iNature - Neuron | 再取進展！陸軍軍醫大學諶小維等團隊發現社會記憶鞏固的潛在神經迴路－鑽石舞台

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海馬體CA2區在社會記憶中起着關鍵作用。這種記憶的編碼涉及到從下丘腦上乳核(SuM)到CA2的傳入活動。然而，鞏固新編碼的社會記憶所需的神經迴路仍然未知。

2022年10月21日，陸軍軍醫大學諶小維及覃涵共同通訊在Neuron（IF=19）在線發表題為「REM sleep-active hypothalamic neurons may contribute to hippocampal social-memory consolidation」的研究論文，該研究表明REM睡眠活躍的下丘腦神經元可能有助於海馬區社會記憶鞏固。該研究使用特定迴路的光學和單細胞電生理記錄小鼠，以探索睡眠在社會記憶鞏固中的作用及其潛在的迴路機制。

該研究發現投射到CA2的SuM神經元在快速眼動睡眠(REM)期間高度活躍，但在非快速眼動睡眠或安靜清醒時不活躍。這些神經元的REM睡眠選擇性光基因沉默會損害社會記憶。相比之下，沉默另一組投射到齒狀回的REM睡眠活動SuM神經元對社會記憶沒有影響。因此，該研究提供了因果證據，證明投射到CA2的REM睡眠活動的下丘腦神經元是社會記憶鞏固所特別需要的。

另外，2021年11月15日，陸軍軍醫大學諶小維及德國慕尼黑工業大學Arthur Konnerth共同通訊在NatureNeuroscience在線發表題為「Fear learning induces α7-nicotinic acetylcholine receptor-mediated astrocytic responsiveness that is required for memory persistence」的研究論文，該研究通過在頭部固定小鼠中使用雙光子 Ca2+ 成像和在自由移動小鼠中使用纖維光度法，表明厭惡的感覺刺激激活了聽覺皮層星形膠質細胞亞群中的 α7-煙鹼乙酰膽鹼受體 (nAChRs)。該研究證明恐懼學習導致這些星形膠質細胞中聲音誘發的 Ca2+ 瞬變的從頭誘導。星形膠質細胞的反應性與恐懼記憶一起持續了數天，並在經歷了習得性冰凍行為滅絕的動物中消失了。星形膠質細胞中α7-nAChRs的條件性基因缺失顯著損害了恐懼記憶的持久性。總之，該研究發現學習獲得性、α7-nAChR 依賴性星形膠質細胞反應性是記憶持久性基礎細胞基質的組成部分（點擊閱讀）。

社會記憶是一種基本的認知過程，使動物能夠識別和記住同類的成員，在神經障礙中常常受損。社會記憶是如何編碼、表達和鞏固的迴路機制只被部分理解。越來越多的證據表明，海馬CA2神經元可以對外部社會新奇信號作出反應，是編碼社會記憶所必需的。這些CA2信號被傳輸到腹側CA1，那裡可能存儲着社會記憶。

最近的一項研究發現，從下丘腦乳頭上核(SuM)到CA2區域的穀氨酸能神經元迴路有助於檢測社交新信號。然而，雖然光基因激活SuMCA2迴路可以影響社會記憶表達，抑制相同的迴路似乎並不影響相同的記憶表達，這表明其他未知的迴路可能對社會記憶的表達有貢獻。這種在迴路層面上可能存在的冗餘提出了一個關鍵的問題，即社會記憶如何以及通過哪些特定迴路在海馬體中得到鞏固。

機理模式圖（圖源自Neuron ）

該研究對睡眠在鞏固記憶方面的作用的理解，在最近發展的高精度記錄和操作方法的大力推動下得到了極大的提高。非快速眼動睡眠(NREM)和快速眼動睡眠(REM)這兩個睡眠階段都被認為對鞏固記憶至關重要。這些記憶鞏固過程依賴於海馬和海馬外區域的多個神經迴路。該領域的主流觀點是，在非快速眼動睡眠期間，海馬神經元在銳波漣漪(SWRs)期間的重新激活促進了記憶鞏固。在CA3引起的SWRs中這種再激活是空間記憶鞏固所必需的。事實上，在空間記憶的情況下，睡眠階段特定的擾動中隔或海馬齒狀回(DG)的REM睡眠依賴神經元活動損害了其鞏固。

該研究結合了在各種行為條件下定義的下丘腦-海馬迴路中的光學Ca2+記錄、單細胞電生理學和光遺傳學，以探索小鼠NREM和REM睡眠在鞏固社會記憶方面的可能作用。該研究在下丘腦SuM中發現了一小群CA2投射神經元，它們只在快速眼動睡眠時活躍，而在非快速眼動睡眠或安靜清醒(QW)時不活躍。光基因沉默實驗揭示了這些神經元在鞏固社會記憶方面的重要作用。

相比之下，投射到DG的一組截然不同的下丘腦SuM神經元，在快速眼動睡眠期間也高度活躍，選擇性地有助於鞏固空間記憶，而不是社會記憶。總的來說，該研究結果決定性地擴展了對快速眼動睡眠記憶功能的理解，並強調了下丘腦神經元簇在鞏固特定內容的海馬記憶中的重要性。此外，該研究的數據促進了對SuM的功能作用的認識。

原文鏈接：

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(22)00809-1

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