Neuron最新研究揭示：记忆存储的神经元选择机制
Neuron最新研究揭示：记忆存储的神经元选择机制
记忆是如何在大脑中存储的？这是一个困扰神经科学家多年的重要问题。近年来，随着光遗传学等先进技术的发展，研究者们开始关注一种被称为“记忆印迹细胞”（engram cells）的特殊神经元群体。这些细胞被认为在学习和记忆过程中扮演着关键角色。
加拿大多伦多大学等研究机构的科学家们最近在《Neuron》杂志发表了一项重要研究，揭示了海马体CA1区神经元如何被招募为记忆印迹细胞的机制。这项研究不仅加深了我们对记忆存储的理解，还为未来开发治疗记忆相关疾病的新方法提供了重要线索。
研究背景与方法
神经科学家一直试图回答一个核心问题：哪些神经元更容易被招募为engram cells？多伦多大学的研究团队巧妙地利用钙成像和光遗传学等技术，对这一问题进行了深入探索。
主要发现
高兴奋性神经元更易成为engram cells
研究团队首先使用条件恐惧记忆范式，通过光遗传学技术兴奋一小部分CA1椎体神经元，发现这些神经元在回忆恐惧记忆时表现出更高的活性。进一步实验表明，在训练前3小时内更加兴奋的神经元更容易被分配为恐惧记忆的engram cells。
图1：利用光遗传兴奋一小部分CA1椎体神经元使其偏向于成为条件恐惧记忆的印迹细胞
稳定功能连接的细胞群
研究团队还发现，在训练当天最兴奋的细胞集群更倾向于被招募为印迹细胞。通过双光子成像技术，他们观察到engram cells之间存在更强的功能连接性，这表明这些细胞更可能属于同一个细胞集群。
图2：稳定功能连接的细胞群兴奋性随着天数变化，但条件恐惧记忆当天最兴奋的一群细胞被招募为印迹细胞
学习过程中的放电模式
进一步研究发现，这些engram cells在学习过程中的放电模式与非engram cells存在显著差异。在训练阶段，engram cells表现出更高的放电活性，并且对电击刺激的响应更强，空间编码能力也更高。
图3：印迹细胞集群在恐惧记忆形成之中和之前具有更高的兴奋性
研究结论与展望
这项研究揭示了神经元兴奋性与记忆存储之间的关键联系。高兴奋性的神经元更容易被分配为engram cells，同时在训练过程中会增加这群神经元的兴奋性和之间的功能连接。此外，研究还发现，在训练前功能连接更强的一群细胞，即pre-configured ensembles，更容易被分配成同一群engram ensemble。
尽管这项研究取得了重要突破，但仍有一些问题值得进一步探讨。例如，研究中记录到的non-engram cell数目约是engram cell的几倍，可能会导致一些统计上的差异。此外，实验中使用的钙信号皮尔森相关系数来计算细胞间功能连接的方法，可以考虑结合膜片钳等电生理手段进行更精细的测量。
这项研究不仅增进了我们对记忆存储机制的理解，也为未来开发治疗记忆相关疾病的新方法提供了重要线索。随着技术的不断进步，我们有望在未来更深入地揭示大脑记忆存储的奥秘。