Science：新解码的回路揭示了脑细胞网络如何稳定记忆形成

根据纽约大学朗格尼健康中心研究人员领导的一项研究，新解码的大脑回路使记忆在学习过程中更加稳定。这项研究在线发表于《科学》杂志，研究表明，连接两个大脑区域（内嗅皮层和海马体CA3区）的信号通路活动，有助于小鼠在大脑回路中编码位置地图。

以往的研究已知，内嗅/海马体回路（entorhinal/hippocampal circuit）对于记忆形成以及通过部分线索完成模式来回忆记忆都至关重要。可靠的回忆要求海马体位置图保持稳定，在一定程度上能够经受住环境的变化。

研究作者称，CA3神经计算出现问题可能导致类似精神分裂症或创伤后应激障碍的症状——即记忆的稳定性和精确性受损。在这些情况下，聚会上的气球爆破声可能会导致一名士兵的大脑错误地回忆起炸弹爆炸，从而产生冻结性恐惧反应。

该研究的资深作者、纽约大学朗格尼健康中心精神病学和神经科学系助理教授Jayeeta Basu博士说："我们的研究通过关注海马体表征的稳定性，填补了关于长程输入如何控制对记忆回忆至关重要的神经元回路这一理解上的重大空白。"

Basu补充说："更好地理解支持位置图的回路，可能会指导未来为影响记忆的病症设计更精准的治疗方法。"Basu是纽约大学朗格尼健康中心转化神经科学研究所的教员，并且是近期"总统早期职业科学家与工程师奖"的获得者。

重复的回路活动设定记忆模板

这项新研究围绕着称为神经元的脑细胞展开，它们通过"放电"——即产生正负电荷平衡的快速波动——来传递协调思想和记忆的电信号。

当电荷到达一个脑细胞突起的末端时，会触发神经递质化学物质的释放，这些化学物质漂浮过一个细胞与下一个细胞之间的间隙。在另一侧，它们停靠到蛋白质上，这些蛋白质根据其性质，要么鼓励下游神经细胞放电（兴奋），要么抑制其放电。

这种兴奋和抑制的组合实现了将"噪音"塑造成思想的平衡，当大脑不在学习时（处于静息状态），这种平衡得以维持。

然而，在学习过程中，兴奋度的增强会编码新的记忆，神经元的活动模式决定了它们所代表记忆的特异性。以固定模式重新激活这些神经元可以回忆起特定的记忆，并产生相关的行为——例如，小鼠学会糖水奖励在一个迷宫中的位置与在另一个迷宫中的位置不同。

当前研究的重点是那些具有长突起、协调远处大脑区域活动的神经元。关于长程细胞输入如何影响局部回路，以平衡稳定模板（已知信息）和新数据（不断变化的体验）来形成记忆，目前知之甚少。

研究团队确定，从外侧内嗅皮层到CA3区的两种类型的长程突起同时发出信号，以稳定脑细胞学习网络的活动。具体来说，研究发现长程兴奋性谷氨酸能（LECGLU）和抑制性GABA能（LECGABA）突起能增加相互连接的神经元群体的活动，以支持学习。

研究作者在单细胞水平上检测了LEC长程输入与CA3回路之间的相互作用。他们的研究发现，LECGLU驱动CA3的兴奋，但也通过前馈抑制来微调其放电，而LECGABA则抑制这种局部抑制，从而去抑制（鼓励）CA3的活动。这种联合作用通过触发特定回路中的反复活动来支持CA3的稳定性，编码了关于位置的记忆。

该研究的第一作者、Basu实验室的博士后学者Vincent Robert博士说："这项工作剖析了大脑通过调低关键微回路中的抑制来增强脑细胞兴奋度以更关注某些感官信息的机制。该团队详细阐述了一种回路机制，该机制微调了兴奋、抑制和去抑制之间的对话，以服务于情境依赖性记忆的形成和位置图的稳定性。"（生物谷Bioon.com）

参考文献：
Vincent Robert et al, Cortical glutamatergic and GABAergic inputs support learning-driven hippocampal stability, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adn0623.