海馬迴發現全新神經編碼機制：精準測量移動距離

科學家們最近揭示了一種先前未被識別的大腦追蹤移動距離的機制。這種機制依賴於神經元電活動的漸進式變化，被稱為路徑積分（path integration）。此過程至關重要，因為它的功能障礙經常在阿茲海默症等疾病的早期階段顯現，導致患者出現方向感喪失的困擾。

位於佛羅里達州朱庇特市的馬克斯普朗克神經科學研究所（MPFI）研究團隊在實驗中，訓練小鼠在一個缺乏外部視覺線索的虛擬環境中移動。這要求這些動物必須完全依賴自身的運動感覺來準確估算已行走的距離。在這項研究中，研究生 Rafael Heldmann 與資深作者、研究小組負責人王雪（Xue Wang）共同記錄了海馬迴中數千個神經元的電訊號。海馬迴是已知擁有「位置細胞」的關鍵腦區。

數據分析結果顯示，大多數神經元並非編碼特定的空間位置或時間點，而是展現出兩種截然相反的、與行進距離直接相關的遞增活動模式。其中一組神經元群體在小鼠開始移動時，其放電頻率處於高位，並隨著移動的增加而平穩下降；而另一組則呈現出相反的動態，其活動強度隨著路徑的延伸而逐漸增強。這兩種遞增活動構成了雙相編碼：快速的初始變化標誌著運動的啟動，隨後較為緩慢的斜率則用於累積所行走的距離。

此機制的關鍵性得到了進一步的驗證。當研究人員運用光遺傳學技術干擾這些神經迴路的功能時，小鼠判斷距離的準確性隨即出現了混亂。發表於2025年底的相關文獻進一步闡明了細胞組成：表達生長抑素（SST）的抑制性神經元影響了第一組遞增神經元，而表達小白蛋白（PV）的抑制性神經元則調控了第二組。

深入理解空間導航背後的機制具有根本性的意義，因為路徑積分功能的減弱往往是診斷阿茲海默症時最早出現的生物標記之一。作為馬克斯普朗克學會於北美地區設立的第一且唯一的機構，馬克斯普朗克佛羅里達研究所持續致力於探索神經迴路的結構與功能。該團隊未來的研究重點將放在剖析這些遞增模式的生成過程，這或許能為我們如何將當下的經驗轉化為持久記憶提供更為全面的解釋。