Nat neurosci：时蔓同根！时间相近的记忆在大脑里扎堆
Nat neurosci：时蔓同根！时间相近的记忆在大脑里扎堆
在时间上相近发生的事件往往在记忆中相互关联，近期研究表明，这类记忆是由重叠的神经元集群编码的。然而，树突可塑性机制在关联记忆方面所起的作用尚不清楚。
基于此，2025年2月17日加州大学洛杉矶分校神经生物学系、精神病学与心理学系及学习与记忆整合中心Alcino J. Silva研究团队在Nature neuroscience杂志发表了“Compartmentalized dendritic plasticity in the mouse retrosplenial cortex links contextual memories formed close in time”揭示了小鼠压后皮质中的分区树突可塑性，将时间上相近形成的情境记忆联系起来。
作者发现，记忆关联不仅依赖于小鼠压后皮质中神经元集群的重叠，还依赖于分支特异性的树突分配机制。相同的树突节段优先被两个相关联（而非独立）的情境记忆激活，并且在两个相关联（而非独立）的情境记忆各自发生后新增的树突棘簇，会被分配到相同的树突节段。重要的是，证明在首次情境探索过程中被激活的树突的再次激活，足以关联两个情境记忆。作者的研究结果表明，局部树突可塑性在记忆整合中起着关键作用，并揭示了支配相关联记忆与独立记忆如何分配到树突分区的规则。
图一 重叠的RSC集合被招募来编码在时间上相近获得的情境记忆
神经元集合的重叠对于连接两个记忆至关重要。但尚不清楚这种重叠是否也发生在RSC（一个对情境记忆编码至关重要的脑区）中。使用微型头戴式显微镜观察小鼠在探索不同环境时RSC神经元的钙动态变化。发现当小鼠在5小时内探索两个环境（相关记忆）时，RSC神经元集合的重叠度高于7天内探索两个环境（独立记忆）的情况。对于5小时间隔内探索的相同环境，神经元的激活频率相似，且高活性细胞更可能在同一时间段内在不同环境中被重新激活。尽管底层神经元集合的重叠可以连接两个记忆，但这些记忆仍然保持独立。高活跃度的神经元在RSC中驱动了关联记忆的重叠和表征相似性，而低活跃度的神经元则更多地编码维持不同情境体验独立性的特征。总结来说，该研究揭示了RSC神经元集合在处理时间上相近的情境记忆时通过重叠来实现记忆链接，并指出高活跃度细胞在这一过程中扮演重要角色。
图二 RSC神经元集合的重叠足以连接情境记忆
使用TetTag系统标记和操控在情境暴露期间激活的RSC神经元集合。通过光遗传学重新激活单个情境恐惧记忆相关的RSC神经元集合，观察其是否能在原本中性的新情境中诱导恐惧反应。当两个情境记忆在时间上接近时，其中一个与恐惧刺激配对，小鼠也会将第二个中性但“链接”的情境视为恐惧情境。这表明RSC神经元集合的重新激活足以引发条件反射（如僵直反应）。通过光遗传学手段使特定的RSC神经元集合编码两个相隔两天的情境记忆，成功地将这两个本不相关的记忆链接起来，进一步证实了RSC神经元集合重叠在情境记忆链接中的关键作用。重新激活RSC神经元集合能够驱动两个独立情境记忆的链接，而激活随机的小部分RSC神经元则不能实现这一效果。通过增强相同稀疏群体的RSC神经元兴奋性，强迫两个不同情境记忆的共同分配，结果这些记忆被成功链接，进一步证明了RSC神经元集合重叠的重要性。RSC神经元集合的重叠对于连接情境记忆至关重要。操控RSC内的神经元集合可以单独驱动情境记忆的链接。研究结果表明，RSC及其相关脑回路在处理情境信息方面起着关键作用，并且神经元集合的重叠是情境记忆链接的重要机制。
图三 记忆链接后，树突棘会在重叠的树突段上增加
作者使用体内双光子显微镜观察Thy1-YFP-H小鼠RSC顶端树突上的突触棘，在多次情境暴露后进行成像，确认小鼠在这种条件下仍表现出记忆链接。在基线期相比，新情境暴露并未改变总体的突触棘添加、丢失或周转率。但是，情境暴露后，新的突触棘会在小范围内（约5 µm）成簇添加，表明新情境探索导致RSC树突上的簇状可塑性。当两个情境在5小时内被探索时，同一树突段上的突触棘添加数量呈正相关。相比之下，当两个不同情境在7天内被探索时，以及在家笼条件下的突触棘添加数量没有相关性，并且与随机化后的相关系数无显著差异。此外，在任何成像间隔下，突触棘丢失的数量均未显示出相关性。计算了两次情境探索（5小时间隔）后添加的突触棘数量中的互信息，发现一个情境编码后的突触棘添加数量可以预测另一个关联情境编码后的突触棘添加数量。而在其他成像条件下，这一现象并不存在。这些结果表明，在情境记忆链接过程中，树突段上的突触棘添加不仅成簇出现，而且在同一树突段上的突触棘添加数量具有显著的相关性。研究还揭示了RSC神经元集合的重叠在情境记忆链接中的关键作用，通过突触棘动态变化实现记忆的物理连接和功能整合。强调了突触棘在树突段上的空间聚集性和相关性，为进一步理解记忆形成和存储机制提供了重要线索。
总结
作者的研究结果表明，局部树突机制在介导神经元集群重叠，进而关联情境记忆方面发挥着关键作用。这项研究为理解大脑如何组织和管理记忆提供了新的视角。它不仅揭示了局部树突机制在记忆链接中的重要性，还为未来的研究奠定了基础，特别是在探索记忆整合、检索及其潜在的临床应用方面。例如，理解这些机制可能有助于开发新的治疗方法，以改善记忆障碍患者的记忆功能。