Vectorial representation of spatial goals in the hippocampus of bats
论文作者：Sarel, A. , Finkelstein, A. , Las, L. , & Ulanovsky, N.
期刊：Science（2017）
导航是一种让个体达到目标位置的能力，对人类和动物的生存来说是至关重要的，过去许多研究集中在动物自身位置和方向的神经表征上，然而空间目标在脑中如何进行编码仍不清楚。
一种可能的机制是通过激活从动物的当前位置到目标位置的一系列位置细胞来表示空间目标。另一种机制是依赖对空间目标的向量表示，即编码目标的方向和距离，这一机制在理论上和对各物种的行为研究中都有提出过；然而，到目前为止还没有脑神经方面的数据对其进行支持。
因此，本实验通过对沿复杂轨迹向空间目标飞行的埃及果蝠的海马CA1区神经的活动状况进行分析，给第二种机制提供脑神经方面的证据。
介绍当前研究的目的、实验结果、（讨论）
实验一：在一个房间中，Ayelet Sarel和同事训练埃及果蝠通过复杂的飞行模式到达某个特定地点（被定义为目的地），果蝠能在这里进食和休息。在果蝠完成这一作业的同时，一个无线电生理装置记录了它们海马CA1区309个神经元的活动状况。实验一结果显示：在记录的神经元中，发现约有19%的神经元起着“调谐器”的作用，它们的活动会根据蝙蝠朝着其目标飞行途径的角度方向变化。
然而在现实生活中，动物在进行导航时，常常会出现看不见目标的情况，这意味着对目标导航需要记忆的参与，因此开展了实验二。
在实验二中，研究者给目标物蒙上了一个不透明的帘子，该帘子可阻断视觉、回声定位和嗅觉。实验二发现，有相当大比例的细胞（43/158 或 27%）对隐藏目的地表现出了明显的定向调谐，表明在对目标进行导航的过程中确实有记忆的参与。
接着进行了实验三，实验三在实验二的基础上改变了目标的位置，将目标的位置移到了房间的中间，实验二和三目标位置如下图所示：（图中黑点为目标物的位置）
实验三的结果显示：在43个对隐藏目的地表现出了明显的定向调谐的细胞中，有27个（63%）在目标不存在时失去了这种调谐，而且大多数目标-方向细胞（74个目标中的60个，即81%）只显著调谐到两个目标中的一个，要么是实验二中隐藏的目标，要么是实验三中的中心目标，表明目标方向细胞的定向调谐作用在很大程度上具有目标的特异性，再一次证实果蝠对目标进行导航的过程中确实有记忆的参与。
以上都是对目标-方向细胞的研究，但动物除了知道目标的方向之外，还可以知道到目标的距离大小。研究人员还发现了一个负责目的地距离计算的神经元亚组。这些目标-距离神经元细胞中的大多数会在蝙蝠接近目标，一般为0-2米的短途距离时呈现最大程度的放电状态。
在进行数据分析时，对目标距离调谐细胞与目标方向调谐细胞之间的关系进行研究，发现对路径距离进行更强调谐的神经元也对目标方向进行更强调谐，表明两者之间存在显著的相关性。
总结
综上可知，本研究发现了一个向目标方向进行角调谐的神经元亚群，其中许多神经元被调谐到一个统一的目标，表明神经元对目标方向的表示是基于记忆的。 同时还发现细胞在编码到目标的距离时，通常会与目标方向结合，将目标方向和目标距离信号构成空间目标的矢量表示。本研究是第一个发现埃及果蝠海马体内存在着一种新型的基于矢量的目标导航神经元机制。
本文介绍的研究：Sarel, A. , Finkelstein, A. , Las, L. , & Ulanovsky, N. . (2017). Vectorial representation of spatial goals in the hippocampus of bats. Science, 355(6321), 176-180.
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