我们的大脑使用各种参考系(也称为坐标系)来表示场景中对象的运动。

一些坐标系比其他坐标系更有用。例如，为了表示地球上的位置，我们可以使用以地球为中心的坐标系，例如纬度和经度。在这样一个以地球为中心的坐标系中，位置(例如您的家)随时间是恒定的。但是，您也可以使用以太阳为中心的坐标系来表示相对于太阳的住所。这样的系统显然对试图找到您居住的人毫无用处，因为随着地球相对于太阳旋转，以太阳为中心的坐标中的地址会不断变化。

人脑也面临着同样的问题，即用适当的坐标系表示信息并在坐标系之间转移以指导您的动作。部分原因是感官信息被编码在不同的参考帧中：视觉信息最初是相对于眼睛以眼睛为中心的坐标编码的，听觉信息最初是相对于头部以头部为中心的坐标编码的，依此类推。为了将这些感官信号组合起来，使一个人可以感知整个场景，必须在大脑中进行一系列有趣的计算。

但是，当您在环境中移动时，神经元如何在不同的参考系中表示对象?

在《自然神经科学》杂志上发表的一篇论文中，罗切斯特大学的研究人员，包括大脑和认知科学教授格雷格·德安格利斯(Greg DeAngelis)，研究了观察者也在移动时大脑中的神经元如何代表物体的运动。

具体来说，研究人员研究了观察者如何判断物体相对于观察者头部或相对于世界的运动。

他们的发现-特定大脑区域中的神经元在参考框架之间切换时更加灵活-提供有关大脑内部运作的重要信息，并有可能用于神经修复和脑部疾病的治疗中。

神经元是固定的还是灵活的?

想象你在踢足球。如果您正在跑步并且想要使球前进，则需要计算球相对于头部的运动轨迹，以便可以使头部与球接触。因此，以头部为中心的坐标系将很有用。或者，如果您正在跑步并且看着队友将球踢向球门，则需要计算球相对于球门的轨迹，以确定队友是否得分。由于目标相对于世界是固定的，因此这将需要一个以世界为中心的坐标系。

DeAngelis说：“根据执行的任务，大脑需要在不同的坐标系中表示对象的运动才能成功。”“最大的问题是：大脑如何做到这一点?”

研究人员希望确定大脑是否必须在每个具有不同固定参考系的不同神经元之间进行切换-例如，在以头为中心的神经元和以世界为中心的神经元之间进行切换-还是神经元是否灵活并更新其参考根据代表对象运动的任务的瞬时需求来确定帧。

研究人员训练受试者以头部为中心或以世界为中心的坐标来判断物体的运动，并根据提示在试验之间进行切换。

研究人员记录了来自大脑两个不同区域的神经元的信号，发现大脑腹侧顶内(VIP)区域的神经元具有非凡的特性：它们对物体运动的反应会根据任务而变化。

即，神经元没有固定的参考系，而是灵活地适应任务的要求并相应地改变其参考系。

当要求受试者报告对象相对于其头部的运动时，VIP中的神经元将以头部为中心的坐标表示对象运动。当要求受试者报告物体相对于世界的运动时，它们以世界中心的坐标表示物体运动。

由于神经元具有如此灵活的响应，这意味着大脑可以大大简化传递指导动作所需的信息的过程。

DeAngelis说：“这是第一项研究，表明神经元可以根据对受试者的指令，在不同的坐标系中灵活地表示空间信息，例如物体运动。”“这意味着大脑可以从这单个神经元群体中解码或“读出”信息，并能够获得任一种任务情况所需的信息。”