会影响海马体细胞的活动。

基于躯体感觉应该在塑造海马旁空间活动的感觉输入中起主要作用的假设，理论上空间呈现对于人体表征至关重要，该研究试图确定主要体感皮层（S1）的空间选择性活动。值得注意的是，该研究能够检测到S1内海马-肠胃系统报告的所有空间细胞类型。该研究显示在这种新发现的体感空间表示系统中，这些空间细胞类型在稳定性和对环境操纵的响应方面具有与其海马旁类似物相似的特性。

总而言之，该研究首次发现了在躯体感觉皮层中存在有各种表征空间特征信息的神经元，这些细胞与之前在海马 - 内嗅皮层系统中发现的经典空间定位细胞有类似的放电规律。同时，深入研究躯体感觉皮层编码空间认知和记忆的算法机制，也将对脑机交互等交叉领域学科提供重要的启发意义。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41422-020-00448-8

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2014/summary/

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