Research press release


Nature Neuroscience

The human brain spatial map


場所の感知は、動物が環境内の特定の領域にいるとき活動する場所細胞(place cell)と、地図の経緯線に似た空間活動パターンを示すグリッド細胞とよばれるニューロンに依存していることが、以前の研究で示唆されている。これまでヒトで、場所細胞は発見されていたが、グリッド細胞はげっ歯類、コウモリ、サルでしか観察されていない。

Joshua Jacobsらは、ヒト脳内におけるグリッド様の活動についての証拠を報告しており、グリッド細胞の存在に対する強い直接的な証拠を提供し、他の哺乳類が用いるものと同様のナビゲーションのための座標系を人類も利用していることを示唆している。Jacobsらは、脳内に頭蓋内電極を埋め込み薬剤耐性てんかんの治療を行っている患者について、神経活動を記録した。コンピュータで生成した仮想空間の中でジョイスティックを使って対象物を探すように患者に指示し、記録した活動からグリッド状の特徴を探した。海馬内の場所細胞の活動に加えて、Jacobsらは、嗅内皮質と帯状回皮質のニューロンが環境内の複数の場所で活動して、仮想空間全体を覆う格子を形成していることを発見した。このグリッド状のパターンは、実在環境を探索している動物に見られるグリッド細胞に特徴的な活動パターンに非常によく似ているものであった。

Grid-like activity can be seen in the human brain in response to exploring a virtual environment, reports a study published online this week in the journal Nature Neuroscience. These findings imply that our internal navigation system is active even in the absence of movement in physical space.

Previous studies suggest that the sense of place is supported by neurons called place cells, which are active when an animal is in a specific region in an environment, and grid cells that display a spatial pattern of activity that resembles a grid on a map. Though place cells had previously been found in humans, grid cells had been observed only in rodents, bats and monkeys.

Joshua Jacobs and colleagues report evidence for grid-like activity in the human brain, providing the most direct evidence for the existence of grid cells, and suggesting that humans use a coordinate system for navigation similar to that used by other mammalian species. The scientists recorded neuronal activity with electrodes intra-cranially implanted in the brain of patients undergoing treatment for drug-resistant epilepsy. They asked the patients to find objects in a computer-generated virtual environment using a joystick and looked for grid-like features in the recorded activity. In addition to place cell activity in the hippocampus, Jacobs and colleagues found that neurons in the entorhinal and cingulate cortices were active at multiple locations in the environment, forming a lattice covering the entire virtual space. This grid-like pattern strongly resembles the characteristic pattern of activity of grid cells found in animals exploring their physical environment.

doi: 10.1038/nn.3466

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