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一项新的研究中
，来自美国霍华德-休斯医学研究所的研究职员指出一个多区域的大脑回路使得幼年斑马鱼能够追踪它们在那里
，它们一经去过那里
，以及在流离失所后怎样回到它们原来的位置
。这一研究效果剖析了幼年斑马鱼怎样追踪它们自己的位置
，并在被水流推离偏向后使用这一点举行导航
。相关研究效果揭晓在2022年12月22日的Cell期刊上
，论文问题为“A brainstem integrator for self-location memory and positional homeostasis in zebrafish”
。

论文配合通讯作者、霍华德-休斯医学研究所珍妮莉亚研究园区的Misha Ahrens说
，“我们研究了一种行为
，在这种行为中
，幼年斑马鱼必需记着已往的位移
，以准确地坚持它们在空间中的位置
，例如
，水流会把它们卷进它们自然情形中的危险区域
。然而
，它们是否明确地在很长的时间规模内追踪它们的位置
，并使用影象中的位置信息返回到它们早期的位置---我们称之为位置平衡（positional homeostasis）的行为---尚不清晰
。这种能力在伦理学上可能是至关主要的
，由于幼年斑马鱼间歇性地游泳
，并且在休息时被水流冲走
。”

许多动物都会跟踪它们在情形中的位置
。它们将自我定位信息用于许多主要的行为
，如在会见未知和潜在的危险区域后有用地返回到清静所在
，重新会见食物富厚的区域
，并阻止在食物缺氨赡区域觅食
。虽然自我定位在海马体形成中获得了表征
，但这种表征是怎样爆发的
，它们是否保存于更古老的大脑区域
，以及它们通过什么途径控制运动
，现在还不得而知
。

论文配合通讯作者、霍华德-休斯医学研究所珍妮莉亚研究园区的En Yang说
，“这样的大脑回路一直难以确定
，由于神经科学通常依赖于使用从预先选择的大脑区域的细胞举行纪录
，这些细胞只占大脑中所有神经元的一小部分
。”

在这项新的研究中
，这些作者着手确定幼年斑马鱼的完整导航回路
，从运动整合器（motion integrator）到前运动中心（premotor center）
，通过在一种依赖自我定位的行为中以细胞区分率详尽地对整个大脑举行成像和剖析
。对每只幼年斑马鱼凌驾10万个神经元的会见展现了以前不知道的加入自我定位的大脑区域
，从而发明了一个多区域的后脑回路
，该后脑回路通过位移影象（displacement memory）
，介导赶快率到行为的转变
。

Ahrens说
，“腾博会官网研究效果展现了脊椎动物后脑的自我定位和相关行为的神经系统
，并对它的功效提供了回路水平的、表征的和控制理论的明确
。该系统在动态情形下以关闭的回路运行
，这种情形-大脑-行为回路包括整合、自我定位的神经表征和运动控制
。这些效果批注
，有须要在整体水平上思量大脑
，并统一系统神经科学的看法---好比自我定位和运动控制
，这些看法之前往往被脱离研究
。”

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.11.022
。

全脑功效成像不但展现了幼年斑马鱼的位置平衡的保存
，并且展现了大脑怎样识别和校正斑马鱼位置的转变
。这种回路通过整合视觉信息
，在斑马鱼自动或被动地改变其位置时
，在背侧脑干中盘算自我定位
，形成对已往位移的影象
。这种自我定位的表征被下橄榄核读取为一个长期的位置误差信号
，反应了斑马鱼的原始位置和目今位置之间的差别
。这个信号被转换成运动输出
，以便在几秒内校正累积位移
。

这些作者说
，这个多区域回路在哺乳动物中具有潜在的剖解和功效同源性
，并可能与其他已知的自我定位表征相互作用
。别的
，这项新的研究将自我定位和橄榄小脑运动控制联系起来
，并将脊椎动物的后脑确立为目的导向的导航行为的神经控制中心
。

Ahrens说
，“我们关于位置影象和位置平衡的效果与进化上古老的大脑区域对高阶行为起焦点作用的看法一致
。认知历程普遍漫衍于整个神经系统的想法与进化论的主张相一致
，即重大行为的泛起
，在一定水平上是通过在执行相关盘算的古老大脑结构上构建新的回路来实现的
。因此
，对神经运动的全脑视察可能对确定漫衍式认知功效的机制至关主要
。”