1.
一次性内嗅图可在新环境中灵活导航
动物必须在不断变化的环境中寻找食物、住所或配偶。在哺乳动物中，内嗅皮层中的网格细胞构建了外部环境的神经空间图。然而，网格单元发射模式如何在与行为相关的时间尺度上快速适应新颖或不断变化的环境特征仍然未知。在这里，通过记录在虚拟环境中导航的老鼠的 15,000 多个网格单元，我们跟踪了网格单元网络的实时状态。这使我们能够在近乎瞬时的时间尺度上观察和预测不断变化的环境特征如何影响网格单元的发射模式。我们发现证据表明，视觉地标为网格单元网络中的固定点提供了输入。这导致在单次曝光后在新奇和改变的环境中产生稳定的网格单元发射模式。固定的视觉特征点输入也会影响网格单元网络，因此更改特征点会导致网格单元发射模式失真。这种扭曲可以通过具有固定地标的计算模型来预测网格单元网络架构。最后，内嗅皮层依赖性任务揭示了尽管网格细胞的放电模式被地标性变化所扭曲，但行为可以通过实施行为时间尺度突触可塑性的下游区域来适应6.总的来说，我们的研究结果揭示了大脑的导航系统如何构建平衡速度和准确性的空间地图。地标和网格单元之间的固定连接使大脑能够快速生成稳定的空间地图，这对于在新奇或不断变化的环境中导航至关重要。相反，网格单元下游区域的可塑性使大脑的空间地图能够更准确地反映外部空间环境。更一般地说，这些发现提出了更广泛的神经原理的可能性：通过在不同的网络中分配固定和可塑的连接，大脑可以解决需要快速性和表征准确性的问题。
2.
为了导航，大脑建立了一个空间地图，将地标信息与来自自身运动的白痴线索整合在一起。导航动物面临的一个挑战是需要将不断变化的环境特征纳入现有的空间神经图谱。这种变化可能是由天气模式、自然力量或资源竞争引起的，时间跨度有长有短（例如季节变化）。大脑如何将这种不断变化的环境特征迅速纳入动物的空间神经图谱，以支持导航，目前仍不完全清楚。一种解决方案是利用白痴线索计算行进距离的刚性系统，如路径整合，这种系统可以不受环境特征变化的影响而即时运行。然而，不参照地标的路径整合容易造成误差累积。另一种速度较慢、不易出错的系统是通过海比突触机制整合环境特征的变化。这使得神经空间图能够灵活调整，从而使真实空间中的距离和方向与神经空间中的轨迹所代表的距离和方向准确匹配15。虽然这一系统需要时间和反复的经验，但果蝇的研究提供了与这一机制相一致的证据：希伯来可塑性在几分钟的时间尺度上就能整合神经空间中的新地标位置。
在这里，我们研究了哺乳动物空间图谱如何快速适应新奇或不断变化的环境特征的第三种可能性。利用神经像素探针，我们记录了小鼠在虚拟现实环境中通过系统操纵的地标导航时超过 15,000 个网格细胞的情况。然后，我们在吸引子网络（一种与网格细胞发射模式的出现相一致的计算框架7,28,29,30,31,32,33,34,35）的背景下，研究了网格发射模式是如何将新的环境特征逐时纳入其中的。这种方法揭示了大脑通过微调固定连接和可塑性连接的平衡来构建导航空间图。
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