我們的內建導航！發現海馬迴中的不同時間細胞群的關鍵作用

海馬迴 ( hippocampus ) 是脊椎動物大腦中的一個主要區域，在導航、記憶和學習的編碼中發揮關鍵作用。雖然許多神經科學已對這個腦區的功能與組織進行研究，但仍有很多東西有待發現。

過去的研究一致確定了海馬迴中的細胞群，一般稱為時間細胞 ( time cells ) ，它們形成時間的序列，這對在不同環境中導航 ( navigation ) 和情景記憶 ( episodic memory )-即回憶過去事件的能力非常重要。這些細胞產生時間序列的能力現在已被廣泛記錄，但它們是否代表前後串聯的體驗，或代表時間本身仍有待探討。

來自耶路撒冷希伯來大學( Hebrew university ) 的研究人員最近發現，不同的海馬細胞群為自己和周圍環境中的其他人編碼時間的方式不同。他們的研究結果發表在《Nature Neuroscience》雜誌上。

以適應力強的埃及果蝠進行實驗，發現兩種不同類型的時間細胞

研究團隊表示：由於任何社會行為都需要至少兩個不同個體在空間和時間上進行協調，而且從之前的研究中已經知道海馬迴中存在時間細胞（即相對於自我事件而言，會調整到特定時刻的細胞）在海馬迴中尋找其他人時間的徵象似乎是合理的。因此，團隊在埃及果蝠 ( Egyptian fruit bats ) 身上進行了實驗，他們是一種高度群居的動物，能在不同環境中游刃有餘，常在非洲、中東、地中海和印度地區出沒。

為了研究不同時間細胞的作用，研究人員設計了一項新的觀察學習任務。在這項任務中，兩隻分別為觀察蝙蝠和示範蝙蝠，由觀察者看示範者的飛行，並記住它的飛行目標。在示範蝙蝠返回起點後，觀察蝙蝠被教導模仿他的同伴，並飛向相同目標以獲得獎勵。

研究團隊用微型無線設備記錄觀察蝙蝠海馬迴的神經活動。為了記錄時間細胞，他們觀察了與觀察記錄蝙蝠著陸時刻，稱為經典時間細胞（classical time-cells）與另一隻蝙蝠著陸時刻，即社交時間細胞（social time-cells）相關的海馬迴神經元活動。蝙蝠海馬迴 CA1 中的時間細胞形成了兩個不同的種群，當蝙蝠懸掛在不同位置時，一群時間細胞會產生不同的時間序列。團隊將兩種海馬時間細胞類型稱為「前後脈絡 ( contextual ) 」和「單純 (pure) 」時間細胞。兩者都可以代表自己的時間，也可以代表社交環境中其他人的時間。研究人員還發現了「社交時間細胞」編碼的時間序列可與對方的著陸點對齊，這些細胞可以成為自我與他人在社交行為中的空間和時間協調。

研究結果表明有兩種不同類型的時間細胞存在，每一種都使用不同的時間碼。「前後脈絡」時間單元可以代表同一環境中的空間和時間，且支持情景記憶；而「單純」時間單元僅對經過的時間進行編碼。最後，研究人員對「社會 ( social ) 」時間細胞進行觀察，這是哺乳動物大腦中的一群細胞，它們為動物周圍的同齡人和其他人創造時間表徵。

研究有助釐清大腦如何對特定事件、感知時間並與他人協調

整體來說，這些發現為海馬迴的複雜組織提供了新的思路，例如人類大腦如何編碼過去的特定事件、感知間隔時間並支持自己與他人之間的協調。這項研究結果有助於最近越來越多的證據表明海馬迴系統可以編碼空間以外的層面，這一證據在當前的海馬迴路計算模型中沒有得到很好的反映，這或許可以在未來的研究中獲得解決。研究團隊現在正計劃研究海馬迴如何將空間編碼與其他編碼整合，如社會編碼 (social coding) 就是其中之一。

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參考資料：
1. https://www.nature.com/articles/s41593-022-01226-y