空间记忆中海马神经元集群的序列编码特性与机制研究进展

发布时间：2022-01-17 14:52

　　空间记忆的形成、巩固与检索依赖于海马中位置细胞集群的序列性放电模式。位置细胞集群在清醒运动状态下产生的theta序列有助于空间记忆获取,并且具有轨迹预测、促进决策等特性;而在清醒静息和慢波睡眠状态下产生的尖波-涟漪（sharp wave-ripples,SWRs）重放序列有助于空间记忆的巩固与检索。本综述主要总结了theta序列和SWRs重放序列的基本特性,探讨了二者的形成机制以及在空间记忆形成中的关系,总结了现存问题并展望其未来的研究方向,以期为相关研究提供新思路。 

【文章来源】：生理学报. 2020,72(06)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

Theta序列和尖波-涟漪(SWRs)重放序列示意图

早期研究表明theta序列不仅仅表征当前的空间位置，也可以对动物前方和后方的位置进行表征，即theta序列具有前瞻性(look ahead)与回顾性(look behind)。通过对theta序列进行贝叶斯解码[28],Johnson等[29]首先发现theta序列在大鼠中表现出前瞻性。之后Gupta等[30]的研究显示theta序列不仅具有前瞻性，也具有回顾性：他们研究了大鼠在T迷宫运动时的theta序列，发现单周期theta序列编码的空间路径从大鼠当前所在位置的后方开始，延伸到大鼠的前方，从大鼠当前位置到空间路径前方最远端之间的距离称为前瞻距离(ahead length)，从空间路径后方最远端到大鼠当前位置之间的距离称为回顾距离(behind length)。该研究同时也表明，theta序列的前瞻距离和回顾距离与大鼠的运动速度和加速度有关：当大鼠加速或以较高速度运动时，序列的前瞻距离会增加；当大鼠减速时序列的回顾距离会增加。这表明theta序列前瞻性和回顾性的编码信息会受到运动状态的调制。Theta序列的前瞻性有助于决策任务的进行[29]。Johnson等[29]在T迷宫决策任务的实验中发现，当大鼠位于T迷宫选择点时，海马CA3区的theta序列会编码与未来行为相对应的空间路径。这种现象在另一项决策相关的研究中也得以印证：当大鼠在设有三个食物井(每次任务随机一个食物井有食物奖赏)的圆轨上进行决策任务时，大鼠出发前CA1区theta序列具有前瞻性，并且theta序列编码的前瞻距离与大鼠即将选择的食物井和当前位置之间距离呈正相关性[31]。这表明在决策过程中，海马theta序列编码与目标相关的空间信息，并为未来行为的规划提供了潜在的空间基础。这些研究揭示了在空间探索与决策中，通过解码theta序列集群放电信息，能够实现对未来选择的提前预测。


本文编号：3594928