当你在黑暗中穿过一个陌生的房间时，你可能会摸索着前进以感知周围空间。但对于许多动物来说，感知空间更为自然。例如，小鼠仅通过胡须轻触墙壁和其他障碍物就能在黑暗中高效导航。现在，麻省理工学院脑与认知科学教授、麦戈文脑研究所研究员Fan Wang发现，小鼠脑干中的神经元如何利用动物触觉敏感的胡须信号来估计物体与面部的距离。
[图片说明：脑干中的神经元（绿色）代表小鼠面部上的单个胡须。信用：Fan Wang]
她的团队在《神经元》期刊上发表的研究成果揭示了大脑用来表示身体周围空间的关键神经回路。
空间映射
研究团队发现的这一神经回路是大脑创建"自我中心空间地图"系统的一部分——即理解事物相对于自身身体的位置。神经科学家知道，大脑调用专门的神经回路以这种方式理解空间，这与它使用外部地标来绘制空间地图的系统不同。
在这项研究中，Wang和她的团队探索了大脑如何映射最靠近身体的空间，即"个人近体空间"。这是我们活动的空间，了解事物相对于我们身体的位置至关重要，这样我们才能伸手、迈步、避开危险，并有效地与环境互动。
[图片说明：信用：《神经元》(2026)。DOI: 10.1016/j.neuron.2026.05.027]
Wang表示，小鼠是研究大脑如何理解个人近体空间内物体距离的理想模型，因为啮齿动物的胡须就像一套内置的尺子。这些长度各异的胡须在动物探索环境时来回摆动。当胡须弯曲和振动时，机械感觉由其基部的感觉神经元传递到大脑。当胡须靠近面部弯曲时，这些神经元比在胡须尖端接触时发出更多的信号，传递关于触碰接近度的信息。
Wang的团队想知道大脑是否利用这些信号构建比"近"或"远"更精确的内部尺子式距离表示。为了找出答案，研究生Wenxi Xiao和研究科学家Kyle Severson监测了脑干中一个小的感觉处理区域的神经活动，该区域是胡须的触觉信号首次到达大脑的地方。他们研究了当小鼠在跑步机上行走，同时用胡须轻刷以不同距离经过的墙壁时会发生什么。
该区域的许多神经元对墙壁触发的胡须弯曲敏感。有些神经元的行为与其获取信息的感觉神经元类似，当墙壁更靠近面部时发出更多信号，从而作为基于接近度的距离编码。但其他细胞则对离散距离敏感，仅当胡须触碰到的墙壁距离在特定范围内时才发出信号。
胡须规则
对于某些神经元，当墙壁距离面部23毫米（接近最长胡须的尖端）时，活动达到峰值。其他神经元在墙壁处于中等距离时反应最强烈。
"每个神经元代表一个特定距离，它们一起覆盖了最长胡须能够触及的全部范围，就像尺子上的刻度标记，"Wang解释道。"我们称之为地图编码。"
研究团队想知道大脑如何将来自不同胡须的接近度信号转换为物体距头部距离的准确地图编码。
"你不能只听单个胡须神经元的信号，因为短胡须尖端的接触可能在长胡须的中间位置。你需要一个脑回路来构建统一的距离地图，"Wang说。
信号相减计算距离
通过计算建模和探索以特定方式操纵神经信号时发生的情况，Wang的团队展示了如何通过比较来自不同感觉神经元的输入来计算距离。他们的研究结果表明，构成地图编码的每个脑干神经元都接收来自接近度敏感胡须神经元的直接兴奋性输入，以及来自受接近度依赖胡须触觉信号驱动的神经元的抑制性输入。
"本质上，抑制性通路允许脑干通过相减来比较两个输入，"Wang解释道。"如果一个输入信号表示'这是多远'，而另一个信号表示'我估计这是多远'，将一个从另一个中减去会产生一个中间值。我们认为这是一种将触觉输入转化为离散距离表示的简单而优雅的方式。"
Wang指出，尽管它们很重要，但神经科学家迄今为止对大脑以身体为中心的空间表征关注甚少，他们对如何理解相对于地标的空间位置（外部参照空间地图）了解更多。她渴望研究她的团队发现的自我中心地图编码如何与其他脑系统整合以指导运动、社交互动和其他行为，并希望这些发现能促进其他研究小组的进一步探索。
【全文结束】