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新研究识别小鼠空间记忆的关键脑回路:海马跨半球“桥梁”及其在精神分裂症模型中的改变

一项发表于《Cell Reports》的研究首次描述了海马两个半球之间的一种特定连接:右侧半球CA1区域的神经元向左侧半球的下托(subiculum)发送投射。这一回路对于导航和位置记忆至关重要。当该连接被选择性阻断时,小鼠在空间记忆任务中出现障碍。此外,该回路在携带与精神分裂症相关的22q11.2缺失遗传突变的小鼠模型中发生改变,且雄性小鼠的缺陷更为明显。

作者: Elena Garrido, Miguel Hernandez University of Elche

背景:海马半球间通讯的未解之谜

大脑分为两个半球,它们以部分特化的方式处理信息,但仍需要不断协调。然而,在涉及记忆的区域(如海马)中,实现这种通讯的具体连接在很大程度上是未知的。

西班牙国家研究委员会(CSIC)与米格尔·埃尔南德斯大学(UMH)联合中心的神经科学研究所(IN)领导的团队,在《细胞报告》上发表的研究填补了这一空白。

核心发现:一个连接左右海马的“桥梁”

研究团队使用神经元示踪技术,识别出右侧半球CA1区的神经元向左侧半球下托(subiculum)发送的投射。

“这一回路充当两个区域之间的桥梁,使导航和记住事物位置所需的信息整合成为可能,”该研究的第一作者Noelia Sofía de León Reyes表示。

功能验证:光遗传学阻断揭示空间记忆的特异性需求

研究人员使用光遗传学工具,选择性地阻断小鼠中的这一连接,并观察其对行为的影响。

行为域回路阻断后的影响
空间记忆受损(难以记住物体的位置,在需要空间记忆的任务中决策困难)
焦虑水平完整
物体识别完整

“这表明,这一连接不仅仅是结构性的,而是在空间记忆中具有非常特定的作用,”该研究的负责人Félix Leroy解释道。

疾病关联:在22q11.2缺失综合征模型中的改变

研究团队还在携带与22q11.2缺失(一种显著增加精神分裂症和其他神经精神疾病风险的人类遗传条件)等效遗传改变的小鼠模型中研究了这一连接。

  • 观察结果:这些动物表现出空间记忆缺陷以及海马跨半球连接的减少。
  • 性别差异:尽管这种改变在两种性别中都存在,但雄性在某些测试中表现出更明显的缺陷。

“我们观察到,当这一回路被改变时,导航和记忆的能力也受到影响。这表明,跨半球失连可能有助于解释精神疾病中的认知问题,”De León Reyes解释说。

临床意义与未来方向

作者指出,这一发现可能具有长期的临床意义。

“这类连接可以使用神经影像技术(如纤维束成像)结合认知测试在人类中进行研究。从长远来看,这可能有助于开发检测与精神分裂症等疾病相关的大脑改变的新策略。”

—— Félix Leroy

研究合作

该研究结合了小鼠中的多种实验方法,涉及与西班牙国家生物技术中心(CNB-CSIC)的Marta Nieto实验室(de León Reyes博士曾在此开始相关工作)以及哥伦比亚大学Joseph A. Gogos(创建了Df16(A)小鼠模型)的合作。

研究总结

层面关键发现
识别回路右侧CA1 → 左侧下托(subiculum)的跨半球投射
功能作用空间记忆特异性需求
疾病模型22q11.2缺失导致回路减少和空间记忆缺陷,雄性更明显
(责任编辑:泉水)