諾貝爾獎得主夫婦Nature預卜先知你的行為

　　有沒有可能通過接入大腦中的信號來弄清楚你下一步將去到哪里？挪威科技大學(NTNU)的研究人員Hiroshi Ito現在給出了肯定的答案。在本周的《自然》（Nature）雜志上，Ito描述了這種情況是如何發生的。

　　Ito和他的導師、2014年諾貝爾獎得主夫婦May-Britt、Edvard Moser以及同事們選取了一條特異的信號通路，想弄清楚其是否是使得動物能夠編碼它們的計劃從一個地方到達另一個地方的定位機制。他們的研究證實，從內側前額葉皮質經由丘腦核到達海馬的這一信號通路確實完成了這項工作（延伸閱讀：諾貝爾獎得主，Moser夫婦是何許人 ）。

　　預測行為的代碼

　　研究人員設計了一項研究來幫助他們更好地了解這一信號通路的作用機制。他們訓練大鼠在一個連續的T形迷宮中以一種交錯的方式跑動。

　　Ito說：“我們了解到特定神經元不同的放電強度可以精確地預測動物將會選擇的軌道。”

　　當大鼠在迷宮中跑動時，研究人員對前額皮質、丘腦和海馬進行了電生理記錄。研究人員分析了大鼠在迷宮干道上，必須在即將出現交叉口處做出向左走或是向右行的決定時神經元的活動。

　　決策信號通路

　　研究人員知道有一些信號通路從前額皮質經過丘腦到達海馬的CA1區域，但卻與海馬中緊靠CA1的CA3區域沒有聯系。鑒于此，研究人員首先查看了一下他們是否可以檢測出兩個區域之間的編碼差異，兩個區域反映了小鼠隨后將會選擇的軌道。他們發現存在明顯的差異。相比于CA3，CA1顯示出更多為即將到來的選擇編寫的代碼。

　　可以根據放電的強度而非放電的細胞類型或位置來看到這種編碼。要想理解這種情況的發生機制，可以想象一下合唱隊所有的成員都唱著同一首歌，但在不同的表演過程中在這首歌的同一個段落處不同的聲音更大聲一些。歌詞、曲調和唱歌的人都一樣，但每個聲音的音量發生變化就可以改變這場表演。由于研究人員熟知“這一合唱隊”，他們尋找了指揮，發現其存在于前額皮質中。

　　研究人員知道了軌道選擇的編碼可能存在于CA1中。Kavli研究所的研究人員證實，相似的編碼存在于丘腦連結核(NR)，以及內側前額葉(mPFC) 前扣帶回(AC)和前邊緣皮層(PC)中。研究人員繼續查明了信號出現于哪里，測試了這一mPFC-NR信號通路的貢獻。他們確定了沒有來自mPFC通過NR的輸入信號，CA1也會丟失為即將到來軌道選擇編寫的代碼。他們通過采用兩種不同的方法來阻斷NR中的信號傳導證實了這一點。這表明這種編碼需要mPFC和NR，就像合唱隊需要指揮一樣。

　　May-Britt Moser教授說：“打算移動到目的位置，我們需要的不止是一張我們的位置地圖。我們還必須要知道我們此刻在哪里，以及想去到哪里。看起來參與導航的細胞利用了一些內部和外部的信號來準確地定位精確的位置，在發電模式之上有一個差異性放電強度編碼包含了關于下一步行動的信息。” Moser解釋說，這種強度模式似乎受到前額皮質的指導，前額皮質已知是靈長類動物中負責制定決策和執行能力的大腦區域。

　　Moser說：“我們認為這些結果共同表明了一條主管預測活動的新信號通路，這對于動物做出行動選擇去到地圖上的目的位置至關重要。這一數據還提供了證據，證實了丘腦在大腦皮層區域之間長距離的通訊中所起的作用。”