我们找到通往目的地的路线并记住特殊的地方，是因为大脑中有一个区域的功能类似于GPS和导航系统。当我们第一次踏上一条新的道路时，我们会注意沿途的地标。因为有了这样的导航系统，在使用过这条路之后，沿着这条路更容易找到目的地。多年来，科学家们根据各种动物实验了解到，大脑中叫做海马体的细胞负责空间感知，并在环境的离散位置被激活，这就是它们被称为“位置细胞”的原因。然而，位置细胞如何储存位置的长期记忆和编码环境中的特定位置仍然不清楚。
的韩国科学技术研究院(KIST)韩国科学技术院(KIST)脑科学研究所(BSI)的Sebastien Royer领导的研究小组与纽约大学(NYU)的研究小组合作，发现海马体中的位置细胞交替使用两种不同的信息处理机制来编码空间信息，这两种机制被称为速率码和相位码，有点类似于条形码中的条的数量和空间排列。此外，研究小组发现，并行神经电路和信息处理机制的使用取决于道路上地标的复杂性。
KIST和纽约大学研究小组通过进行两种空间探索实验，确定了海马体中信息处理的基本原理。在第一种实验中，研究人员使用了一个带长皮带的跑步机，这是一个对老鼠来说控制良好的空间环境，并训练动物在皮带上依次跑过一个没有任何物体的区域和另一个有小物体的区域。第二种实验是让老鼠在一个圆形的场地里觅食，这个场地要么是完全空的，要么是满是东西的。为了分析神经活动，他们将硅探针电极植入CA1(产生海马体主要输出的子区域)和CA3(被怀疑在空间记忆形成中起重要作用的海马体子区域)。
两个实验的结果是一致的。研究发现，海马会根据不同的环境条件使用不同的神经回路和信息处理策略。在没有物体的环境中，位于CA1表面区域的一组细胞趋于活跃，并使用速率代码，因为动物的位置是由单个神经元放电的动作电位的频率变化来最好地预测的。相比之下，在一个复杂的、物体遍布的环境中，CA1深部的一组细胞倾向于活跃，并使用相位代码，因为动物的位置是通过神经元动作电位相对于活跃神经元集合的时间来最好地预测的。
这些发现表明，使用速率码的电路与提供总体定位和空间感知的信息联系更紧密，而使用相位码的电路则与记住物体的精确位置和空间关系联系更紧密。除此之外，我们还分析了来自CA3和内嗅皮层输入的各自贡献。已知CA1同时从CA3区和内嗅皮层接收信息。本研究基于被称为“gamma”的快速网络振荡的差异，发现在简单环境中，表层CA1细胞主要从CA3接收信息，而在复杂环境中，深层CA1细胞主要从内嗅皮层接收信息。
KIST的首席研究员Sebastien Royer说:“这项研究提高了我们对海马体如何处理信息的理解，这是理解记忆一般机制的关键一步。”他补充说:“这样的基础理解最终将有助于诊断和治疗与海马损伤相关的大脑疾病的技术发展。老年痴呆的类型健忘症和认知障碍，可能会激发一些人工智能的发展。”
由Sebastien Royer博士领导的研究团队一直在通过不同的方法逐步扩大对记忆相关大脑区域信息存储和处理的理解。去年发表在该杂志上的一项结合了老鼠实验和神经网络建模的研究自然通讯该团队发现，在空间学习过程中，海马齿状回区的颗粒细胞形成了统一的空间映射。
