我们如何出行

不管我们是否意识到这一点，人类——一般的动物——经常利用环境线索从一个地方导航到另一个地方。我们从景观中选择一个特征，并用它来指导我们的行为，收集和计算关于我们周围环境的信息。这是一个古老而又至关重要的生存过程，它经常发生在我们的意识之外。

加州大学圣巴巴拉分校的神经科学家Sung Soo Kim对我们大脑的导航能力很感兴趣——这个系统可以让我们在不伤害自己的情况下自动驾驶去上班或回家，或者在半夜让我们去洗手间并返回。即使我们第一次走进一个房间，灯就灭了，我们也有可能找到出口而不伤到自己。

金说:“这是因为即使在完全黑暗的情况下，你的大脑也会更新方向感。”当我们接近目的地时，我们的大脑会在脑海中重新映射我们的环境，并利用我们收集到的关于我们与门的相对位置的信息，引导我们并帮助我们避开障碍物。

Kim研究的是负责我们方向感的神经元，对于他来说，这个问题更根本:如何做到这一点?如何选择导航时使用的地标?有时他们是引人注意的,比如符号和数字,但通常他们不太明显,如树我们最喜欢徒步旅行,正确的打开一条乡村公路,或建筑物的轮廓在远处,告诉我们我们在正确的方向上或我们需要重新计算。

他说:“大脑会从许多刺激中挑出一种来引导你的行为，尤其是在导航的情况下。”“当你导航时，可能会有几个路标。但你可以用其中一个作为参考，由大脑选择。这种过程是我想了解的。”

而现在，拥有生物医学领域最负盛名的奖项之一，金已经做好了这样做的准备。他被提名为今年美国国立卫生研究院(NIH)的新创新者之一，他将在五年内获得150万美元的资金，用于研究大脑先天但仍然神秘的一面。Kim是美国国立卫生研究院认可的53名早期职业研究人员之一，他们的“不同寻常的创新研究”获得了85项补助金，这些补助金是美国国立卫生研究院高风险、高回报研究计划的一部分。

美国国家卫生研究院院长、医学博士Francis S. Collins说:“2020年这群年轻且经验丰富的研究人员提出的创新科学的广度令人印象深刻且鼓舞人心。我相信他们的工作将推动生物医学和行为研究，并导致人类健康的改善。”

加州大学圣巴巴拉分校数学、生命和物理科学系院长皮埃尔•威尔齐乌斯(Pierre Wiltzius)表示:“我祝贺金成秀(Sung Soo Kim)获得美国国立卫生研究院(NIH)主任的新创新者奖。”这个享有盛誉的奖项是对宋秀早期事业前途的肯定。我期待他在神经科学领域继续做出贡献，因为他的研究有潜力帮助我们解开人类大脑的基本奥秘。”

“我非常荣幸被选为这个奖项，”金说。“这个奖项将帮助我稳固我的研究小组，并帮助我进行高质量的实验和研究。”

使用最先进的技术，如双光子成像、光遗传学和计算模型，Kim和他的团队将观察果蝇的神经元反应和物理行为，果蝇是一种非常容易理解的生物模型，当环境提示它们需要导航时。

“这就像虚拟现实中的游戏，是果蝇的版本，”金解释说。这些被拴住的昆虫沉浸在一个模拟各种场景的舞台中，“飞翔”，研究人员测量它们的物理反应，比如在对虚拟现实做出反应时，左右翼拍动幅度的不同，这表明它们改变了方向。

“与此同时，我们可以记录苍蝇大脑的活动，它比针头还小，”金补充道。研究人员发现，果蝇有大约50个“罗盘神经元”，它们被方便地排列在它们大脑中被称为椭球体的环状结构的周长上，椭球体编码了果蝇的方向感。金说:“通过记录这些指南针神经元和与之相连的神经元的活动，你可以看到这些神经元是如何发展方向感的，以及下游的神经元是如何利用这些信息来指导导航的。”

目前还不完全清楚的是，大脑是如何选择定位方向感的特征或地标的。

“在这个领域有很多假设，尤其是在心理学领域，他们在刺激选择方面做了很多实验，”Kim说。他继续说，这是一个注意力的过程，就像父母能够在操场上认出自己的孩子和周围的其他孩子一样。Kim计划用一个类似的框架来解释果蝇是如何选择地标的。

他说:“果蝇的优势在于，你可以解剖一个又一个神经元，看看它们如何相互连接、协作和互动，从而完成这种选择过程。”

Kim的研究成果不仅将阐明果蝇的大脑——以及我们复杂得多的大脑——如何选择路标导航的长期之谜，还将为未来生物医学领域的大脑研究奠定基础。

他说:“如果你知道健康的大脑是如何工作的，当你的大脑有疾病时，你可以将它与健康的大脑进行比较，从而找出问题所在。”

国家卫生研究院是美国的医学研究机构，包括27个研究所和中心，是美国卫生和公众服务部的一个组成部分。美国国立卫生研究院是开展和支持基础、临床和转化医学研究的主要联邦机构，目前正在调查常见病和罕见病的病因、治疗方法和治疗方法。