站在诺奖得主“肩上”，他们发现海马深处的事件时间轴| Cell Reports

大脑对时间进行编码，将所有事件中的地点和人物等信息对应到相应的时间点上，是人类正常生活和工作的重要条件。那么脑海中的这个事件时间轴是如何建立，正向记忆时如何形成事件顺序，逆向回忆时又如何正确读取？几个世纪以来，这个谜题困扰着研究者们。

2019年8月13日沃里克大学计算机科学系的罗尔斯教授等人发表于Cell Reports的一篇文章给出了一些解答。他们基于2014年诺贝尔奖获得者May Britt 和 Edvard Moser等前人的研究，建立了一种关于外侧内嗅皮层（Lateral entorhinal cortex ，LEC）中时间斜坡细胞介导产生海马时间细胞的新理论模型，且这种海马时间细胞可以与地点和人物关联，帮助回忆这两者在事件中出现的顺序。

该成果揭示了我们如何能够以正确的顺序记住一天中发生在我们身上的事情，仿佛目击自己生活中一系列事件。

有多项研究表明海马与位置信息的记忆相关，Eichenbaum等人研究发现海马CA1和CA3区中的一些神经元可对序列事件中不同的时间和地点组合放电，这反映了记忆对象和时间的某种关联。

研究人员发现向海马输入信息的LEC中存在一种时间斜坡细胞，在由AMPA和NMDA受体介导且受γ-氨基丁酸受体抑制的突触适应机制下，不同于海马时间细胞，这种细胞可以在数百秒的时间尺度上缓慢改变活动速率，例如其放电活动在数分钟内下降至零，再花数分钟升至较高速率，再缓慢下降，如此往复。 

研究者们发现在LEC和海马这两个脑区中，记忆代码的转换通过竞争性网络这种特殊的的神经元网络来完成。网络中一个吸引子群体是活跃的，由于突触适应它的激发变少，允许网络中的其他群体在一段时间内爬升到活跃状态。随着时间的推移，群体之间倾向于交替循环。

为了提供时间尺度的多样性和丰富性，理论是在LEC内有至少3个独立的网络，每个网络有不同的时间适应参数，使得不同的网络以不同的时间尺度循环，较长的时间参数网络在LEC中更深。网络之间的弱耦合潜在地允许它们通过弱相互作用相互影响，有助于整个系统在定时上更加可靠。竞争性网络分配不同的海马神经元响应来自时间斜坡细胞不同的放电组合，从而形成一个时间序列。

理解脑的记忆相关机制不仅有助于研究记忆障碍疾病，还能为我们理解和治疗抑郁症以及精神分裂症等精神相关疾病提供新的思路。

罗尔斯教授在他2018年出版的《脑，情绪和记忆》一书中详细介绍了更好的方法来理解建立在这些理论基础上的抑郁症，其中还提到了悲伤记忆是如何在抑郁症中占据主导，并提供了抑郁症治疗方面的建议。

罗尔斯教授认为现在是脑科学研究激动人心的时代，我们开始理解包括记忆和情感在内许多行为的机制，这意味着发现针对脑功能失调更好的治疗方案这一领域存在着巨大的潜力。

（对于本研究感兴趣的同学，建议下载全文阅读）

参考资料：

Rolls ET.The Generation of Time in the Hippocampal Memory System[J].Cell Rep,2019,28(7):1649-1658. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31412236 

小知识：

英国科学家约翰·奥基夫(John O’Keefe)、挪威科学家梅·布莱特·莫索尔(May Britt Moser)和爱德华·莫索尔(Edvard Moser)获得2014年诺贝尔生理学或医学奖。 他们研究的是大脑中的“内置GPS”——定位系统，它使人们可以在空间中进行自我定位，也为更高级的认知功能提供了细胞意义上的基础。这三人的研究解答了“我们如何得知我们在哪里”“我们怎样找到路径从一个地点到达另一个地点”以及“我们如何储存这些信息，从而下次需要寻找相同路径时可以立刻获得它们”这几个问题。

作者信息

 

编译作者：Juno（brainnews创作团队）

校审：Simon（brainnews编辑部）

题图：lingholic.com

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