神经学家发现记忆细胞可以帮助我们理解新情况

想象一下，你和一个朋友在一家新开的餐厅共进晚餐。你可以尝试你从来没有吃过的菜，你的环境对你来说是全新的。然而，你的大脑知道你也有过类似的经历——仔细阅读菜单，点开胃菜，在甜点上挥霍，这些都是你外出就餐时可能做过的事情。

麻省理工学院(MIT)的神经科学家们现在已经识别出了细胞群，这些细胞编码了整个经历中每一个独特的片段。当类似的经历发生时，这些储存在海马体中的记忆块就会被激活，这与存储特定位置详细记忆的神经代码不同。

研究人员认为，他们在对老鼠的研究中发现的这种“事件代码”可能有助于大脑解释新情况，并通过使用相同的细胞来表达类似的经历来学习新信息。

“当你遇到新的东西,有一些真正值得注意的刺激,但你已经知道不少关于特定的经验,因为它是一个类似的经验,之前你已经“说Susumu Tonegawa,生物学和神经科学教授RIKEN-MIT麻省理工学院的神经回路遗传学实验室的Picower研究所学习和记忆。

Tonegawa是这项研究的资深作者，该研究发表在今天的《自然神经科学》杂志上。陈孙，麻省理工学院的研究生，是这篇论文的主要作者。纽约大学研究生杨婉楠和皮考尔研究所的技术助理贾里德·马丁也是这篇论文的作者。

编码的抽象

众所周知，大脑海马体中的某些细胞专门存储特定位置的记忆。对老鼠的研究表明，在海马体内，当动物在一个特定的位置，甚至当它们梦到那个位置时，被称为“位置细胞”的神经元就会激活。

在这项新研究中，麻省理工学院的研究小组想要研究海马体是否也储存记忆中更抽象的元素。也就是说，当你进入一家特定的餐厅时，这些细胞可能会对“甜点”进行编码，而不管你在哪里吃甜点。

为了验证这一假设，研究人员测量了小鼠重复走四圈迷宫时海马CA1区域神经元的活动。每跑完四圈，老鼠们就会得到奖励。不出所料，研究人员发现，当老鼠到达特定位置时，这些细胞就会发光。然而，研究人员还发现，在这四圈中，有一圈的细胞是活跃的，而其他的则不是。CA1中大约30%的神经元参与了这个“事件代码”的生成。

孙说:“这给了我们一个初步的暗示，除了空间编码，海马体的细胞还关心这个被称为第一圈的离散的经验块，或者这个被称为第二圈、第三圈、第四圈的离散的经验块。”

为了进一步探索这个想法，研究人员训练老鼠在第一天走一个方形迷宫，然后在第二天走一个圆形迷宫，每走四圈，它们还会得到奖励。他们发现地方细胞改变了它们的活动，反映了新的环境。然而，无论赛道的形状如何，在每一圈中都激活了相同的特定于lapp的细胞。lap编码细胞的活性在随机缩短或延长时也保持一致。

孙说:“即使在新的空间位置，细胞仍然保持对圈数的编码，这表明原来为1平方圈编码的细胞现在已经转换为1圆圈编码了。”

研究人员还表明，如果他们使用光遗传学来抑制来自大脑内侧内嗅皮层(MEC)的感觉输入，lapo编码就不会发生。他们现在正在研究MEC区域提供什么样的输入来帮助海马体创造由经验块组成的记忆。

两个截然不同的代码

这些发现表明，每次你吃晚饭时，无论你在哪里吃什么，类似的记忆细胞都会被激活。研究人员推断，海马体包含“两个相互独立的可操作代码，”孙说。其中一种编码位置、时间和感官输入的连续变化，而另一种将整个体验组织成更小的块，这些块适合于已知的类别，如开胃菜和甜点。

Tonegawa说:“我们相信这两种海马体编码都是有用的，而且都很重要。”“如果我们想要记住特定经历中发生的所有细节，每时每刻发生的变化，那么持续的监控是有效的。但另一方面，当我们有一个更长的经历时，如果你把它分成几个部分，并记住这些抽象部分的抽象顺序，这比监控这个持续变化的漫长过程更有效。”

纽约大学医学院(new York University School of Medicine)的神经科学教授约吉·布扎基(Gyorgy Buzsaki)表示，麻省理工学院的新研究结果“极大地提高了我们对海马体功能的认识”。布扎基并不是研究团队的成员。

Buzsaki说:“这些发现意义重大，因为它们告诉我们，海马体不仅仅是‘代表’空间或将路径整合成一个连续的漫长旅程。”“从这些显著的结果中，Tonegawa和他的同事得出结论，他们发现了一个‘事件编码’，致力于通过事件来组织经验，这个编码独立于空间和时间的表现，也就是说，工作也归因于海马体。”

Tonegawa和Sun认为，编码大量经验的细胞网络可能对一种叫做“转移学习”的学习方式也很有用，这种学习方式允许你运用已有的知识来帮助你解释新的经验或学习新的事物。Tonegawa的实验室目前正在努力寻找可以编码这些特定知识片段的细胞群。

这项研究由理研所脑科学中心、霍华德休斯医学研究所和JPB基金会资助。