科技日報記者 雍黎 通訊員 曾理
頭方向細胞被認為是“大腦內部的指南針”，但人們對頭方向細胞的編碼機制知之甚少。4月19日，記者從陸軍軍醫大學新橋醫院獲悉，該院神經外科張生家教授團隊的最新研究成果“軀體感覺皮層中窄調諧的頭方向和頭部角速度細胞”，近日在國際頂級學術期刊《尖端科學》（《Advanced Science》）在線發表，首次在單細胞水平上揭示了窄調諧頭方向細胞的神經編碼機制。
據了解，經典的空間導航系統由海馬的位置細胞與內嗅皮層的網格細胞、頭方向細胞和邊界細胞等構成，該理論認為海馬-內嗅皮層是介導大腦空間導航系統的唯一中樞, 但是張生家團隊前期研究發現，軀體感覺新皮層單個腦區中同時存在與海馬-內嗅皮層神經網絡中類似的多種空間導航細胞，組成了一套全新且完整的空間導航系統，拓展了經典的空間導航理論，相關研究成果于2021年發表在《細胞研究》（《Cell Research》）上。
此次發表的論文是在前期研究上的延伸和拓展，該研究探索經典大腦空間導航系統海馬體外的新腦區，在軀體感覺皮層中發現了頭方向細胞以及頭部角速度細胞；同時鑒定出這種大腦高精度指南針細胞是由快速簇狀放電的抑制性神經元編碼，這一新發現拓展了頭方向細胞只由興奮性神經元編碼的傳統觀點，也突破了抑制性神經元編碼外部感覺刺激的選擇性通常較弱的經典理論，首次在單細胞水平上揭示了窄調諧頭方向細胞的神經編碼機制。
“大腦的空間導航系統與神經退行性疾病密切相關。例如，在老年癡呆癥早期，大腦空間定位系統最先受到損傷，其中網格細胞最早出現凋亡及放電異常，導致患者認知功能出現障礙，找不到回家的路。”張生家教授介紹，他們進行的這項研究在經典海馬體介導的空間導航系統之外首次發現軀體感覺皮層全新的空間導航系統，不僅擴展了傳統空間導航系統的理論、賦予了軀體感覺皮層除編碼觸覺、痛覺、溫度和本體感受以外的新功能，還對神經退行性疾病的研究和治療提供了潛在的新靶向腦區。未來通過基因治療的方法可以靶向修復受損的網格細胞來延緩和干預老年癡呆癥。
此外，軀體感覺皮層中新型的空間編碼原理可以啟發類腦智能研究借鑒軀體感覺皮層中神經環路的空間編碼和記憶機制，來開發出更強健、優化和節能的類腦導航系統。
營業執照公示信息