生物行移动版

小鼠中的一项新研究表明，大脑可能会重复利用某些细胞来存储许多不同的记忆，而不会将它们与旧记忆混淆或抹去。由纽约大学朗格尼医学中心研究人员领导的这项研究，在小鼠学习将特定的气味（A、B、C）与奖励（糖水）关联起来的嗅觉条件反射任务中，使用双光子钙成像来记录背侧海马CA2区域的神经元活动。研究者发现，约10-20% 的CA2神经元在多个记忆中被重复激活（即，它们会在多种不同的气味刺激下放电）。这些CA2神经元被称为“总机”细胞。至关重要的是，干扰CA2神经元会损害小鼠形成新记忆的能力（在气味-奖励关联任务中），但不会影响对旧（已习得）记忆的回忆。相反，这些总机细胞也起着“门控”作用：它们在清醒时被抑制（使CA2难以形成新记忆），而在探索新事物时被激活（使CA2能够形成新记忆）。这项研究为理解大脑如何平衡记忆巩固（保留旧记忆）与记忆编码（形成新记忆）提供了一种新的机制。

记忆的类型

长期记忆可以分为外显记忆（陈述性记忆）和内隐记忆（程序性记忆）。外显记忆需要海马体进行巩固，而内隐记忆则不需要。在海马体内，不同的亚区承担着不同的功能：齿状回（DG）负责“模式分离”（区分相似记忆），而CA1负责“模式完成”（从部分线索中检索完整记忆）。相比之下，CA2的功能此前尚不明确。

CA2在社交记忆中的作用

此前，CA2被发现参与社交记忆（识别其他个体）。然而，CA2在非社交记忆（如气味-奖励关联）中的作用尚不清楚。

主要发现

1. 重复激活的“总机”细胞

在多个记忆（气味-奖励关联）的编码过程中，CA2中有10-20% 的神经元被反复激活（即作为“总机”细胞）。这些总机细胞似乎避免了新旧记忆之间的“灾难性干扰”（即新记忆会覆盖旧记忆）。

2. CA2损伤会损害新记忆的形成

当CA2被药理学（使用蝇蕈醇（muscimol），一种GABA-A受体激动剂）抑制时，小鼠无法学习新的气味-奖励关联，但仍能回忆起旧的（已习得的）气味-奖励关联。

3. CA2在清醒时被门控

在清醒状态下，CA2神经元的兴奋性较低（通过c-Fos染色评估），这可能使其难以编码新记忆。在探索新事物时（如暴露于新气味），CA2神经元的兴奋性增加（去抑制），从而允许新记忆的形成。

机制

研究团队提出了一个模型：在编码新记忆时，CA2“总机”细胞被激活，形成一种稀疏的、非重叠的记忆痕迹。这些“总机”细胞还充当门控开关，在清醒状态下抑制CA2，从而防止对新记忆的干扰；但在探索新事物时，它们则会解除对CA2的抑制，从而允许对新记忆进行编码。

临床意义

1. 创伤后应激障碍（PTSD）

在创伤后应激障碍（PTSD）中，患者会经历与创伤记忆相关的侵入性闪回。CA2的总机细胞可能参与创伤记忆的巩固。调控CA2的活性或可用于治疗创伤后应激障碍。

2. 阿尔茨海默病（AD）

在阿尔茨海默病中，海马体是早期受损的脑区之一。记忆巩固（保留旧记忆）与记忆编码（形成新记忆）之间的失衡可能是导致情景记忆障碍的原因之一。

未来方向

1. 人类研究：使用高分辨率功能性磁共振成像（fMRI）扫描在记忆任务中评估人类CA2的活性。

2. 光遗传学：使用光遗传学技术（在表达ChR2的小鼠中），探索性地激活CA2“总机”细胞，以增强记忆编码。

3. 阿尔茨海默病（AD）小鼠模型：在AD小鼠模型（如APP/PS1、5xFAD）中，测试CA2的活性是否发生改变。

结论

这项发表在《自然》杂志上的研究发现，CA2中的“总机”细胞可被重复激活，以编码多个记忆，而不会干扰旧的记忆。 这一机制可能有助于大脑平衡记忆巩固与记忆编码。