2020年6月2日，《Cerebral Cortex》在线刊发了窝窝视频网、麦戈文脑科学研究所纳家勇治研究员课题组的论文“Medial prefrontal cortex represents the object-based cognitive map when remembering an egocentric target location”。
在一个我们熟知的空间环境中，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，我们把它称为“认知地图”(Tolman 1948)。以往研究已经发现了一些组成认知地图必要空间元素的神经表征，例如内侧颞叶的位置细胞和方向细胞对自我位置和自我面朝方向的表征（O'Keefe and Dostrovsky 1971；Vass and Epstein 2013）。然而一张认知地图由多种空间元素构成，一个完整空间的神经表征还有待探索，同时，同一张认知地图可以被用来完成不同的空间任务，例如定位自己的位置和定位一个物体的位置，大脑如何在不同任务下使用认知地图也同样有待验证。
为了回答这些问题，我们设计了一个基于3D游戏引擎的全新空间记忆任务(Fig. 1a)。每个任务试次中，被试以第一人称视角向3个卡通玩偶行走并停在玩偶中间（walking period）。其中，3个玩偶独特的相对空间位置被定义为地图(Fig. 1b)。而后，被试需使用认知地图信息在面朝方向变化后定位自己的位置(facing period)，以及定位一个物体的位置(targeting period)。表征相似度分析发现，当定位自己位置时，认知地图由内侧颞叶的海马表征，而当定位物体位置时，认知地图被内侧前额叶表征(Fig. 2)。该结果首次为基于多个物体（例如人类）构成的认知地图神经表征的存在提供了实验证据，为后续的空间认知研究提供了方向（例如基于移动物体认知地图形成的神经机制）。
Fig.1 (a)空间记忆任务。被试在每个试次经历3个阶段：walking阶段，被试朝向3个卡通玩偶行走最终停在玩偶之间的圆形木板上；facing阶段，屏幕上呈现一个玩偶，提示被试所面朝的方向发生变化，且当前面朝该玩偶；targeting阶段，另一个玩偶的照片在屏幕上呈现，被试需定位该玩偶相对于自身的方向，并稍后做出选择。（b）每一张地图被定义为3个玩偶独特的相对空间位置。(c)对于每一张地图，被试将经历从4个不同的方向走向3个玩偶。虽然地图是相同的，经历的空间刺激不同。
Fig.2 在定位自己位置和定位物体位置空间要求下的认知地图神经表征。
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该课题由国家自然科学基金委资助完成。纳家勇治研究员为本文通讯作者，窝窝视频网博士生张博为论文的第一作者。
参考文献
Tolman, E. C. (1948). Cognitive maps in man and animals. Psychol Rev, 55, 189-208.
O'Keefe, J., & Dostrovsky, J. (1971). The hippocampus as a spatial map: preliminary evidence from unit activity in the freely-moving rat. Brain research.
Vass, L. K., & Epstein, R. A. (2013). Abstract representations of location and facing direction in the human brain. Journal of Neuroscience, 33(14), 6133-6142.
2020-06-12