在一个《楚门秀》的实验室小鼠版本中，哈佛医学院的研究人员为一篇新论文构建了一个小世界。一个高出地面 20 英寸、宽八英寸的平台位于中央，上面覆盖着老鼠的垫料。周围是高大的 LED 屏幕，屏幕上空白，直到一侧或另一侧闪过一条白色、令人迷失方向的条纹。
研究人员正在寻找小鼠中的头部方向细胞，它们在人类、昆虫、动物和鱼类的大脑中充当内在指南针。虽然不是真正的磁罗盘，但这种神经罗盘是一个相对的罗盘，它根据地标而不是地球磁场来导航。在人类身上，它跨越了几个不同的脑区，包括前背侧丘脑，这是小鼠研究中针对的区域。
内在指南针
所有神经罗盘都包含具有首选放电方向的脑细胞，这意味着当头部指向特定方向时，它们会持续放电并释放神经递质。但它们怎么知道什么时候会发生这种情况？
首先，根据《海马体》杂志上的一篇论文，有来自眼睛的视觉数据。其次，大脑依赖于跟踪肢体位置的本体感觉。
第三，罗盘会考虑重要的前庭系统（内耳），它利用充满液体的管道来估计头部位置。
黑暗中的老鼠
在小鼠研究中，研究人员识别出了覆盖所有 360 度的罗盘细胞，并注意到它们的功能存在一些奇怪之处。
例如，一个旋转的视觉线索，一个在屏幕上移动的线索，对小鼠有着特殊的吸引力。大约两分钟后，移动的线索劫持了它们的大脑罗盘，并压倒了其他类型的输入，包括小鼠自身的运动。
当处于黑暗中时，小鼠的罗盘会四处游荡，有时是漫无目的的，有时是受到之前线索影响的模式。由于缺乏地标，小鼠会保留旧地标的痕迹，使它们更容易被唤醒。
除了基本的罗盘功能外，研究人员还检测到了一层额外的网络活动，他们称之为“增益”，这有助于系统快速变化并梳理冲突的地标。
寻找方向
人脑维护着身体位置的地图，并利用包括视觉、听觉、前庭系统和本体感觉在内的多种感觉来实现这一点。这就是我们能够环顾房间、闭上眼睛、迈出五步而不会撞到任何东西的原因。
内在指南针对于这些“位置”和“网格”细胞至关重要，并提供有关人类指向方向的实时信息。由于我们生活在一个三维世界中，大脑还必须跟踪一个垂直轴，而 2018 年的一项研究发现，这似乎发生在被称为后扣带皮层的脑区。
但我们如何绘制这些地图呢？科学家们长期以来一直在想，观察是否足够，是否只需凝视风景，或者是否必须亲自行走。2022 年，一项研究得出结论，老鼠可以通过观察朋友来学习笼子的结构。
