倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，大腦網(wǎng)格細(xì)胞的導(dǎo)航模式會根據(jù)環(huán)境形狀發(fā)生改變。也就是說，之前人們普遍接受的網(wǎng)格模式并不是大腦GPS系統(tǒng)測量距離的通用度量衡。這項研究發(fā)表在二月十一日的Nature雜志上。

大腦的網(wǎng)格細(xì)胞能夠通過周期性激發(fā)建立網(wǎng)格模式，形成局部環(huán)境的內(nèi)部地圖，為動物提供導(dǎo)航。迄今為止，人們一直認(rèn)為網(wǎng)格模式都是六邊形，為大腦提供均勻間隔以便測量距離?，F(xiàn)在，這項新研究顛覆了這個理論。研究顯示，為了匹配局部環(huán)境的幾何形狀，網(wǎng)格模式會發(fā)生扭曲，改變網(wǎng)格之間的距離。

“網(wǎng)格細(xì)胞生成的網(wǎng)格模式可以視為大腦測量距離的一把尺，我們發(fā)現(xiàn)這把尺可以根據(jù)外部環(huán)境的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行彎曲和拉伸，”文章的第一作者Dr Julija Krupic說。

研究人員讓41只大鼠在圓形、方形或梯形環(huán)境中自由覓食，同時檢測它們大腦內(nèi)嗅皮層生成的網(wǎng)格模式。研究顯示，網(wǎng)格模式是依據(jù)環(huán)境形狀生成的，高度極化的梯形環(huán)境會打破六邊形網(wǎng)格模式。

隨后，研究人員開始探索網(wǎng)格模式發(fā)生改變的原因。他們發(fā)現(xiàn)，這種改變與視覺地標(biāo)、材質(zhì)和氣味、大鼠的行為改變（速度或定向移動）無關(guān)，真正起主要影響的是環(huán)境的幾何結(jié)構(gòu)。

“環(huán)境邊界對網(wǎng)格模式的重要影響以及網(wǎng)格細(xì)胞的這種活動，讓我們頗感很意外。我們還發(fā)現(xiàn)，內(nèi)嗅皮層中解剖學(xué)相近的網(wǎng)格細(xì)胞，會做出一致性的應(yīng)答。我們打算用這些新信息，改良之前的計算模型，幫助人們理解網(wǎng)格細(xì)胞的行為以及網(wǎng)格模式的形成機(jī)制，”文章的另一位第一作者Dr Marius Bauza說。

這篇文章的資深作者是2014年諾貝爾生理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎獲得者之一John OKeefe教授，他指出：“我們已經(jīng)知道，大腦GPS系統(tǒng)中的其他細(xì)胞（比如位置細(xì)胞和邊界細(xì)胞）受到環(huán)境幾何結(jié)構(gòu)的影響?，F(xiàn)在我們看到網(wǎng)格細(xì)胞也是如此。有可能網(wǎng)格模式并不是大腦的尺子，而是發(fā)揮其他的作用。當(dāng)然，它們也可能還是在測量梯形中的距離。既然網(wǎng)格形狀會發(fā)生扭曲，那么可能大腦在極端幾何環(huán)境中是以不同的方式感知距離的。我們下一步打算探明，網(wǎng)格模式為何要根據(jù)環(huán)境發(fā)生改變，這對網(wǎng)格細(xì)胞的導(dǎo)航作用又有什么意義。”