提起VIP大家會想到什麼？
自帶貴族氣質視頻網站會員？充滿童年回憶的QQ會員？或者是閃閃發光的VIP金卡？
那你知道，
其實你大腦裡面也有一個VIP專區嗎？
軍訓時， 我們每天都要聽到“立正， 向右看齊， 向前看！”這句列隊口號， 那你知道“向前看”到底是向哪看嗎？如果請你把身體向右側偏轉一些， 再做“向前看”這個動作， 你是準備把身體“回正”之後看向之前的那個正前方， 還是就這樣保持偏轉的姿勢看向自己身體的正前方？
這個看似簡單的瞬間反應，
與我們今天要講的大腦裡的“VIP”可有著密切聯繫。
近日， 浙江大學求是高等研究院系統神經與認知科學研究所的陳曉冬教授課題組在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上線上發表了一篇關於研究後頂葉皮層的前庭信號編碼機制的文章， 就揭示了大腦空間編碼的新機制。 在這篇文章中， 我們大腦中的“VIP”也就是頂內溝腹側區域(Ventral Intraparietal Area， VIP)的神秘面紗被進一步揭開。
該課題由陳曉冬教授和來自羅切斯特大學的Gregory C. DeAngelis、貝勒醫學院的Dora E. Angelaki共同完成， 得到國家自然科學基金和中央高校基本科研業務費基金支持。
為什麼這篇研究大腦VIP區的文章，
能夠刊登在世界四大名刊之一的PNAS上呢?
在目前已有的研究中，
陳曉冬教授課題組關注的重點是前庭信號在VIP腦區的編碼機制。
前庭信號來自於前庭系統， 那前庭系統是什麼？
前庭系統是感覺系統之一， 它對於我們的運動感知、運動控制、以及認知功能都有著不可替代的基礎作用。 當你坐在行駛的汽車裡， 就算你不睜眼， 你也知道車子在動。 對於這一點， 你可以感謝一下你大腦的VIP系統——前庭系統的大力支持。
既然前庭系統與我們生活聯繫如此緊密， 我們怎麼很少聽說它呢？
大概是因為已經身為VIP， 所以要“深藏功與名”。
跟視覺、聽覺、嗅覺、味覺等感覺系統相比， 前庭系統確實更像一位元“隱士”， 科學界對它的研究也較少， 這塊“VIP”區域還在靜待人類的到訪探索。 也因此， 很多平時我們習以為常的簡單動作， 到底是如何完成的， 大腦是如何運作的， 我們還知之甚少。
在2013年發表在《Neuron》的研究中，陳曉冬課題組就發現，當頭部和身體的方向一致的時候，前庭感覺信號在VIP腦區的編碼坐標系是以身體為中心的。那你一定會奇怪，如果頭部和身體的方向不一致，會出現什麼樣情況呢？
“目前為止，沒有其他研究對這一問題做出回答。”陳曉冬說，因此，課題組希望通過實驗設計分離以身體為中心和以環境為中心兩種參照系，進一步探討前庭信號在VIP區的編碼特性。
原因二：他們成功成功揭秘大腦VIP區到底是幹什麼的
如圖所示，只要身體坐標系（body-centered）和環境坐標系（world-centered）沒有發生分離，神經元的反應曲線（tuning）就不會發生相對位移（圖1A-B，位移指數displacement index (DI)很小），與眼睛（eye）和頭（head）的相對位置沒有關係；但是，如果身體和環境坐標系發生了相對位移，神經元的tuning就會發生相同幅度的位移（圖1C，DI值接近於1）。所以，VIP神經元對前庭信號的編碼主要是以身體為參考坐標系（body-centered）的，但是這種編碼可能會受到選擇性注意或者高級皮層的調控而發生動態改變（圖1D），雖然body/world發生了偏離，但是被試仍然注視著world的方向，導致被試認為的前進方向和身體的實際方向不再一致，這反映在神經元的反應上，就是tuning的位移幅度變小。
在第一組實驗中，課題組請來一隻猴子擔當大任。他們把一隻猴子放在一個特製平臺上，讓猴子頭部朝前，眼睛平視身體的前方，給它發送10個方向的前庭刺激，並採用電生理記錄方法，記錄猴子大腦的VIP神經元反應，生成一條反應曲線。然後將特製平臺分別向左、向右旋轉30度，猴子保持原有姿勢，眼睛平視身體的正前方，重複上述實驗。
在第二組實驗中，其他環節保持不變，猴子再次友情助演，但在平臺分別向左、向右旋轉的時候，猴子不是平視身體的正前方，而是“斜視”，仍然看著之前的那個方向，重複實驗。
在分析第一組實驗的三條曲線和第二組實驗的三條曲線時，課題組發現了其中的奧妙。“第一組實驗的曲線最佳運動方位發生了變化，而且這個變化幅度跟旋轉的度數是完全吻合的。但是，第二組實驗中的變化幅度較第一組減小了一半。”
這次實驗有什麼意義呢？
對VIP區，來說這次實驗說明了它的特殊功能，可是一個珍貴的讓它在大腦眾區域中“揚眉吐氣”的時刻。
從科學層面上來說，這次研究首次證實了VIP區對前庭信號的編碼具有動態性和靈活性的特點，並可根據任務要求進行調整。“VIP神經元對前庭信號的編碼主要是以身體為參考坐標系（body-centered）的，但是這種編碼可能會受到選擇性注意或者高級皮層的調控而發生動態改變。”
回到之前說的“向前看”這個問題。陳曉冬解釋說，這是一個相對的概念，取決於大腦內的神經元是相對於哪一個參考座標來編碼這些收到的視覺和前庭感覺的方向資訊，又是如何把這些資訊整合起來，形成我們的方向的概念。
簡單來說，這個研究，向我們解密了大腦“VIP”特區每天的工作：在接收到大腦的海馬體和內嗅皮層記憶體在著的“內置GPS系統”，即時提供的我們在環境中的位置資訊後，它通過整合輸入的前庭信號和視覺信號，使得我們能夠感受到自身的運動狀態（姿態、方向、速度、加速度等），並做出相應的調整。
原因三：該論文的論文價值和應用前景值得點贊
論文評審專家認為，該論文很少見地給出了非常清晰的結論：在VIP存在以身體為參考座標來編碼我們運動的神經元，而且這種編碼可能受到選擇性注意的調控。在此之前，我們對大腦內的身體坐標系還沒有一個統一清楚的認識，本論文的結論為後續研究提供了堅實的基礎，對於研究人和環境之間交互的神經機制提供了新的線索。
在應用層面上，該成果有著廣泛的應用前景，未來有望被用於人工智慧、腦機介面、相關腦部神經疾病的診療等領域，為工業和醫學提供理論上的依據。
讓我們繼續期待，該成果在理論上的進一步突破和未來的廣泛應用。
文章作者：吳雅蘭
本文編輯：梁耐嬈
在2013年發表在《Neuron》的研究中，陳曉冬課題組就發現，當頭部和身體的方向一致的時候，前庭感覺信號在VIP腦區的編碼坐標系是以身體為中心的。那你一定會奇怪，如果頭部和身體的方向不一致，會出現什麼樣情況呢？
“目前為止，沒有其他研究對這一問題做出回答。”陳曉冬說，因此，課題組希望通過實驗設計分離以身體為中心和以環境為中心兩種參照系，進一步探討前庭信號在VIP區的編碼特性。
原因二：他們成功成功揭秘大腦VIP區到底是幹什麼的
如圖所示，只要身體坐標系（body-centered）和環境坐標系（world-centered）沒有發生分離，神經元的反應曲線（tuning）就不會發生相對位移（圖1A-B，位移指數displacement index (DI)很小），與眼睛（eye）和頭（head）的相對位置沒有關係；但是，如果身體和環境坐標系發生了相對位移，神經元的tuning就會發生相同幅度的位移（圖1C，DI值接近於1）。所以，VIP神經元對前庭信號的編碼主要是以身體為參考坐標系（body-centered）的，但是這種編碼可能會受到選擇性注意或者高級皮層的調控而發生動態改變（圖1D），雖然body/world發生了偏離，但是被試仍然注視著world的方向，導致被試認為的前進方向和身體的實際方向不再一致，這反映在神經元的反應上，就是tuning的位移幅度變小。
在第一組實驗中，課題組請來一隻猴子擔當大任。他們把一隻猴子放在一個特製平臺上，讓猴子頭部朝前，眼睛平視身體的前方，給它發送10個方向的前庭刺激，並採用電生理記錄方法，記錄猴子大腦的VIP神經元反應，生成一條反應曲線。然後將特製平臺分別向左、向右旋轉30度，猴子保持原有姿勢，眼睛平視身體的正前方，重複上述實驗。
在第二組實驗中，其他環節保持不變，猴子再次友情助演，但在平臺分別向左、向右旋轉的時候，猴子不是平視身體的正前方，而是“斜視”，仍然看著之前的那個方向，重複實驗。
在分析第一組實驗的三條曲線和第二組實驗的三條曲線時，課題組發現了其中的奧妙。“第一組實驗的曲線最佳運動方位發生了變化，而且這個變化幅度跟旋轉的度數是完全吻合的。但是，第二組實驗中的變化幅度較第一組減小了一半。”
這次實驗有什麼意義呢？
對VIP區，來說這次實驗說明了它的特殊功能，可是一個珍貴的讓它在大腦眾區域中“揚眉吐氣”的時刻。
從科學層面上來說，這次研究首次證實了VIP區對前庭信號的編碼具有動態性和靈活性的特點，並可根據任務要求進行調整。“VIP神經元對前庭信號的編碼主要是以身體為參考坐標系（body-centered）的，但是這種編碼可能會受到選擇性注意或者高級皮層的調控而發生動態改變。”
回到之前說的“向前看”這個問題。陳曉冬解釋說，這是一個相對的概念，取決於大腦內的神經元是相對於哪一個參考座標來編碼這些收到的視覺和前庭感覺的方向資訊，又是如何把這些資訊整合起來，形成我們的方向的概念。
簡單來說，這個研究，向我們解密了大腦“VIP”特區每天的工作：在接收到大腦的海馬體和內嗅皮層記憶體在著的“內置GPS系統”，即時提供的我們在環境中的位置資訊後，它通過整合輸入的前庭信號和視覺信號，使得我們能夠感受到自身的運動狀態（姿態、方向、速度、加速度等），並做出相應的調整。
原因三：該論文的論文價值和應用前景值得點贊
論文評審專家認為，該論文很少見地給出了非常清晰的結論：在VIP存在以身體為參考座標來編碼我們運動的神經元，而且這種編碼可能受到選擇性注意的調控。在此之前，我們對大腦內的身體坐標系還沒有一個統一清楚的認識，本論文的結論為後續研究提供了堅實的基礎，對於研究人和環境之間交互的神經機制提供了新的線索。
在應用層面上，該成果有著廣泛的應用前景，未來有望被用於人工智慧、腦機介面、相關腦部神經疾病的診療等領域，為工業和醫學提供理論上的依據。
讓我們繼續期待，該成果在理論上的進一步突破和未來的廣泛應用。
文章作者：吳雅蘭
本文編輯：梁耐嬈