正如管弦乐队的成员需要指挥来保持节奏一样,大脑中的神经元也需要适时的活动波来组织跨时间的记忆。在海马体(大脑的记忆中心)中,神经代码的时间顺序对于构建关于你去过哪里、你现在在哪里以及你要去哪里的心理地图非常重要。日本 RIKEN 脑科学研究所的研究于 5 月 30 日发表在《Nature Neuroscience》杂志上,准确指出了小鼠体内代表空间的神经元如何保持时间。
当小鼠在其环境中导航时,称为 CA1 的中央海马区依靠来自附近大脑区域的神经输入的节律波来生成更新的空间地图。当研究人员关闭附近海马区 CA3 的输入时,刷新的地图变得混乱。虽然小鼠仍然可以完成简单的导航任务,并且来自单个神经元的信号似乎可以准确地表示空间,但群体级别的代码或“管弦乐队”已经不合时宜并且包含错误。“神经音乐并没有改变,”资深作者 Thomas McHugh 说,“但是通过抑制海马体 CA1 的 CA3 输入,我们摆脱了指挥。”
McHugh 和合著者 Steven Middleton 通过基因工程小鼠在 CA3 中表达神经素来关闭 CA3 和其他大脑区域之间的突触连接,从而实现了这一目标。整体神经元活动得以保留,但由于突触通讯被有效抑制,他们可以测量去除 CA3 输入对 CA1 区域空间图的影响。
当小鼠在轨道上跑来跑去时,作者记录了多个单独的神经元以及来自更大组神经元的电流总和,称为局部场电位。这使得他们能够监测每个 θ 周期,即当鼠标移动时海马体更新其空间神经图的时间段。