4月13日，北京大学IDG麦戈文脑科学研究所、心理与认知科学学院纳家勇治研究员，在PI交流会上分享了他在猕猴和人类的空间表征脑机制上的研究进展，并同与会PI进行了交流与探讨。

　PI交流会现场

　　纳家勇治研究员首先介绍了空间表征中的一些重要概念。其一是，人们对空间的表征包括自我中心(egocentric)和非自我中心(allocentric)的两套坐标体系，人们的语义记忆和知识一般存储在非自我中心的坐标系中，但在回忆时会以自我中心的方式呈现。其二是，在表征动物所在空间方位的位置细胞之外(place cell; O’Keefe & Dostrovsky, 1971)，另有多种表征空间的细胞，如在灵长类动物中发现的表征眼睛所看方位的视角细胞(view cell; Rolls, 1989)。

　　众多研究通过比较不同条件下(如面孔和地标物, Epstein & Kanwisher, 1998)大脑活动的差异来定位存在位置选择性的脑区，在这些研究的基础上，研究者们提出了what-where双通路加工等理论，认为大脑平行加工物体和空间信息。这两类信息继而分别传入鼻周皮质-外侧内嗅皮质(PRC-LEA)、旁海马皮层-内侧内嗅皮质(PHC-MEA)，汇聚在海马区域进行信息整合(Eichenbaum, Yonelinas & Ranganath, 2007)。

　　纳家勇治研究员作报告

　　纳家勇治研究员指出，当人们识别场景中客体的位置时，进行了非自我中心的位置表征(Chen & Naya, 2021)。为了考察客体位置表征的大脑机制，他们记录了执行客体-位置保持任务中猕猴内侧颞叶的神经活动(图1左)。猕猴需保持编码阶段中呈现样本的内容和位置信息，并作出反应：若线索和编码样本相同，则点触样本位置，不然则点触中央注视点。他们在猕猴的海马、旁海马皮质，以及被认为参与客体加工的鼻周皮质和腹侧视觉TE区发现了对特定空间位置反应的位置选择神经元(Chen & Naya, 2020a, 图1右)。

　　图1

　　他介绍道，为考察客体位置信号的来源，课题组设计了中央注视和外周注视两种实验条件(图2左)，考察通过直接凝视获得物体位置信息，或通过视网膜位置获得物体位置信息时猕猴的神经元表征差异(Chen & Naya, 2020b)。电生理数据显示：在空间不变的物体信号外，颞叶区域自动表征了指定受试者观看位置的大规模背景信息(图2右)，注视位置起着重要的影响。

　　图2

　　基于以上结果，他认为MTL可能表征较大范围、视角中心的背景信息。经由凝视获得的视网膜信息在视觉V4区域分离为客体和背景信息。腹侧通路中，客体信息进入TE和PRC，背景信息也进入下一步的加工并进入PHC区，两种信息可能从PRC开始结合，并最终在HPC整合。背侧通路可能通过PHC加工凝视之间的关系。

　　接下来，纳家勇治研究员介绍了实验室在人类空间表征上的研究。在我们熟知的环境中，当我们回忆一个物体位置时，往往需要同时回忆包括自己和其他空间元素在内的整个空间环境，我们将其称为“认知地图”(Tolman, 1948)。在考察空间位置时，猕猴实验大多探究特定位置上神经元的活动，但若不考虑客体内部的结构，三个客体便可以定义空间。实验室设计了一个基于3D游戏引擎的空间记忆任务，任务中，被试以第一人称视角向3个卡通人物行走，并停留在人物中间。每个试次中，三个卡通人物独特的相对空间任务被定义为“地图”。而后，被试需要运用认知地图信息定位自己的位置与客体相对于自己的方位(实验任务如图3左)。表征相似性分析结果显示：在定位自己的位置时，PRC表征客体信息，PHC表征第一人称看到的三个小人的位置排布(图3右)，HPC表征认知地图；在定位客体相对于自己的方位时，内侧前额叶表征认知地图(Zhang & Naya, 2020)。定位自我位置阶段PRC和PHC的数据支持了前文所述的客体信息加工和凝视间加工。

　　图3

　　纳家勇治实验室进一步考察了自我中心坐标系下被试对空间的表征。他们利用fMRI和MEG方法定位了编码视野内和视野外空间的神经网络(实验范式如图4左)。实验数据显示：相较于定位视野外物体，大脑frontalparietal网络在定位视野内物体时展现出了更强的活动；而定位视野外物体时，脑MTL-parietal网络表现出了更强的活动；MTL-parietal网络的活动增强信号集中在targeting阶段开始后的0.25-0.37s时间段，frontalparietal网络活动的增强信号集中在相对较迟的0.67-0.85s时间段(图4右)。顶叶皮层可能通过与额叶皮层的耦合表征身体周围的整个空间，而MTL表征身体后部的空间。

　　图4

　　研讨会上，线上线下参会PI围绕如何进一步研究空间表征的脑机制，展开了热烈讨论，相互交流在动物和人类影像学实验中遇到的问题和研究心得，并期待未来实验室之间的进一步合作。

　　北京大学IDG麦戈文脑科学研究所PI交流会每月定期举行，旨在促进研究所各实验室之间的学术交流，加强跨学科研究深度合作。