Neuron | 深圳先进院王成团队合作揭示自我中心（主观）表征神经机制
by 管理员 | 2023-12-15
确定空间信息的表征机制是理解空间信息处理的核心任务之一，也为学习记忆中空间场景处理原则提供重要的启发。
12月14日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所王成研究员团队和南方科技大学生命科学学院陈小菁助理教授团队联合在Neuron杂志发表题为“Egocentric processing of items in spines, dendrites, and somas in the retrosplenial cortex” 的研究论文，首次报道了：1）自我中心神经元在突触层次信息传递过程中呈现功能聚类；2）不同场景募集独立群体的自我中心神经元。该研究对理解生物体如何编码处理空间信息，构建抽象的空间感知有重要启发。
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以自我中心（主观视角）为参考系的外部物体编码对于导航至关重要，因为大多数感官刺激在这一坐标系中表征（前后左右）。而人们广为熟知的位置细胞、网格细胞和头朝向细胞是以世界为中心编码（客观视角），涉及到类似于东西南北这样的坐标系。但是世界中心的编码是建立在自我中心编码的计算和转换之上的。虽然近期在围绕内侧颞叶导航和记忆系统的大脑区域中对自我中心表征已有初步报道，但关于自我中心编码如何处理相同或不同场景中的不同物体仍然所知甚少。例如，位置细胞在不同环境或行为场景中显示不同的位置场（重映射现象，remapping），这对于消除记忆的干扰，编码尽可能多的场景至关重要。对于自我中心编码来说，重新映射是一个挑战，因为我们周围的物体数量巨大，而世界中心编码在一个时刻只需要编码一个整体环境。
自我中心神经元在突触层次信息传递的功能聚类原则
王成研究员和陈小菁助理教授长期从事空间信息处理的神经机制的研究，前期的工作发现海马的主要输入脑区外侧内嗅皮层和内侧内嗅皮层分别采用自我中心（主观）和世界中心（客观）参考系编码空间信息，该成果在2018年发表于Science杂志。
为了进一步研究多场景多物体的自我中心编码机制，团队在旷场自由觅食导航任务、虚拟现实导航任务中使用了在体单/双光子显微镜技术，并记录和研究了细胞胞体、树突（dendrite）、和树突棘（spine）中的自我中心表征。树突棘的活动特征反映了突触前输入的功能属性，而树突的活动特性反应了突触后对输入进行整合的性质。结果揭示了树突中具有显著自我中心调谐的功能聚类，这表明可能存在专门的神经功能通道用于处理编码不同场景中物体的自我中心信息。
为了检验这些细胞是否还表征不同场景中的物体，作者又进一步比较了在两个任务中不同物体的自我中心编码，发现在截然不同的空间导航任务中，相互独立群体的神经元编码不同场景中的物体。即一个细胞属于自我中心边界细胞（编码旷场中的环境边界）和自我中心地标细胞（编码虚拟现实世界中的地标）的概率与两个维度独立编码的预期一致。这些发现支持自我中心表征采用labeled line编码的观点，即有专门的细胞群体专门处理不同场景中的不同物体，而不是分布式的群体编码。
不同场景募集独立群体的自我中心神经元
中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所助理研究员程宁博士，研究助理董奇琦，张真博士（博士后已出站）为共同第一作者，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所王成研究员和南方科技大学生命科学学院陈小菁助理教授为论文共同通讯作者。该研究是在国家自然科学基金面上项目、科技部脑计划重大专项、广东省自然科学基金项目、深圳市抑郁障碍精准诊疗重点实验室等资助下完成。
论文通讯作者王成（左三）与论文共同第一作者程宁（左一）、董奇琦（左二）