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Nat Neurosci:科学家揭示个体记忆力形成的神经元网络调控机制

来源:生物谷 2014-02-11 23:13

2014年2月12日 讯 /生物谷BIOON/ --个体学习和记忆能力的产生被认为是由于大脑中海马体神经元突触连接性的增强所致,海马体包括5个亚区,在其中四个亚区之间形成的回路被认为是个体记忆形成的关键;近日,刊登在国际著名杂志Nature Neuroscience上的一篇研究论文中,来自日本理化研究所的研究人员在大脑海马体的第5个亚区中鉴别出了一种新型回路。

100多年来,研究人员一直致力于研究人类大脑的主要回路,即由齿状回到亚区CA3和CA1组成的内嗅皮层,亚区CA2位于CA3和CA1之间,其细胞相对“粗糙”一些(不够精细),这项研究中,研究人员结合构造学、遗传学和生理学技术对位于亚区CA2中神经元形成的连接进行分析,首先研究人员利用荧光标记物来标记神经纤维,通过检测基因RGS14、PCP4 和STEP的表达情况鉴别出了CA2亚区,结果显示,相比预期而言,CA2区域神经元可以接收齿状回区域细胞的大量的信息输入。

随后研究人员对小鼠模型进行实验,利用激光来刺激其纤维并且记录其它几个亚区的活性情况,结果显示,CA2和CA3区域的神经元的刺激激活作用可以快速发生,而CA1区域就相对迟缓一些。研究者表示,CA2亚区的神经元可以将纤维发送至CA1亚区,形成一种可以交替回落。

研究者Kohara表示,以前我们并不知道记忆力如何在大脑的背海马区域进行转移,这项研究中,我们通过研究发现,亚区CA2 相联系的回路或许是空间信息和情感信息相结合的路径,因为CA2亚区可以从背海马体向腹海马体传递信息。(生物谷Bioon.com)

Cell type–specific genetic and optogenetic tools reveal hippocampal CA2 circuits

Keigo Kohara,1, 6 Michele Pignatelli,1, 6 Alexander J Rivest,1, 6 Hae-Yoon Jung,1 Takashi Kitamura,1 Junghyup Suh,1 Dominic Frank,1 Koichiro Kajikawa,1 Nathan Mise,2, 5 Yuichi Obata,2 Ian R Wickersham3 & Susumu Tonegawa1, 4

The formation and recall of episodic memory requires precise information processing by the entorhinal-hippocampal network. For several decades, the trisynaptic circuit entorhinal cortex layer II (ECII)dentate gyrusCA3CA1 and the monosynaptic circuit ECIIICA1 have been considered the primary substrates of the network responsible for learning and memory. Circuits linked to another hippocampal region, CA2, have only recently come to light. Using highly cell type–specific transgenic mouse lines, optogenetics and patch-clamp recordings, we found that dentate gyrus cells, long believed to not project to CA2, send functional monosynaptic inputs to CA2 pyramidal cells through abundant longitudinal projections. CA2 innervated CA1 to complete an alternate trisynaptic circuit, but, unlike CA3, projected preferentially to the deep, rather than to the superficial, sublayer of CA1. Furthermore, contrary to existing knowledge, ECIII did not project to CA2. Our results allow a deeper understanding of the biology of learning and memory.

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