为什么导航似乎同时运行两套系统
海马是与构建灵活空间地图最相关的结构——这种表征可用于寻找新捷径。尾状核是大脑习惯和奖赏回路的一部分,更与通过反复练习学习固定路线相关。对普通读者有用的要点是,这些并非相互竞争的导航理论;它们是大脑可以并行运行的两种策略,研究描述了海马介导与尾状核介导的空间策略之间的相互作用[2]。
正是这种框架让虚拟现实变得有用。VR导航任务可以设计成让人要么必须建立类似地图的环境感,要么可以靠学到的路线应付,然后在任务期间进行脑成像,再与这个人似乎使用的策略进行比较。对患有轻度认知障碍的老年人的研究明确考察了海马和尾状核在导航中的作用以及前额叶皮层活动,这符合这种双系统图景[1]。
扫描在导航过程中实际显示了什么
在一项针对遗忘型轻度认知障碍患者——一种常先于阿尔茨海默病的记忆受影响状况——的研究中,研究人员在fMRI扫描仪内使用了虚拟现实导航任务,被称为该群体中的首个此类研究,并围绕海马介导与尾状核介导的空间策略之间的相互作用来构建结果[2]。这是VR导航和神经影像被一起用来询问同样两个结构的直接案例。
其他导航成像工作更宽泛,特异性较低。一项针对青少年和成人导航虚拟现实环境的fMRI研究绘制了许多区域的活动,包括尾状核以及小脑、额叶皮层和扣带回,而不是分离出海马与尾状核的对比[3]。一项针对精神分裂症患者的研究同样发现,在穿过虚拟城镇导航时,激活变化延伸到尾状核头,但其焦点是海马功能,而非两个结构之间的分工[5]。换句话说,尾状核在导航扫描中相当频繁地出现,但往往只是众多区域之一,而不是作为海马的受试伙伴。
VR任务与成像在哪里一致——哪里不一致
这种一致性在解剖层面上是真实的:多项使用VR导航结合脑成像的研究都将海马和尾状核列为导航相关结构[1][2],即使不是主要问题,尾状核激活也会出现在导航扫描中[3][5]。一项对29项基于VR的认知评估游戏神经影像研究的范围综述也报告,导航者显示出更大的右侧尾状核头激活,将VR任务表现与成像信号联系起来[4]。
差距在于所测量的内容。这些设计大多记录导航过程中活动升高的位置;它们并未直接证明认知地图的形成,且有几项是围绕临床群体——轻度认知障碍或精神分裂症——而非健康地图构建来构建的[1][2][5]。将VR游戏表现与海马健康联系起来的综述明确关注海马脆弱性,并未考察尾状核的作用或认知地图形成[4]。因此,两种方法在脑区阵容上一致,但对于它们共同解释认知地图如何构建这一更强主张,证据较薄弱。
如何解读VR导航揭示大脑地图的说法
把区域层面的一致性视为可靠发现,把策略层面的解释视为更初步的。当一项研究说海马和尾状核介导不同的空间策略并相互作用[2]时,这是成像所符合的框架,而不是一个结构构建地图、另一个存储路线的证明。同样,临床群体中的发现告诉你的是记忆受损或疾病状态下的导航,不应无保留地假定其描述健康的地图形成[1][5]。
最站得住脚的总结是,VR导航和神经影像在哪些结构被参与这一层面上,一致指向海马和尾状核的相同贡献,而在形成认知地图时的精确分工,仍是这些研究指向而非解决的问题[2][3][4]。
本文引用的文献
1
虚拟现实空间认知训练对轻度认知障碍老年人海马功能和前额叶皮层活动的影响
对轻度认知障碍老年人进行虚拟现实空间认知训练,考察了海马和前额叶活动,并讨论了海马和尾状核在导航中的作用。
2
使用fMRI研究遗忘型轻度认知障碍中的虚拟现实导航
在遗忘型轻度认知障碍中结合fMRI的虚拟现实导航任务,探讨了海马介导与尾状核介导的空间策略之间的相互作用。
3
空间导航的神经发育方面:一项虚拟现实fMRI研究
青少年和成人的虚拟现实fMRI导航涉及尾状核以及小脑、额叶皮层和扣带回,未分离出海马或尾状核对认知地图形成的贡献。
4
基于虚拟现实的认知评估游戏中的导航表现作为海马脆弱性的候选数字认知标志物:一项范围综述
一项对29项基于VR的认知评估游戏神经影像研究的范围综述将任务表现与海马健康联系起来,并报告导航者右侧尾状核头激活更大,但未考察认知地图形成。
5
使用虚拟现实空间导航任务检查精神分裂症患者的海马功能
在虚拟现实导航到目标期间,精神分裂症患者的激活变化延伸到尾状核头,该研究聚焦于海马而非尾状核功能。