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Science:揭示一种必不可少的记忆形成机制---嵌套序列

来源:本站原创 2018-11-12 07:03

2018年11月12日/生物谷BIOON/---重复对神经元本身是最好的记忆方法。这是神经生物学家称之为序列重新激活(sequence reactivation)的原理:在睡眠期间,海马体中的与一种任务相关的神经元以精确的顺序快速激活,这会巩固对这种任务的记忆。序列重新激活是长期记忆和海马体与大脑其他部分之间进行交换的基础。这些序列重新激活仅在休息时出现,这是因为它们在初始的神经元活动之后出现,这提示着它们“记住”它们应该开启的顺序。但是通过哪种机制呢?

在一项新的研究中,来自法国科学研究中心/法国国家健康与医学研究院/法兰西学院的研究人员通过研究大鼠位置细胞(place cell)中的活动序列(activity sequence),解答了这个问题。这些位置细胞是海马体中的神经元,在大鼠移动的环境中通过跟踪大鼠的位置而开启,即处于激活状态。当大鼠移动时,它们缓慢地开启,随后在睡眠期间的序列重新激活过程中,它们非常快速地开启。但是,神经生物学家们知道另一种称为θ序列(theta sequence)的序列,当大鼠移动时,与慢速序列(slow sequence)相平行的θ序列快速地重复激活相同的位置细胞。因此,这些θ序列被称为嵌套序列(nested sequence)。相关研究结果发表在2018年11月9日的Science期刊上,论文标题为“Nested sequences of hippocampal assemblies during behavior support subsequent sleep replay”。
图片来自Michaël Zugaro。

慢速序列和嵌套序列中的哪一个是序列重新激活出现所必需的,因而会在睡眠期间导致记忆巩固呢?这些研究人员通过使用一种巧妙的系统,发现了是什么能够在不影响慢速序列的情况下解除嵌套序列。这些大鼠通过电动火车和带跑步机的汽车进行运输。当这种跑步机停止时,这些嵌套序列消失了;当这种跑步机再次开始启动时,它们又再现了。

这些研究人员随后观察到,在火车上的几个带有跑步机的电路停止运行之后,这些大鼠海马体中的位置细胞在睡眠期间并没有像清醒时那样以相同的顺序重新激活。相反,一个带有跑步机的火车电路启动之后,这些序列重新激活确实存在着。因此,在运动期间,这些嵌套的θ序列对睡眠期间的记忆巩固是必不可少的。

这些研究人员正在继续开展他们的研究,如今正在研究嵌套序列中的非空间信息(如对象或纹理)的整合,以及它们在睡眠期间的重新激活。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Céline Drieu, Ralitsa Todorova, Michaël Zugaro. Nested sequences of hippocampal assemblies during behavior support subsequent sleep replay. Science, 09 Nov 2018, 362(6415): 675-679, doi:10.1126/science.aat2952.

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