海马体形成中的重新定位和重新排列预测上下文相关的空间行为

过去的神经科学研究一直强调海马体的形成在背景记忆中的作用，背景记忆是指记住特定的背景或环境的能力。在这个大脑区域，环境通常是由一个特定的神经元群的活动，被称为“定位细胞”。顾名思义，只要人或动物在特定的地方、环境或地点，放置细胞就会点火。

挪威科技大学(Norwegian University of Science and Technology)卡弗里系统神经科学研究所(Kavli Institute for Systems Neuroscience)的研究人员最近开展了一项研究，研究海马形成中的两个过程(即重新映射和重新排列)如何影响人类与环境相关的空间行为。他们的论文发表于自然神经科学，提供关于神经内衬的新洞察力上下文记忆对于患有阿尔茨海默氏症等特定大脑疾病的人来说，这些功能可能会受损。

“不同的‘位置细胞’在不同的地方活动，因此——作为一个种群——反映了当地环境的认知地图，”开展这项研究的研究人员之一约书亚·b·朱利安(Joshua B. Julian)告诉医学快报(Medical Xpress)。欧宝娱乐地址“除了在一个环境中区分不同的位置，海马体还存储多个地图，通过一个被称为重新映射的过程，使它能够代表多个环境。”

海马结构的重新定位通常伴随着内嗅皮层(EC)内网格细胞放电模式的改变。这个过程，称为网格重新排列，也有助于上下文内存当人类占据其周围环境中的六边形晶格时，栅格细胞被发现射击，因为提供由地方细胞创建的认知地图的度量。

“我们的催化问题很简单:如果海马体的形成介导了背景记忆，就像许多有关海马体功能的理论所预设的那样，人们就会认为海马体重新定位、内嗅网格重新排列和背景相关的行为之间存在联系，”朱利安说。“尽管对海马体形成在记忆中的作用进行了几十年的研究，但尚不清楚在空间记忆任务中，海马体重构和网格重新排列的变化是否与上下文相关行为的可检测变化有关。”

来测试两者之间的关系神经活动在海马形成和上下文记忆功能中，朱利安和他的同事基督徒F. Doeller创建了一种通过虚拟现实（VR）技术可访问的新导航行为任务。作为这项任务的一部分，人类参与者首先学习物体在两个VR领域的位置，一个是方形边界，另一个是圆形边界。随后，研究人员在他们使用功能磁共振成像(fMRI)技术收集大脑图像的同时，测试了他们的上下文记忆。

朱利安说:“由于两个场地的目标物体的身份是相同的，为了解决这个任务，参与者需要根据每次试验中指示他们找到的目标物体和他们所占据的场地来决定去哪里。”“在fMRI扫描过程中，对物体位置的记忆也在第三个模糊的半方形半圆形混合竞技场中进行了测试，我们称之为‘squircle’。”

在Julian和Doeller开发的基于虚拟现实的任务中，“松鼠”内部没有明确的“正确”位置。因此，当选择物体的位置更符合方形或圆形竞技场时，参与者只能依靠自己的语境记忆。

研究人员还开发了fMRI代理，以代表海马重新定位和内嗅网格重新排列。利用这些代理，他们证明了在正方形和圆形区域的重新定位和重新排列过程分别得到了海马和EC的支持。

“接下来，我们在试验基础上询问了海马重新映射，Entorlinal网格调整和上下文记忆之间的关系，”朱利安说。“如果个人在给定的断线试验上检索正方形或圆形的内存，则在海马形成中是类似的地图表示，类似于在方形或圆弧线的导航期间引发的那些？换句话说，是特定地图- 在给定的分断试验中引发的，在海马形成中引起的，参与者将召回目标对象正在进行该试验的情况下

研究结果表明，海马体和EC的地图样表征的调制对于上下文依赖的空间导航是必不可少的。事实上，当参与者检索到与“松鼠”中方形或圆形区域相关的记忆时，他们海马结构中的情境表征与他们在导航或回忆方形或圆形虚拟现实环境时所产生的情景相似。

“这些结果证实了长期以来的理论，即海马体形成的一个关键功能是代表指导空间行为的上下文信息，”朱利安说。

“总的来说，我认为要实现对认知的神经基础的完全理解，我们必须研究跨多个物种和分析层次(细胞和系统)的行为的神经基础。”

该研究拓宽了目前对海马形成过程中如何重构和重新排列的理解，有助于环境依赖的空间行为。值得注意的是，语境依赖行为和语境记忆的损害是许多大脑疾病(包括阿尔茨海默病)的已知标志。通过揭示语境记忆的神经基础，研究人员就可以确定受特定神经再生疾病影响的人是如何阻碍语境记忆的。

“已经建立了海马重复对上下文记忆的重要性，我现在调查海马形成中的上下文处理是否有助于更加广泛地涉及灵活的上下文依赖决策，”朱利安说。"For instance, deciding which shirt to wear likely depends on whether you are going to work or to a party; does this hippocampus encode the contextual information (e.g., "work" or "party") that drives this decision? I'm pursuing this question with Dr. Carlos Brody and Dr. David Tank at the Princeton Neuroscience Institute (Princeton University, U.S.) using a variety of experimental tools including causal manipulations (optogenetics) and cellular-resolution neural recordings in rodents."