謝謝主持人的介紹，非常榮幸能夠參與腦客中國這個腦科學活動中，成為第三十一位講者。今天給大家帶來的題目是神經振蕩在人類空間記憶和恐懼習得中的作用機制，內容主要是我們這幾年開展的一些工作。

01研究基礎

我們人腦是由非常多的神經元所組成，每個神經元之間通過軸突相連構成了一個非常龐大的神經網絡，神經元之間的傳導通常是利用動作電位。

復雜的行為往往需要一群神經元集群的放電來支撐，這群神經元集群的放電會導致我們細胞膜的膜電位發生一些改變，有時是興奮的，有時是抑制的。如左下圖所示，對應的膜電位就是興奮會升高、抑制會降低。

所以在一群神經元集群周圍通過放電會形成了不同節律的震蕩。如右下圖所示，根據震蕩的周期，將它們命名為Delta、Theta、Alpha等以及更高頻的一些震蕩。很多的技術手段都可以記錄這些信號，包括頭皮腦電這些單電機的信號。

在大腦研究中，研究尺度的跨度是非常大的，上面這個軸可以看到，從最左邊的一米到最右邊的納米。宏觀尺度一般使用功能磁共振、腦電圖等設備，研究的尺度是厘米、毫米級的；微觀尺度是利用顯微成像、光學成像等技術基礎，可以看到一些疏通肌，甚至突觸形態的改變，它的尺度就是微米級和納米級的；還有介觀尺度，這個尺度基本上就是探討神經元水平，包括神經元群水平的一些特性，它的尺度基本上在毫米和微米級的。我們所感興趣的就是在中間這個介觀尺度上的一些神經活動的特征。

02空間導航行為

今天給大家主要介紹一下人的兩個功能性功能的特點。首先是導航行為，導航行為是跨物種、具有非常強保守性的，不管是動物覓食還是我們人日常生活中的通勤行為，都涉及到導航行為的規劃。比方說這個圖上展示的從A點到B點有兩條不同的路線，在不熟悉場景的情況下，我們會選擇不一定是最優的路線，但是當我們對環境非常熟悉的情況下，我們會選擇從起點到終點最佳的路線，這條最佳路線不一定是距離最短，但一定是效率最高的。比如高峰期的情況下，我們會選擇避開最短路線，可能會選擇一條稍微長一點但是通行時間比較短的路線。

在整個導航規劃過程中，我們發現有很多的信息大腦需要處理，包括它的位置、朝向、距離等信息，這些外界的刺激會在我們大腦中進行整合，因此我們會根據所接收到的信息規劃我們的路線選擇。

關于空間導航行為的研究歷史實際上已經很長了，上世紀五十年代，Tolman就在動物上進行了相關研究。左圖就可以看到，用s表示起點，reward表示終點，將齒類動物放在起點。一開始它不知道哪條路可以過去，所以它從起點出來之后，他可能會搜索一些路線，發現了這樣一條路線——先上去，然后左拐再直行、最后右拐到達reward。

當小鼠學會這么一個行為后，它會獲得起點和reward地點之間的相對位置關系，再通過關閉之前路線的最初管道，開啟諸多不同方向上的管道，小鼠會根據它之前在大腦內所形成的起點和reward地點的相對位置關系從這新開的這些管道中選擇一條最短的到達reward地點。

這個行為引發了Tolman的思考。他認為小鼠可能在大腦內已經形成了一種地圖，那么這個地圖刻畫出了起點到終點之間的這種位置關系，他將它稱為connection map，也就是我們說的認知地圖。

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