自然·通訊 | 睡不好，記不住？北京大學(xué)伊鳴/萬(wàn)有團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這群神經(jīng)元藏著“修復(fù)”記憶的密碼！

當(dāng)我們進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)，大腦并未完全休息。它像一位盡職的夜間值班員，悄悄整理著白天的記憶，將零散的信息歸位、存檔。北京大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究所的一項(xiàng)新研究，揭示了大腦中一群特殊的“值班員”——內(nèi)側(cè)隔核中的PV神經(jīng)元——如何在這一過(guò)程中發(fā)揮作用，幫助我們記住物體放在哪兒。

2026年3月20日，北京大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究所萬(wàn)有教授和伊鳴教授團(tuán)隊(duì)在《自然·通訊》上發(fā)表題為《內(nèi)側(cè)隔核中的小清蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元參與海馬依賴(lài)的空間記憶形成》的研究論文。該研究通過(guò)結(jié)合光遺傳學(xué)、在體電生理記錄和行為學(xué)實(shí)驗(yàn)，首次揭示了內(nèi)側(cè)隔核PV神經(jīng)元通過(guò)調(diào)控海馬CA1區(qū)位置細(xì)胞的活動(dòng)，在空間記憶的編碼階段發(fā)揮關(guān)鍵作用，為理解睡眠剝奪導(dǎo)致記憶障礙的神經(jīng)機(jī)制提供了新視角。

研究人員首先建立了一個(gè)急性睡眠剝奪小鼠模型。通過(guò)旋轉(zhuǎn)棒方法讓小鼠保持5小時(shí)清醒后，這些小鼠在物體位置識(shí)別任務(wù)中表現(xiàn)明顯下降——它們無(wú)法像正常小鼠那樣，對(duì)挪動(dòng)到新位置的物體表現(xiàn)出更強(qiáng)的探索偏好。腦電圖記錄顯示，睡眠剝奪小鼠在任務(wù)的關(guān)鍵階段，海馬CA1區(qū)的theta振蕩顯著減弱，內(nèi)側(cè)隔核與海馬之間的theta頻段一致性也出現(xiàn)下降，暗示這兩個(gè)腦區(qū)之間的“對(duì)話(huà)”受到了干擾。

為了精確記錄內(nèi)側(cè)隔核PV神經(jīng)元的活動(dòng)，團(tuán)隊(duì)采用光電極技術(shù)，在小鼠腦中同時(shí)實(shí)現(xiàn)了光遺傳學(xué)標(biāo)記和電生理記錄。他們發(fā)現(xiàn)，在物體位置記憶的編碼階段，內(nèi)側(cè)隔核PV神經(jīng)元的放電頻率顯著升高，尤其是在小鼠主動(dòng)探索物體的時(shí)刻。進(jìn)一步分析表明，約有17.4%的PV神經(jīng)元在探索物體時(shí)表現(xiàn)出興奮性反應(yīng)，且不同神經(jīng)元對(duì)兩個(gè)不同位置的物體有選擇性響應(yīng)。這意味著這群神經(jīng)元在記憶形成時(shí)刻，正忙碌地“標(biāo)注”著物體的身份與位置信息。

海馬CA1區(qū)的“位置細(xì)胞”是大腦內(nèi)部導(dǎo)航系統(tǒng)的核心元件，每個(gè)位置細(xì)胞對(duì)應(yīng)環(huán)境中的特定位置。研究發(fā)現(xiàn)，睡眠剝奪并未改變位置細(xì)胞的基本比例，但打亂了它們對(duì)物體移動(dòng)后的“重映射”能力。在正常小鼠中，當(dāng)物體被挪到新位置后，許多位置細(xì)胞的感受野會(huì)朝著新位置方向偏移；而在睡眠剝奪小鼠中，這種偏移變得隨機(jī)而混亂。與此同時(shí)，位置細(xì)胞之間的“共活動(dòng)”程度異常升高，如同一群人同時(shí)說(shuō)話(huà)，反而淹沒(méi)了有效信息。

當(dāng)研究人員在記憶編碼階段用藍(lán)光激活內(nèi)側(cè)隔核PV神經(jīng)元后，奇跡發(fā)生了。睡眠剝奪小鼠的theta振蕩得以恢復(fù)，位置細(xì)胞重新學(xué)會(huì)了向新物體位置偏移，過(guò)度活躍的共活動(dòng)水平也回歸正常。這些小鼠在行為測(cè)試中重新表現(xiàn)出對(duì)挪動(dòng)物體的偏好，仿佛睡眠剝奪帶來(lái)的記憶障礙被“一鍵修復(fù)”。而如果在正常小鼠中抑制這群神經(jīng)元，則會(huì)復(fù)制出類(lèi)似的記憶缺陷。

更有意思的是，這種調(diào)控作用具有高度的時(shí)相特異性——只有在記憶編碼階段激活PV神經(jīng)元才能產(chǎn)生修復(fù)效果，在鞏固或提取階段激活則無(wú)效。通過(guò)特異性激活內(nèi)側(cè)隔核投射到海馬的PV神經(jīng)末梢，研究人員進(jìn)一步證實(shí)，這條直接的神經(jīng)通路是調(diào)控空間記憶的關(guān)鍵所在。

這項(xiàng)研究將一個(gè)抽象的認(rèn)知過(guò)程——空間記憶的形成，拆解為內(nèi)側(cè)隔核PV神經(jīng)元與海馬位置細(xì)胞的精確互動(dòng)。當(dāng)我們探索環(huán)境時(shí)，內(nèi)側(cè)隔核的PV神經(jīng)元像一位“現(xiàn)場(chǎng)指揮”，通過(guò)調(diào)節(jié)海馬的theta節(jié)律，確保位置細(xì)胞能夠靈活地編碼新信息。睡眠剝奪則打亂了這一指揮系統(tǒng)，使位置細(xì)胞陷入無(wú)序的過(guò)度同步狀態(tài)。而精準(zhǔn)激活PV神經(jīng)元，相當(dāng)于重新請(qǐng)回了這位指揮，讓海馬的記憶編排重回正軌。

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