導航機制與格狀細胞（Grid Cell）關聯的直接證據
路徑積分（path integration, PI）是一種普遍見於許多不同種動物中的導航策略，意即動物在移動過程中記下每一段路程的方向，最後能夠從終點直線移動回起點。自從格狀細胞被發現以來，許多生理實驗和模型都指出這些神經元可能是路徑積分背後的機制，但由於缺乏操縱格狀細胞的方法和合適的行為實驗，這些理論一直缺乏直接的證據。不過今年一月由海德堡的科學家Monyer等人發表於Nature Neuroscience的研究在這方面有了突破。
Monyer等人以注射病毒感染的方式，可以移去小鼠特定腦區的NMDA receptor (NMDAR)。Retro-hippocampus（RH）是個位於海馬迴附近的區域，包括內嗅皮質（entorhinal cortex）等幾個部分，包含了格狀細胞、頭向細胞（head direction cell）、邊緣細胞（border cell）、速度細胞（speed cell）等等紀錄了空間資訊的神經元。當RH的NMDAR被剝奪的時候，格狀細胞的表現會受影響，而其他神經元則不會，雖然背後機制未知，卻提供了研究格狀細胞與各種行為關係的極佳解法。
Monyer等人也設計了L-maze實驗用來測量小鼠PI的表現。這個實驗室要小鼠在黑暗的水槽中找到沉在水面下的平台，小鼠希望游泳的時間盡可能的短，就必須記得平台的方向。首先小鼠會被放在三種不同形狀的水道中，分別由直線、長短、短長的路線游到平台，也就是0°, 30°, 60°的位置；接著移開水道，讓小鼠依循先前記憶的方向，在自由的水域中找到平台。L-maze實驗有兩個優點：一是他不需要事前的訓練，避免了不同個體間因學習造成的差異；二是所測量的方向被水道固定，而非動物行為，因此實驗者更能預測動物行為。
將以上的神經操弄與行為實驗結合，Monyer等人發現小鼠PI的表現和RH NMDAR的量有正相關，也和格狀細胞的表現有相關；而其他與空間相關的神經細胞表現，和PI表現或NMDAR量都沒有相關。這個結果雖然未提供神經迴路機制的解釋，卻可以算是格狀細胞建構路徑積分的直接證據。此外他們也做了剝奪海馬迴NMDAR的實驗，結果發現海馬迴中位置細胞表現改變，卻不會影響路徑積分的表現；RH中格狀細胞的活動被破壞亦對位置細胞影響不大，這也為近年來熱烈討論的「格狀細胞與位置細胞關係」提供了一絲線索。
撰文：李宛儒
原始論文：Gil et al., (2018), Impaired path integration in mice with disrupted grid cell firing, Nature Neuroscienc
https://www.nature.com/articles/s41593-017-0039-3
Monyer等人以注射病毒感染的方式，可以移去小鼠特定腦區的NMDA receptor (NMDAR)。Retro-hippocampus（RH）是個位於海馬迴附近的區域，包括內嗅皮質（entorhinal cortex）等幾個部分，包含了格狀細胞、頭向細胞（head direction cell）、邊緣細胞（border cell）、速度細胞（speed cell）等等紀錄了空間資訊的神經元。當RH的NMDAR被剝奪的時候，格狀細胞的表現會受影響，而其他神經元則不會，雖然背後機制未知，卻提供了研究格狀細胞與各種行為關係的極佳解法。
Monyer等人也設計了L-maze實驗用來測量小鼠PI的表現。這個實驗室要小鼠在黑暗的水槽中找到沉在水面下的平台，小鼠希望游泳的時間盡可能的短，就必須記得平台的方向。首先小鼠會被放在三種不同形狀的水道中，分別由直線、長短、短長的路線游到平台，也就是0°, 30°, 60°的位置；接著移開水道，讓小鼠依循先前記憶的方向，在自由的水域中找到平台。L-maze實驗有兩個優點：一是他不需要事前的訓練，避免了不同個體間因學習造成的差異；二是所測量的方向被水道固定，而非動物行為，因此實驗者更能預測動物行為。
將以上的神經操弄與行為實驗結合，Monyer等人發現小鼠PI的表現和RH NMDAR的量有正相關，也和格狀細胞的表現有相關；而其他與空間相關的神經細胞表現，和PI表現或NMDAR量都沒有相關。這個結果雖然未提供神經迴路機制的解釋，卻可以算是格狀細胞建構路徑積分的直接證據。此外他們也做了剝奪海馬迴NMDAR的實驗，結果發現海馬迴中位置細胞表現改變，卻不會影響路徑積分的表現；RH中格狀細胞的活動被破壞亦對位置細胞影響不大，這也為近年來熱烈討論的「格狀細胞與位置細胞關係」提供了一絲線索。
撰文：李宛儒
原始論文：Gil et al., (2018), Impaired path integration in mice with disrupted grid cell firing, Nature Neuroscienc
https://www.nature.com/articles/s41593-017-0039-3
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