科学家们首次记录了我们的大脑是如何浏览物理空间并跟踪他人的位置的。研究人员使用一个特殊的背包来无线监测癫痫患者的脑电波，因为每个人都在一个空旷的房间里走来走去，寻找一个隐藏的，两英尺的位置。科学家们在《自然》杂志上发表的一篇文章中报告说，这些电波以一种独特的模式流动，表明每个人的大脑已经绘制出了墙壁和其他边界。有趣的是，当每个参与者坐在房间的角落里，看着别人走来走去时，他们的脑电波也以类似的方式流动，这表明这些电波也被用来追踪其他人的动作。这项研究是美国国立卫生研究院通过推进创新神经技术®（BRAIN）计划进行的大脑研究的一部分。
"我们能够首次直接研究一个人的大脑如何导航一个与他人共享的实际物理空间，"加州大学洛杉矶分校（UCLA）大卫-格芬医学院神经外科和精神病学助理教授、资深作者Nanthia Suthana博士说。"我们的结果表明，我们的大脑可能会使用一个共同的代码来了解我们和其他人在社交场合的位置。"
Suthana博士的实验室研究大脑如何控制学习和记忆。在这项研究中，她的团队与一组31-52岁的耐药性癫痫参与者合作，他们的大脑已经通过手术植入电极来控制他们的癫痫发作。
这些电极驻扎在大脑中一个叫做内侧颞叶的记忆中心，它也被认为可以控制导航，至少在啮齿类动物中是这样。在过去的半个世纪里，包括三位诺贝尔奖得主在内的科学家们发现--在一次又一次的实验中，这个叶子里的神经元，被称为网格细胞和地方细胞，就像一个全球定位系统。此外，科学家们还发现，这些细胞的神经活动的低频波，被称为θ节律，帮助啮齿类动物在跑过迷宫或在浅水潭周围游泳时，知道自己和其他人在哪里。
科学家们利用一个特殊的背包，首次研究了一个人的大脑是如何导航空间和追踪他人的位置的。这项研究得到了美国国立卫生研究院BRAIN计划的资助。加州大学洛杉矶分校Suthana实验室
"几项间接证据支持内侧颞叶在我们如何导航中的作用。但进一步测试这些想法在技术上一直很困难，"加州大学洛杉矶分校博士后学者、文章的主要作者Matthias Stangl博士说。
这项研究提供了迄今为止在人类中支持这些想法的最直接的证据，它是由一个特殊的背包实现的，Suthana博士的团队发明了一个特殊的背包，作为NIH BRAIN Initiative项目的一部分。
"大脑研究中许多最重要的突破都是由技术进步引发的。这就是美国国立卫生研究院BRAIN计划的意义所在。它挑战研究人员创造新的工具，然后利用这些工具彻底改变我们对大脑和大脑疾病的理解，"美国国立卫生研究院BRAIN倡议主任John Ngai博士说。
其核心是，该背包包含一个计算机系统，可以无线连接到手术植入患者头部的电极。最近，研究人员表明，这台电脑可以同时连接到其他一些设备上，包括虚拟现实护目镜、眼球追踪器以及心脏、皮肤和呼吸监测器。
"到目前为止，直接研究人类大脑活动的唯一方法是要求受试者静止不动，要么躺在一个巨大的大脑扫描仪中，要么挂在一个电记录设备上。2015年，Suthana博士向我提出了一个解决这个问题的想法，于是我们冒险做了一个背包，"Uros Topalovic博士说，他是UCLA的研究生，也是这项研究的作者。"背包解放了病人，让我们可以研究大脑在自然运动中如何工作。"
为了研究内侧颞叶在导航中的作用，研究人员要求研究参与者穿上背包，进入一个330平方英尺的空房间。
每面墙都有一排编号为1到5的五种颜色的标志，每面墙一种颜色。通过一个安装在天花板上的扬声器，一个计算机化的声音要求病人走到其中一个标志处。一旦他们到达标志处，声音就会要求他们寻找一个隐藏在房间某处的直径两英尺的地方。同时，背包记录了病人的脑电波、穿过房间的路径和眼球运动。
最初，每个人都需要几分钟的时间才能找到该地点。在随后的试验中，随着他们对斑点位置记忆力的提高，时间也在缩短。
电记录显示了大脑活动的独特模式。Theta节律在参与者靠近墙壁时比在房间中间游荡时更强烈--有更高的峰值和更低的谷值。这种情况只发生在他们寻找现场的时候。相比之下，研究人员看到，当参与者按照指示走到墙上的彩色标志时，theta节奏强度和位置之间没有相关性。
"这些结果支持这样一个观点，即在某些心理状态下，θ节奏可能会帮助大脑知道边界的位置。在这种情况下，就是当我们专注并寻找某样东西的时候，"Stangl博士说。
进一步的分析支持了这一结论，并帮助排除了结果是由其他因素引起的可能性，例如与不同的眼睛、身体或头部运动相关的活动。
奇怪的是，当参与者看着别人寻找位置时，他们也看到了类似的结果。在这些实验中，参与者会坐在房间角落的椅子上，背着背包，手放在键盘附近。患者知道隐藏点的位置，每当对方到达隐藏点时，他们就会按下键盘上的一个按钮。
同样，当对方要么靠近墙壁，要么靠近地点时，参与者的脑电波流动最强，而且这种模式只出现在当事人在狩猎而不是遵循特定的指示时。
"我们的结果支持这样的观点，即我们的大脑可能会利用这些波浪模式将自己放在另一个人的位置上，"Suthana博士说。"这些结果为我们打开了一扇大门，帮助我们了解我们的大脑如何控制导航，以及可能的其他社会互动。"
Suthana博士的团队计划更深入地探索这些想法。此外，该团队还将背包提供给其他想要了解更多关于大脑和大脑障碍的研究人员。
今年有超过175个研究小组获得了美国国立卫生研究院的资助，支持的项目种类繁多，从绘制控制章鱼所见的神经回路图，到通过升级驱动神经刺激设备的计算机程序，帮助因脊髓损伤而瘫痪的人恢复活动。
这些研究得到了美国国立卫生研究院(NS103802)、麦克奈特基金会(神经科学技术创新奖)和凯克青年教师奖的支持。
