我们的大脑使用各种参考系统(也称为坐标系)来表示场景中物体的运动。

有些坐标系比其他坐标系更有用。比如为了表示在地球上的位置，我们可以用以地球为中心的坐标系，比如经纬度。在这样一个以地球为中心的坐标系中，位置(例如，你的家)是随时间恒定的。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宅。这样的系统对于试图找到你所居住的人显然是无用的，因为随着地球相对于太阳的旋转，以太阳为中心的坐标中的地址会不断变化。

人类的大脑也面临着同样的问题，那就是信息在一个合适的坐标系中表达，在坐标系之间传递，指导你的行动。部分原因是感觉信息是在不同的参考系中编码的：视觉信息最初是相对于以眼睛为中心的坐标编码的，听觉信息最初是相对于以头部为中心的坐标编码的，等等。为了组合这些感官信号，使一个人能够感知整个场景，大脑中必须进行一系列有趣的计算。

但是，当你在环境中移动时，神经元是如何在不同的参照系中表示物体的呢？

在《自然神经科学》期刊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Greg DeAngelis，研究了当观察者也在移动时，大脑中的神经元如何代表物体的移动。

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世界的运动。

他们的发现——特定大脑区域的神经元在参考系之间切换时更灵活——提供了关于大脑内部工作的重要信息，可能用于神经修复和大脑疾病的治疗。

神经元是固定的还是柔性的？

想象你正在踢足球。如果你在跑步，想让球前进，你需要计算球相对于你头部的轨迹，这样你的头部才能接触到球。所以以头部为中心的坐标系会很有用。或者，如果你正在跑步，看着队友把球踢向球门，你需要计算球相对于球门的轨迹，以确定队友是否进球。因为目标相对于世界是固定的，所以它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物体的运动才能成功。”"最大的问题是：大脑是如何做到这一点的？"

研究人员希望确定大脑是否必须在具有不同固定参考框架的不同神经元之间切换——例如，在以头部为中心的神经元和以世界为中心的神经元之间切换——或者神经元是否是灵活的，并根据代表物体运动的任务的瞬时需求更新其参考来确定框架。

研究人员训练受试者以头部或世界为中心的坐标判断物体的运动，并根据提示在实验间切换。

研究人员记录了大脑两个不同区域神经元的信号，发现大脑腹侧顶叶(VIP)区域的神经元具有非凡的特征：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照系，而是灵活地适应任务的要求，相应地改变自己的参照系。

当被试被要求报告物体相对于其头部的运动时，VIP中的神经元会以头部为中心来表征物体的运动。当被试被要求报告一个物体相对于世界的运动时，他们用世界中心的坐标来表达这个物体的运动。

因为神经元具有如此灵活的反应，这意味着大脑可以大大简化传递指导行动所需信息的过程。

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，如物体运动。”“这意味着大脑可以从这个单一的神经元群中解码或“读出”信息，并可以获得任何类型的任务情况所需的信息。”