Neuron | 再取进展！陆军军医大学谌小维等团队发现社会记忆巩固的潜在神经回路

海马体CA2区在社会记忆中起着关键作用。这种记忆的编码涉及到从下丘脑上乳核(SuM)到CA2的传入活动。然而，巩固新编码的社会记忆所需的神经回路仍然未知。

2022年10月21日，陆军军医大学谌小维及覃涵共同通讯在Neuron（IF=19）在线发表题为“REM sleep-active hypothalamic neurons may contribute to hippocampal social-memory consolidation”的研究论文，该研究表明REM睡眠活跃的下丘脑神经元可能有助于海马区社会记忆巩固。该研究使用特定回路的光学和单细胞电生理记录小鼠，以探索睡眠在社会记忆巩固中的作用及其潜在的回路机制。

该研究发现投射到CA2的SuM神经元在快速眼动睡眠(REM)期间高度活跃，但在非快速眼动睡眠或安静清醒时不活跃。这些神经元的REM睡眠选择性光基因沉默会损害社会记忆。相比之下，沉默另一组投射到齿状回的REM睡眠活动SuM神经元对社会记忆没有影响。因此，该研究提供了因果证据，证明投射到CA2的REM睡眠活动的下丘脑神经元是社会记忆巩固所特别需要的。

另外，2021年11月15日，陆军军医大学谌小维及德国慕尼黑工业大学Arthur Konnerth共同通讯在Nature Neuroscience 在线发表题为“Fear learning induces α7-nicotinic acetylcholine receptor-mediated astrocytic responsiveness that is required for memory persistence”的研究论文，该研究通过在头部固定小鼠中使用双光子 Ca2+ 成像和在自由移动小鼠中使用纤维光度法，表明厌恶的感觉刺激激活了听觉皮层星形胶质细胞亚群中的 α7-烟碱乙酰胆碱受体 (nAChRs)。该研究证明恐惧学习导致这些星形胶质细胞中声音诱发的 Ca2+ 瞬变的从头诱导。星形胶质细胞的反应性与恐惧记忆一起持续了数天，并在经历了习得性冰冻行为灭绝的动物中消失了。星形胶质细胞中α7-nAChRs的条件性基因缺失显著损害了恐惧记忆的持久性。总之，该研究发现学习获得性、α7-nAChR 依赖性星形胶质细胞反应性是记忆持久性基础细胞基质的组成部分（点击阅读）。

社会记忆是一种基本的认知过程，使动物能够识别和记住同类的成员，在神经障碍中常常受损。社会记忆是如何编码、表达和巩固的回路机制只被部分理解。越来越多的证据表明，海马CA2神经元可以对外部社会新奇信号作出反应，是编码社会记忆所必需的。这些CA2信号被传输到腹侧CA1，那里可能存储着社会记忆。

最近的一项研究发现，从下丘脑乳头上核(SuM)到CA2区域的谷氨酸能神经元回路有助于检测社交新信号。然而，虽然光基因激活SuMCA2回路可以影响社会记忆表达，抑制相同的回路似乎并不影响相同的记忆表达，这表明其他未知的回路可能对社会记忆的表达有贡献。这种在回路层面上可能存在的冗余提出了一个关键的问题，即社会记忆如何以及通过哪些特定回路在海马体中得到巩固。

机理模式图（图源自Neuron ）

该研究对睡眠在巩固记忆方面的作用的理解，在最近发展的高精度记录和操作方法的大力推动下得到了极大的提高。非快速眼动睡眠(NREM)和快速眼动睡眠(REM)这两个睡眠阶段都被认为对巩固记忆至关重要。这些记忆巩固过程依赖于海马和海马外区域的多个神经回路。该领域的主流观点是，在非快速眼动睡眠期间，海马神经元在锐波涟漪(SWRs)期间的重新激活促进了记忆巩固。在CA3引起的SWRs中这种再激活是空间记忆巩固所必需的。事实上，在空间记忆的情况下，睡眠阶段特定的扰动中隔或海马齿状回(DG)的REM睡眠依赖神经元活动损害了其巩固。

该研究结合了在各种行为条件下定义的下丘脑-海马回路中的光学Ca2+记录、单细胞电生理学和光遗传学，以探索小鼠NREM和REM睡眠在巩固社会记忆方面的可能作用。该研究在下丘脑SuM中发现了一小群CA2投射神经元，它们只在快速眼动睡眠时活跃，而在非快速眼动睡眠或安静清醒(QW)时不活跃。光基因沉默实验揭示了这些神经元在巩固社会记忆方面的重要作用。

相比之下，投射到DG的一组截然不同的下丘脑SuM神经元，在快速眼动睡眠期间也高度活跃，选择性地有助于巩固空间记忆，而不是社会记忆。总的来说，该研究结果决定性地扩展了对快速眼动睡眠记忆功能的理解，并强调了下丘脑神经元簇在巩固特定内容的海马记忆中的重要性。此外，该研究的数据促进了对SuM的功能作用的认识。

原文链接：

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(22)00809-1

转自：“iNature”微信公众号

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