大脑是一个充满矛盾的存在：它不断变化，却又保持着惊人的稳定性。负责记忆的海马体虽然会随着时间重组和活动“转移”，但我们的长期记忆却能够完好无损地保留下来。这种“变化的系统如何维持稳定”一直是神经科学领域的核心谜题之一。方向感的丧失常常是阿尔茨海默病最早出现的预警信号，有时甚至在显著记忆丧失之前就已出现，因此理解大脑维持空间稳定性的机制，对于早期诊断和干预具有重要意义。

2026年3月20日，麦吉尔大学研究员Sofia Skromne Carrasco及其团队在Nature上发表了题为Months-long stability of the head-direction system的研究。该研究首次识别出大脑维持记忆稳定性的“锚点”——头方向系统。利用微型头戴式显微镜，研究人员在数月内追踪了小鼠的同一批神经元，发现这个作为内部罗盘的头方向系统在结构上保持稳定，即使海马体持续重组，它仍为空间信息的解释提供高度稳定的基础框架。

“这是一个长期存在的谜题：如果大脑的记忆结构不断变化，我们的记忆为何能如此稳定？我们的研究结果提供了一个解释。”研究通讯作者Adrien Peyrache表示。

头方向系统是一个脑细胞网络，作为大脑的“内部罗盘”，在我们移动时追踪面朝的方向。它还将大脑的记忆中心——海马体——与大脑其他部分连接起来。该系统能够快速建立方向参照点，决定什么是“北”、什么是“南”，并在数周后再次进入同一空间时保留这一方向感。

研究人员使用微型头戴式显微镜，在数月内追踪小鼠的同一批脑细胞。这种技术使科学家能够长时间观察单个神经元的活动变化，而无需反复处死动物。通过这种方法，他们得以精确比较同一神经元在不同时间点的活动模式。

研究发现，头方向系统在结构上保持稳定，数月不变，即使海马体持续重组、活动模式不断变化。当小鼠探索一个新空间时，大脑的罗盘迅速设定一个方向参照点，并在数周后再次进入该空间时保留这一方向感。这种稳定性与海马体的动态变化形成了鲜明对比。

图1 PoSub HD细胞在相同环境中的长期稳定性。

“这些发现揭示了一个惊人的对比，”Peyrache说。“虽然海马体的活动可能随时间重组，但头方向系统为解释空间信息提供了高度稳定的基础。”

该研究结果对阿尔茨海默病研究具有重要意义。迷失方向和感觉定向障碍常常是该病最早的预警信号之一，有时甚至在记忆明显丧失之前就已出现。 理解空间稳定性通常如何维持，有助于阐明这些能力为何会退化，为早期发现和未来治疗策略开辟新的途径。

研究揭示了一个关键差异：海马体作为记忆中心，其活动模式不断更新和重组，以适应新的经验和环境；而头方向系统则提供稳定的“网格”，让记忆得以映射其上。这种架构上的对比，解释了大脑如何在变化中维持稳定。

当小鼠进入一个新环境时，头方向系统能在几秒钟内“设置”一个方向参照点——本质上决定哪个方向算“北”、哪个方向算“南”。当数周后小鼠再次进入同一空间时，这一方向设置被完整保留。这种快速设定和长期保留的机制，为空间记忆提供了连续性和稳定性。

这项研究首次揭示了大脑维持记忆稳定性的“锚点”机制：头方向系统作为一个高度稳定的内部罗盘，为不断重组的海马体提供了固定的空间参照框架。这一发现不仅解答了长期存在的科学谜题，也为理解阿尔茨海默病早期方向感丧失的神经基础提供了新的视角。

参考文献

Skromne Carrasco, S., Viejo, G. & Peyrache, A. Months-long stability of the head-direction system. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-10096-w

资讯来源

编译：脑海科技