约翰斯·霍普金斯大学的研究团队发现，大脑中的位置细胞（place cells）通过“多路复用的theta波相位编码”机制，能够同时整合外部环境线索和自我运动信息，实现精准导航。这项研究发表于《自然·神经科学》，揭示了大脑构建“心理地图”的深层神经机制。 位置细胞位于海马体，会在动物处于特定位置时放电，其活动受频率为7–9 Hz的theta脑波调控。过去研究多关注外部地标（如建筑物）对位置细胞放电的影响，但对自我运动信息（如行走方向与距离）如何影响其放电时间尚不清晰。本研究首次发现，位置细胞在同一个theta节律周期内，能通过“相位编码”同时处理预测未来位置和回放过去路径两种功能。 研究人员利用名为“Dome”的球形全景虚拟现实系统，让实验鼠在虚拟环境中移动。通过操控视觉地标与鼠实际运动的同步性，他们制造出“虚拟速度”与“真实速度”不一致的场景。在这一条件下，研究团队用微电极记录海马体中位置细胞的电活动，并分析其与theta波的相位关系。 结果发现，当虚拟移动与真实移动一致时，位置细胞表现出完整的“相位前移”（phase precession，预测未来位置）和“相位后移”（phase procession，回放过去路径）现象。但当两者不一致时，“相位后移”消失，说明大脑依赖自我运动信息来更新空间位置计算。这表明，相位前移主要由外部地标驱动，而相位后移则依赖于自我运动反馈。 该发现支持了20多年前由波士顿大学团队提出的理论：theta周期的后半段用于预测未来，前半段用于编码当前信息。研究团队认为，海马体以约125毫秒的周期在这两种功能间切换，而这一过程由外部与内部线索共同调控。 未来，研究团队计划进一步追踪上游脑区如何将地标与运动信息传递至海马体，以揭示整个导航网络的计算原理。这些发现不仅有助于理解人类空间记忆，也可能为阿尔茨海默病早期症状（如迷路、短期记忆丧失）提供机制解释，并为机器人和人工智能系统的导航设计提供灵感。