我们的方向感往往会随着年龄的增长而下降。在科学期刊《自然通讯》上，来自德国神经退行性疾病中心（DZNE）和美国专家的研究人员报告了关于这一现象原因的新见解。根据他们的发现，确定空间位置的主要错误来源，以及显然是与年龄相关的定向问题的原因，是一个“嘈杂”且因此不精确的运动速度感知。这些研究结果可能有助于开发早期检测痴呆症的诊断工具。
从视觉刺激到肌肉反馈和由前庭系统传递的信号——人脑使用广泛的感官输入来确定位置并通过空间引导我们。必要信息处理的一个重要部分发生在“内嗅皮质”中。在这个存在于两个大脑半球的区域中，有一些特殊的神经元生成物理环境的思维地图。因此，关于真实空间的信息被转换为大脑可以处理的数据格式。“人类的导航系统工作得相当好。但它并非没有缺陷，”DZNE的首席研究员Thomas Wolbers教授解释道。
“众所周知，有些人方向感很好，而有些人则更难找到路。这种能力通常会随着年龄的增长而减弱，因为老年人通常比年轻人更难进行空间定向，尤其是在陌生的环境中。因此，随着年龄的增长，迷路的几率也会增加。”
为了理解这种下降的原因，DZNE科学家与美国麻省理工学院和德克萨斯大学奥斯汀分校的专家合作，设计了一个特定的实验：总共约60名认知健康的年轻和老年人在戴上“虚拟现实”眼镜后，必须在一个数字生成的环境中移动和定向。同时，参与者也在沿着蜿蜒的路径进行物理移动。他们由一位实验者协助，实验者通过手引导个体测试者。这样，真实的运动直接导致了虚拟空间中的移动。
“这是一个人工设置，但它反映了现实情况的一些方面，”Wolbers说。
在实验过程中，参与者被多次要求估计到路径起点的距离和方向。由于虚拟环境仅提供了少量的视觉提示进行定向，参与者主要依赖其他刺激。“我们观察了参与者在空间中能够多准确地评估他们的位置，从而测试了所谓的路径整合。换句话说，基于身体意识和自身运动感知来确定位置的能力。路径整合被认为是空间定向的一个核心功能，”Wolbers解释道。
正如实验设置一样重要的是测量数据的数学建模。这是基于一种描述对位置确定干扰效应为噪音的方法。“人体及其感觉器官远非完美。因此，大脑中的信息处理会受到干扰，这可以被解释为噪音。这类似于广播，噪音可以叠加实际信号，”Wolbers说。“借助我们的数学模型，我们能够解开各种错误来源的贡献，并识别出哪些因素最扭曲位置跟踪，哪些因素影响较小。这样的错误来源从未在如此详细的层次上进行过研究。”
例如，数据评估显示，沿着路径起点的身体旋转方向始终相当准确。记忆错误几乎不起作用。“在移动时确定空间位置，你必须不断更新你脑海中的位置。这需要你记住你之前的位置。在这方面，我们的分析发现只有最小的错误，”Wolbers说。
研究团队得出结论：路径整合中的错误主要由信息处理中的“累积内部噪音”引起——这种现象可能是不准确的运动速度感知的结果。“应该注意的是，人类本能地根据之前行驶的时间和速度来估计覆盖的距离。然而，我们的研究表明，确定位置的关键错误来源不是时间感知，而是到达大脑的速度信息的明显随机波动，”Wolbers说。
这种错误来源在年轻（平均年龄22岁）和老年（平均年龄69岁）的成年人中都很显著。“年轻受试者通常比老年研究参与者更擅长定向。关键的是，累积的内部噪音随着年龄的增长而增加。这种现象显然是路径整合缺陷的主要原因，也可能是年龄相关定向问题的触发因素。然而，我们还不清楚这种噪音的确切来源以及为什么它会随着年龄的增长而增加，”Wolbers说。
在先前的研究中，Wolbers和其他DZNE研究人员发现，在认知健康的老年人中，内嗅皮质的某些神经元——所谓的网格细胞——对于空间导航至关重要，其活动不稳定：它们的活动不稳定。这与年龄相关的定向困难有关。当前的结果表明，这些不稳定性不是由于网格细胞本身的故障，而是由外部噪音引起的。问题因此不在于网格细胞，而在于到达内嗅皮质的信息流。这指向了早期诊断阿尔茨海默病的可能性。
“阿尔茨海默病与内嗅皮质的早期损伤有关。因此，有理由假设，如阿尔茨海默氏症中表现出的定向障碍起源于大脑的这个区域。与我们的当前研究建议的年龄相关定向困难不同，”Wolbers解释道。“这可能提供了一个机会，将正常的年龄相关定向问题与阿尔茨海默病引起的定向问题区分开来。从长远来看，我们的目标是开发早期检测阿尔茨海默氏症的诊断方法。这可能是使用虚拟现实等技术实现的。我们目前正在为此准备临床研究。”