原创 Veronica 神经现实 收录于话题#神经前研 | NeuroHub121个

文献： Gava, G.P., McHugh, S.B., Lefèvre, L. et al. Integrating new memories into the hippocampal network activity space. Nat Neurosci 24, 326–330 (2021).

DOI：https://doi.org/10.1038/s41593-021-00804-w

作者：Veronica |封面：Bui Ngan

学习和记忆是互相作用的：之前的记忆影响现在的学习，而新学到的信息则反过来会改变却不会抹去过去的记忆。在一条回家必经的小路上，你突然发现新开了一家奶茶店，你会记得这家奶茶店有什么好喝的。但我打赌，你同样不会忘记该如何喝着奶茶心满意足地从小路走回家。而最近来自英国牛津大学研究者发现，海马神经元就有这个“喜新不厌旧”的本领。

研究者在记录小鼠海马CA1区神经元钙信号发放的同时，给它设计了一个条件性位置偏好任务（conditioned place preference，CPP）：在任务的第一阶段，小鼠会被放置在一个它熟悉的区域自由活动（暴露阶段，exposure），在第二阶段，小鼠则开始探索两个新的、由一座桥连通的区域。研究者将从中找出它更喜欢的那个区域（测试前阶段，pre-test）。到了第三阶段，连通的桥被撤走，小鼠将会在它不那么喜欢的区域喝到糖水，而在它更喜欢的区域则只能喝到纯水。一小时以后，CPP测试开始，连通的桥被重新放回，小鼠又可以自由进出这两个区域了。为了知道新的CPP记忆对过去记忆的影响，每一次测试之后，研究者都会将小鼠放回最开始的熟悉的区域中（重新暴露阶段，re-exposure）。

- Gava et al., Nat Neurosci. -

研究者首先画出了共同放电图（co-firing graph）来展示分别在这六个阶段共同活跃的神经元（co-active neuron）之间的放电关系。他们发现，在CPP学习阶段出现了更多的三角形共同放电的神经元连接，这说明当小鼠将糖水与其中一个新的区域联系起来时，共同放电的网络结构也发生了改变。不仅如此，任意两个神经元节点间的距离也变短了，说明共同放电神经元之间的功能性联系也在增强。此外，每一个单独的神经元的累计共同放电强度（cumulative co-firing strength）也有所增加，这反应不同神经元之间的放电联系（firing association）也变得更加紧密。

有趣的是，海马细胞的“喜新”更像是一个通用的机制，因为共同放电图的变化不仅在CPP阶段出现，也同样出现在小鼠进入新环境探索的时候（没有奖励）、和有糖水奖励的时候。不仅如此，研究者还发现，这些变化在小鼠重新回到熟悉区域的时候并不会回到“出厂预设值”，而是一直保持CPP之后的状态——也就是说，神经元已经在这次任务中更新了它的记忆，就如同升级后的苹果手机，再也回不到从前了。

我们知道海马区的细胞并不单一，不同类型的细胞在其中的作用是否也不尽一致呢？研究者根据放电频率将所记录的细胞划分为高放电细胞和低放电细胞两类。他们发现，相比于第一暴露阶段，低放电细胞在重新暴露阶段出现了更多簇状放电（burst spikes），并且CPP之后其在空间上显示了更高的相关性（spatial coherence），包含了更丰富的空间信息内容（information content）。我们可以简单理解为这些低放电细胞在CPP过程中不断更新自己的放电情况，吸收了新的信息。有趣的是，如果只分析高放电细胞的共同放电信息，研究者则可以轻松分辨出小鼠是处在第一阶段的熟悉区域，还是处在测试前阶段的两个新区域，这些信息并不随着不同经历的变化而变化——这一点与低放电细胞的作用是完全相反的。

- Gava et al., Nat Neurosci. -

一言以蔽之，海马细胞之所以能够做到喜新不厌旧，离不开这两类细胞：高放电细胞帮你记住你回家的路，低放电细胞则记住回家路上的奶茶店。

原标题：《《自然-神经科学》：海马神经元， 结识新记忆，不忘老记忆》

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