大脑进化出新信号以增强注意力、感知力和记忆力

2020
10/10

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张佳兴 / 生物探索
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《Nature》杂志发表了日本理研脑科学中心Thomas J. McHugh 和Shuo Chen 研究组题为“A hypothalamic novelty signal modulates hippocampal memory”的研究成果,该研究发现了下丘脑中调节海马记忆的新信号。

人们普遍认为,下丘脑的功能包括调节身体内平衡状态和先天行为。然而,这一区域也有可能影响更高级的认知过程。

近日,《Nature》杂志发表了日本理研脑科学中心Thomas J. McHugh 和Shuo Chen 研究组题为“A hypothalamic novelty signal modulates hippocampal memory”的研究成果,该研究发现了下丘脑中调节海马记忆的新信号。

DOI:10.1038/s41586-020-2771-1

研究人员使小鼠暴露于新颖刺激(新环境或新同伴)后,对它们下丘脑中的FOS(也称为c-Fos,为活性神经元的标记物)的表达进行了系统的检测,发现小鼠下丘脑上乳头体核(SuM)神经元兴奋性增高。

SuM对新刺激的反应

为便于进一步研究,他们使用了新的转基因小鼠品系SuM-Cre,发现投射到海马齿状回(DG)的SuM神经元被新颖环境刺激激活,而SuM–CA2通路则被新颖的社交活动激活。

SuM- cre小鼠中DG、CA2、SuM

那么,这些因新刺激产生的神经冲动是否会投射到海马体呢?研究结果显示,SuM–DG回路可以调节基于海马情境记忆的行为。SuM-CA2回路可以驱动与社交新奇感相关的探索行为,并传递到海马体。

特定事件映射FOS+细胞

研究人员进一步探讨了SuM和海马体之间的两个回路在神经传递方面的差异。他们发现:SuM可以将原始认知状态与新认知输入相结合,提取背景关联性,并由此进行助记符的编写。

SuM-海马回路调节记忆

因此,研究人员认为,新颖的信号已经在哺乳动物的大脑中进化出来,以增强注意力,感知力和记忆力。

这一研究为下丘脑的新信号提供了证据,该信号可能在不同类型的记忆编码过程中辅助结合不同的海马亚区。但SuM究竟如何灵活地调节认知,以及新的信号传导如何在生理水平上改变海马活动,还有待进一步研究。

参考资料:

[1] A hypothalamic novelty signal modulates hippocampal memory.


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关键词:
海马,调节,下丘脑

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