通过使用最新的脑成像技术跟踪神经活动，科学家们对大脑中赋予我们方向感的部分有了新的认识。这些发现揭示了大脑如何在不断变化的环境中定位自己——甚至是退化性疾病(如痴呆症)可能出错的过程，这些疾病会让人们感到迷茫和困惑。

“在过去十年中，神经科学研究见证了一场技术革命，使我们能够提出和回答几年前只能梦想的问题，”麦吉尔大学精神病学副教授兼道格拉斯研究中心研究员马克布兰登说，他与前麦吉尔大学学生、现哈佛大学博士后研究员 Zaki Ajabi 共同领导了这项研究。

阅读大脑的内部指南针

为了解视觉信息如何影响大脑的内部罗盘，研究人员将老鼠暴露在一个令人迷惑的虚拟世界中，同时记录大脑的神经活动。该团队使用神经元记录技术的最新进展，以前所未有的精度记录了大脑的内部罗盘。

这种准确解码动物内部头部方向的能力使研究人员能够探索构成大脑内部罗盘的头部方向细胞如何支持大脑在不断变化的环境中重新定位自己的能力。具体来说，研究小组发现了一种他们称之为“网络增益”的现象，这种现象允许大脑的内部罗盘在小鼠迷失方向后重新定向。

Ajabi 说：“就好像大脑有一个机制来实现一个‘重置按钮’，允许在混乱的情况下快速重新定位其内部指南针。”

尽管这项研究中的动物暴露在不自然的视觉体验中，但作者认为，这种场景已经与现代人类体验相关，尤其是随着虚拟现实技术的迅速传播。这些发现“可能最终会解释虚拟现实系统如何轻松控制我们的方向感，”Ajabi 补充道。

结果激发了研究团队开发新模型以更好地理解潜在机制。“这项工作是一个很好的例子，说明实验方法和计算方法如何结合起来可以促进我们对驱动行为的大脑活动的理解，”合著者、德克萨斯大学奥斯汀分校的计算神经科学家和助理教授 Xue-Xin Wei 说。