新数学模型揭示大脑构建空间地图机制

近日，以色列耶路撒冷希伯来大学发布了一项研究公报，介绍该校与法国科研人员合作开发的一种数学模型。这一模型揭示了大脑海马体中位置细胞在构建空间地图时的活动模式。

研究人员解释，位置细胞是海马体CA1区域内的神经元，其通过放电编码动物周围环境的空间信息，帮助动物识别自身所处的位置。过去的研究普遍认为，在狭小环境中，位置细胞会在单一紧凑的空间区域内以对称形状放电。然而，最新的研究发现，在较大范围的环境中，这些细胞表现出更为复杂且不规则的活动模式，可能在多个形状和大小不同的位置放电。

此次研究团队开发了一种基于高斯过程随机函数的数学模型，能够有效捕捉位置细胞在大范围环境中的放电数据，并生成关于其放电位置和形状的定量预测。验证结果显示，不同实验中观察到的位置细胞放电模式遵循相同的统计规律，进一步表明CA1神经元的突触连接方式主要以随机性为主。

这项研究成果挑战了长期以来关于大脑依赖精确组织来构建空间地图的传统观点，为理解脑空间认知机制提供了新的方向。值得注意的是，相关论文近期已发表于国际知名学术期刊，内容显示该模型的预测结果能够在蝙蝠和啮齿动物的实验记录中得到验证。无论是狭小环境还是大范围环境，无论是一维、二维还是三维空间，模型均能准确反映位置细胞的活动规律。