研究探索了记忆巩固过程中小鼠海马体中不同中间神经元群的活动 ...

海马体是哺乳动物大脑的关键区域，已被发现与情景记忆的形成有关。这些是对事件或经历的长期记忆，可以有意识地记住并在精神上重新体验，例如对特别难忘的生日聚会、假期等的回忆。

小鼠海马体的横切面。绿色代表 CA2 和 CA3 区域中表达 GCAMP 的中间神经元。GCAMP 是一种用于测量神经元活动的钙指示剂。紫色代表针对 Calbindin 的染色，Calbindin 是一种用于在本例中描绘不同海马亚区的标记，例如 CA1 与 CA2/CA3。

从本质上讲，众所周知，海马体支持将我们的生活经历“转化”为我们可以有意识地长时间回忆的情景记忆。过去的神经科学研究发现，这种记忆巩固过程以及从过去的经验中学习的能力受到海马体电生理振荡的影响，即尖波涟漪 (SWR)。

哥伦比亚大学的研究人员最近开始着手更好地了解特定群体的中间神经元（即，通常抑制皮质结构中兴奋性锥体神经元的局部神经元）如何在动物积极参与活动时调节记忆巩固和学习。他们发表的论文描述了小鼠在周围环境中移动并且大脑正在形成新记忆时海马体两个区域中间神经元的活动特征。

“记忆形成后，它们需要巩固，否则它们就会消失，”进行这项研究的研究人员之一特里斯坦·盖勒 (Tristan Geiller) 告诉 Medical Xpress。“有压倒性的证据表明，记忆巩固发生在数百毫秒长的事件中，称为 SWR。我们领域中最大和长期存在的问题之一是确定是什么触发了这些 SWR 事件。多年来，抑制性中间神经元已经被假定作为支持 SWR 产生的主要电路元件，但众所周知，很难通过实验记录这些细胞在清醒行为动物中的活动并检验这一假设。”

虽然其他研究团队过去检查了中间神经元的活动，但他们的大部分努力都集中在麻醉的啮齿动物上，或者对移动的啮齿动物使用了性能不佳的技术。在他们最近的实验中，Geiller 和他们的同事开始使用他们之前工作中引入的一种新方法来检查当动物清醒和移动时小鼠海马体 CA3 和 CA2 区域中间神经元的活动。

大脑中有不同类型的中间神经元，每一种都具有不同的形状、活动模式和分子特征。除了探索中间神经元活动和 SWR 事件之间的可能联系之外，神经科学界因此还需要确定某些类型的中间神经元是否比其他类型更多地参与了这种记忆巩固过程。

“几年前，我和我的同事开发了一种方法来记录大量中间神经元的活动，这在过去是出了名的困难，而且还可以从分子上识别我们记录的中间神经元类，”Geiller 解释说。“这是一种两步法，基于非常规类型的荧光显微镜并结合基于免疫组织化学的标记。”

在他们的实验中，Geiller 和他的同事主要训练成年小鼠执行一项空间学习任务，该任务以前被发现会在海马体中产生活动并促进记忆巩固。当小鼠完成这项任务时，他们使用他们最近开发的基于显微镜的方法检查了 CA3 和 CA2 海马区中间神经元的活动。

这种方法使研究人员能够表征不同子类型的中间神经元的活动和反应，因为小鼠正在形成新的记忆并且在它们的大脑中产生了 SWR。例如，他们发现表达缩胆囊素蛋白的中间神经元在 SWR 发生之前不太活跃，而表达小白蛋白蛋白的中间神经元在 SWR 振荡后非常活跃。

“最近，研究表明，不仅 SWR 对记忆巩固很重要，而且 SWR 的持续时间可以预测动物的记忆力，或者更确切地说，我们应该说‘动物学得有多快’，”Geiller 说。

“我们的论文表明，海马体 CA3 区（SWR 被认为起源于此）中表达胆囊收缩素 (CCK) 的中间神经元（一类中间神经元）的活动在 SWR 事件发生之前减少，并且这种减少的幅度是“与 SWR 的持续时间相关。同样，我们发现表达小白蛋白 (PV) 的篮子中间神经元活动与 SWR 事件的终止相关，并反映了 SWR 的持续时间。”

这组研究人员最近的工作揭示了 SWR 生成之前、期间和之后海马体中特定类型中间神经元的活动，从而有助于理解记忆巩固和学习过程。在未来，它可以为进一步研究铺平道路，研究不同的中间神经元群体如何影响和调节学习相关的 SWR。

“在我们接下来的研究中，我们计划利用这些中间神经元类别的遗传特异性，并通过光遗传学以时间控制的方式操纵它们，”Geiller 补充道。

“我们想测试我们是否可以人为地增加 SWR 事件的持续时间，从而改善小鼠的学习能力。但是，我们知道 CCK 和 PV 中间神经元只是介导 SWR 生成的回路中的一个元素。以前的工作还涉及神经调节和其他皮层下核与这个过程有关，所以我们可能需要很长时间才能完全理解记忆巩固的神经基础。”