自由飞行蝙蝠三维导航中的二维网格细胞编码

动物已经进化出在具有多样几何结构和维度的环境中进行导航的能力，然而，支持空间导航的神经回路如何在如此多样的行为需求下发挥作用，仍未得到解决。在二维环境中，内侧内嗅皮层中的网格细胞为自我位置提供一种周期性信号，这种信号被认为源于群体水平上潜在的环面吸引子动力学。然而，在三维环境中的运动过程中，研究报告称网格细胞全局周期性的丧失。此外，目前仍不清楚在群体水平上，环面吸引子是否在不同物种间得以保留；如果保留，这种二维编码又如何能够支持三维空间中的导航。在此，我们对自由飞行、进行自发性空中觅食的蝙蝠内侧内嗅皮层进行了大规模无线神经记录。我们发现，在具有结构化的飞行轨迹期间，网格细胞表现出稳健的周期性放电，并且同模块的网格细胞群体显示出与二维环面流形一致的拓扑特征。对在野外和实验室中导航的蝙蝠进行的行为分析表明，个体飞行路径沿着二维运动平面进行组织，这为二维编码提供了天然的基础。相应地，沿飞行轨迹的环面相位与运动平面上的平面波模式一致，而单细胞放电也可由同一平面上的六角晶格很好地描述。综上，这些发现揭示了一种简约的解决方案：二维神经编码与行为上相关的子空间相对齐，从而支持三维世界中的导航。

动物已经进化出能够在具有多样几何结构和维度的环境中进行导航的能力，然而，用于空间导航的神经回路如何在如此多样的行为需求下支持导航行为，仍未得到解决。在二维环境中，内侧内嗅皮层中的网格细胞为自我位置提供周期性信号，这种信号被认为源于群体水平上潜在的环面吸引子动力学。然而，在三维环境中的运动过程中，已有研究报道网格细胞全局周期性的丧失。此外，目前仍不清楚在群体水平上，环面吸引子是否在不同物种间得以保留；如果确实保留，那么这种二维编码又如何支持三维空间中的导航。本文中，我们对自由飞行、进行自发性空中觅食的蝙蝠内侧内嗅皮层进行了大规模无线神经记录。我们发现，在结构化飞行轨迹中，网格细胞表现出稳健的周期性放电，并且同模块的网格细胞群体呈现出与二维环面流形一致的拓扑特征。对野外和实验室中蝙蝠导航行为的分析表明，个体飞行路径是沿着二维运动平面组织的，从而为二维编码提供了自然基础。相应地，沿飞行轨迹的环面相位与运动平面上的平面波模式一致，而单细胞放电可由同一平面上的六角晶格很好地描述。综上，这些发现揭示了一种简约的解决方案：二维神经编码与具有行为相关性的子空间相对齐，从而支持三维世界中的导航。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.10.728358v1?rss=1

🏷️ 网格细胞 空间导航 内侧内嗅皮层 蝙蝠飞行 三维环境编码