神经科学家发现了帮助我们解释新情况的记忆细胞

想象一下，你和一个朋友在一家新开的餐馆共进晚餐。你可以尝试你以前没有吃过的菜，你的环境将是全新的。然而，你的大脑知道你也有类似的经历——仔细阅读菜单，点开胃菜，大吃特吃甜点，这些都是你外出就餐时可能做过的事情。

麻省理工学院(MIT)的神经科学家们现在已经确定了一种细胞群，它们为一种整体体验的每个独特部分编码。这些储存在海马体中的记忆块，每当类似的经历发生时就会被激活，而这些记忆块不同于神经的代码它可以储存特定地点的详细记忆。

研究人员认为，这种在小鼠研究中发现的“事件代码”可能有助于大脑通过使用相同的细胞来代表相似的经历来解释新情况和学习新信息。

利内川进说:“当你遇到新事物时，确实有一些新的、值得注意的刺激，但你已经对那种特殊的体验有了相当多的了解，因为这和你以前有过的体验很相似。”他是麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所(Picower Institute for Learning and Memory)神经电路遗传学研究所(RIKEN-MIT Laboratory of Neural Circuit Genetics)的生物学和神经科学教授。

利内川是这项研究的资深作者自然神经科学。陈孙，麻省理工学院的研究生，是这篇论文的主要作者。纽约大学研究生杨万南和皮考尔学院技术助理Jared Martin也是这篇论文的作者。

编码的抽象

众所周知，大脑海马体中的某些细胞专门存储特定位置的记忆。对老鼠的研究表明，当老鼠在一个特定的位置，甚至当它们梦到那个位置时，海马体中被称为“位置细胞”的神经元就会被激活。

在这项新的研究中，麻省理工学院的研究小组想要调查海马体是否也能存储更抽象的记忆元素。也就是说，无论你在哪里吃，这些细胞都可能编码“甜点”，而不是每当你进入一家特定的餐厅时就发出信号。

为了验证这一假设，研究人员测量了老鼠海马CA1区神经元的活动，当老鼠重复跑一个四圈的迷宫时。每跑完四圈，老鼠就会得到奖励。不出所料，研究人员发现，当老鼠到达路线上的特定点时，位置细胞就会亮起来。然而，研究人员也发现了一些细胞在四圈中的其中一圈是活跃的，而在其他四圈中则不是。CA1中大约30%的神经元似乎参与了这个“事件代码”的创建。

“这给了我们最初的暗示，除了空间代码，海马体中的细胞也关心被称为第1圈的离散经验块，或者被称为第2圈、第3圈、第4圈的离散经验块，”孙晓说。

为了进一步探索这个想法，研究人员在第一天训练老鼠跑一个方形迷宫，第二天训练老鼠跑一个圆形迷宫，每跑四圈就会得到奖励。他们发现，定位细胞改变了它们的活动，反映了新环境。然而，无论赛道的形状如何，在四圈的每一圈都激活了相同的特定于赛道的细胞。当大腿被随机缩短或延长时，编码大腿的细胞的活动也保持一致。

“即使在新的空间位置，细胞仍然保持他们的圈数编码，这表明细胞编码的方形圈第1，现在转移到一个圆形圈第1，”孙说。

研究人员还表明，如果他们使用光遗传学抑制感觉输入从大脑中被称为内侧内嗅皮层(MEC)的部分，lap编码没有发生。他们现在正在研究MEC区域提供了什么样的输入来帮助海马体创造由一段经历组成的记忆。

两个截然不同的代码

这些发现表明，事实上，每次你吃晚饭时，无论你在哪里吃什么，相似的记忆细胞都会被激活。研究人员推断，海马体包含“两个相互独立的可操作代码，”孙说。一种编码位置、时间和感官输入的连续变化，而另一种将整体体验组织成更小的块，以适应已知的类别，如开胃菜和甜点。

“我们相信这两种类型的海马体代码都是有用的，也都是重要的，”利内川说。“如果我们想记住某一特定经历中发生的所有细节，每时每刻发生的变化，那么持续监控是有效的。但另一方面，当我们有更长的经验时，如果你把它分成块，并记住抽象块的抽象顺序，这比监控这个持续变化的长过程更有效。”

利内川和孙认为，网络的细胞对经验块进行编码也可能对一种被称为迁移学习的学习方式有用，这种学习方式允许你应用已有的知识来帮助你解释新的经历或学习新的东西。利内川的实验室现在正努力寻找可能编码这些特定知识的细胞群。

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