神经元多样性对记忆的影响

康奈尔大学 （Cornell University）的研究人员在一项新研究中报告说， 大脑关键区域的神经元根据其确切的基因特性具有不同的功能，了解这种多样性可以更好地了解大脑的计算灵活性和记忆能力，可能为疾病的治疗方案提供信息 。

康奈尔大学

5月22日消息

海马 CA1 区的锥体细胞 ，曾经被认为是统一的神经元集合，最近被发现 具有高度多样性 。但直到现在， 这种多样性在认知功能中的作用还没有被仔细研究过 。

“ 大多数记忆研究假设海马体和皮层就像黑匣子-整体结构，同质的神经元集合 ，”共同资深作者 Antonio Fernandez-Ruiz 说，他是神经生物学和行为学助理教授，也是 康奈尔大学艺术与科学学院 （College of Arts and Sciences）生命科学系的 Nancy 和 Peter Meinig 家族研究员 ，“所以基本上， 你有两个相互通信的黑匣子，但你不知道这两个黑匣子的确切组成部分 。”

这项“ 选择性记忆编码、路由和回放的海马体-皮层回路 ”（ Hippocampo-Cortical Circuits for Selective Memory Encoding, Routing, and Replay ）的研究论文近日发表在《 神经元 》（ Neuron ）杂志上。资深合著者是艺术与科学学院神经生物学和行为学助理教授 Azahara Oliva 。

研究于2023年5月16日发表在《Neuron》（最新影响因子：18.688）杂志上

Fernandez-Ruiz 和他的团队在对大鼠的测试中发现， CA1 神经元同时编码与任务相关的信息，但随后根据神经元是在海马体深处还是在表面，向不同的目标发送脉冲 。

“我们发现这些结构之间 至少有两种不同的沟通方式 ，”他说，“ 不同类型的细胞将不同类型的信息编码，并将其发送到大脑的不同部位，从而形成专门的回路 。”

在他们的研究中，实验室 使用了同时参与记忆任务和睡眠的大鼠 ， 用高密度硅探针检查了大量同时记录的神经元。探针探测细胞的编码活动，通过称为尖波涟漪（SWRs）的同步振荡进行协调 。

正如他们在之前的研究中发现的那样， CA1 锥体细胞 （以其形状命名） 在某些生理特性上的差异取决于它们在海马体中的位置 (深层、中层或浅层)。 这种多样性是记忆发展的关键 ，Fernandez-Ruiz 说。

这项工作的一个关键发现是： 虽然深层 CA1 锥体细胞是序列和组装动力学的主要贡献者，但在新经历的回放过程中，表层细胞被专门招募，并驱动记忆的形成 。

“ 当你学习新东西时 ，”他说，“ 经验的这些方面可以被特定的神经元群区分和编码，然后传递到不同的区域，这些区域专门处理不同类型的信息。我们认为这很重要，因为这为系统提供了更大的灵活性 。”

研究人员还 描述了一个以前未知的回路，涉及海马体和皮层，在记忆巩固中起作用 。Oliva 说， 对海马体神经元多样性的进一步了解可以帮助找到受失智症影响的区域 。

她说：“ 像阿尔茨海默病这样的疾病的特点是海马体和皮层之间的交流受损，但我们不知道是整个结构被破坏了，还是更有可能是这些结构中的某些特定神经元类型受到了更大的影响 。”

“ 如果你能确定记忆的哪个方面被破坏了 ，”她说，“ 那么也许你可以追溯到不同细胞类型的特异化，也许可以采用新的、更有针对性的治疗方法 。”

创立于1865年的康奈尔大学

参考文献

Source：Cornell University

Diversity of neurons affects memory, study finds

Reference：

Ryan E. Harvey, Heath L. Robinson, Can Liu, Azahara Oliva, Antonio Fernandez-Ruiz. Hippocampo-cortical circuits for selective memory encoding, routing, and replay. Neuron, 2023; DOI: 10.1016/j.neuron.2023.04.015