Neuron | 海馬神經(jīng)元連接在導(dǎo)航中劃分穩(wěn)定與靈活

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)前沿文獻(xiàn)分享

基本信息

Title:Recurrent connectivity shapes spatial coding in hippocampal CA3 subregions

發(fā)表時(shí)間:2026-7-8

發(fā)表期刊:Neuron

影響因子:16.9

獲取原文:

1. 添加小助手:PSY-Brain-Frontier即可獲取PDF版本

研究背景

海馬 CA3 依靠錐體神經(jīng)元之間的興奮性復(fù)發(fā)連接來(lái)參與記憶編碼和提取。已有研究發(fā)現(xiàn)，CA3 沿橫軸有一個(gè)連接梯度：近端 CA3（proximal CA3, pCA3）的復(fù)發(fā)連接較少，遠(yuǎn)端 CA3（distal CA3, dCA3）較多。本文關(guān)心的問(wèn)題是，這種局部回路差異會(huì)不會(huì)進(jìn)一步影響空間表征的穩(wěn)定性、情境判別，以及群體編碼方式

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法邏輯

作者讓小鼠在虛擬現(xiàn)實(shí)線性軌道中活動(dòng)，并用在體雙光子鈣成像記錄 pCA3 和 dCA3 錐體神經(jīng)元的活動(dòng)。他們比較了跨天位置細(xì)胞穩(wěn)定性、群體向量（population vector, PV）相關(guān)，以及熟悉/新穎情境判別。隨后，研究在 dCA3 局部條件性敲除囊泡谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1（vesicular glutamate transporter 1, VGLUT1），以降低谷氨酸能興奮性傳遞。最后，作者用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（recurrent neural network, RNN）和 Hopfield 網(wǎng)絡(luò)（Hopfield network）測(cè)試復(fù)發(fā)連接水平是否足以產(chǎn)生相近的編碼差異

核心發(fā)現(xiàn)

發(fā)現(xiàn)一：pCA3 更穩(wěn)定，dCA3 更動(dòng)態(tài)地參與空間編碼

跨天追蹤顯示，dCA3 中持續(xù)被分類(lèi)為位置細(xì)胞的比例更高，說(shuō)明更多神經(jīng)元持續(xù)參與空間調(diào)諧。不過(guò)，pCA3 位置細(xì)胞的調(diào)諧曲線相關(guān)和同一位置 PV 相關(guān)更高，空間表征更穩(wěn)定。也就是說(shuō)，dCA3 更像是在持續(xù)調(diào)整空間參與，pCA3 則更傾向于保留長(zhǎng)期一致的空間代碼

Fig. 1 中，作者展示了跨天位置細(xì)胞追蹤、調(diào)諧曲線相關(guān)和 PV 相關(guān)；這一結(jié)果提示 pCA3 與 dCA3 在長(zhǎng)期空間編碼中采用互補(bǔ)策略

在情境切換任務(wù)中，dCA3 中情境判別神經(jīng)元的比例更高。支持向量機(jī)（support vector machine, SVM）從群體活動(dòng)中解碼熟悉/新穎環(huán)境時(shí)，dCA3 的準(zhǔn)確率也高于 pCA3。降低 dCA3 的 VGLUT1 介導(dǎo)傳遞后，情境判別神經(jīng)元比例下降，熟悉與新穎環(huán)境之間的空間表征相似性升高。這說(shuō)明 dCA3 的情境特異空間編碼依賴興奮性復(fù)發(fā)傳遞

Fig. 2 和 Fig. 3 中，作者展示了判別指數(shù)、SVM 解碼和熟悉/新穎環(huán)境間的 PV 相關(guān)；這些結(jié)果支持 dCA3 復(fù)發(fā)連接參與情境特異編碼

在 RNN 中，相對(duì)稠密連接的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了更多空間調(diào)諧單元和情境判別單元，這和 dCA3 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。Hopfield 網(wǎng)絡(luò)則顯示，相對(duì)稠密網(wǎng)絡(luò)更能區(qū)分更多存儲(chǔ)模式；稀疏網(wǎng)絡(luò)在擾動(dòng)較大時(shí)，更有利于恢復(fù)原始模式。模型結(jié)果說(shuō)明，復(fù)發(fā)連接水平可以影響穩(wěn)定性和區(qū)分能力

Fig. 4 中，作者比較了稀疏與相對(duì)稠密網(wǎng)絡(luò)在空間調(diào)諧、情境判別和記憶恢復(fù)中的表現(xiàn)；這一結(jié)果提示連接稀疏度足以生成與 pCA3/dCA3 相似的編碼差異趨勢(shì)

省流總結(jié)

這篇 Neuron 論文顯示，小鼠海馬 CA3 不是只生成一套統(tǒng)一的空間地圖。pCA3 更偏向穩(wěn)定的長(zhǎng)期空間表征，dCA3 更偏向動(dòng)態(tài)、情境特異的編碼。VGLUT1 擾動(dòng)和模型都指向復(fù)發(fā)連接這個(gè)機(jī)制軸，但這些結(jié)果仍然是在特定小鼠任務(wù)和抽象模型框架下得到的

分享人：天天

審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

你好，這里是「PsyBrain 腦心前沿」

專注追蹤全球認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的最尖端突破

視野直擊 Nature, Science, Cell 正刊 及核心子刊與頂級(jí)大刊

每日速遞「深度解讀」與「前沿快訊」

科研是一場(chǎng)探索未知的長(zhǎng)跑，但你無(wú)需獨(dú)行。歡迎加入PsyBrain 學(xué)術(shù)社群，和一群懂你的同行，共同丈量腦與心智的無(wú)垠前沿。

點(diǎn)擊卡片進(jìn)群，歡迎你的到來(lái)

一鍵關(guān)注，點(diǎn)亮星標(biāo) ? 前沿不走丟！

一鍵分享，讓更多人了解前沿