麻省理工学院神经科学家识别帮助我们解释新情况的内存单元

“当你遇到新的东西时，有一些非常新的和显着的刺激，但你已经了解了一些特殊的经历，因为它是你之前已经拥有的类似类型的经验，”教授麻省理工学院PiceRient学习与记忆中神经循环遗传学riken-mit实验室的生物学与神经科学。

在进行新的类似事件时，存储过去经历的抽象表示的神经元。

想象一下，你在一家新餐厅举行了晚餐的朋友。您可以尝试您之前没有过的菜肴，周围环境对您来说是完全新的。然而，你的大脑知道你有类似的经验 - 仔细阅读菜单，订购开胃菜和斑驳是在用餐时所做的所有事情。

麻省理工学院神经科学家现在已经确定了编码整体经验中的每个独特段中的每一个的细胞群体。每当发生类似类型的经验时，存储在海马中的这些块的内存块被激活，并且与存储特定位置的详细存储器的神经密码不同。

研究人员认为，他们在小鼠研究中发现的这种“事件代码”可以帮助大脑解释新颖的情况，并通过使用同一单元格来表示类似的经验来学习新信息。

“当你遇到新的东西时，有一些非常新的和显着的刺激，但你已经了解了一些特殊的经历，因为它是你之前已经拥有的类似类型的经验，”教授苏穆斯科贾娜说麻省理工学院PiceRient学习与记忆中神经循环遗传学riken-mit实验室的生物学与神经科学。

Tonegawa是该研究的高级作者，今天出现在自然神经科学。陈太阳，一个麻省理工学院研究生，是本文的牵头作者。纽约大学研究生崇南杨和菲尔研究所技术助理贾里德马丁也是本文的作者。

编码抽象

众所周知，大脑海马的某些细胞专门用于存储特定位置的记忆。小鼠的研究表明，在海马内，当动物处于特定位置时，神经元称为置地细胞火灾，甚至是他们梦想着该位置。

在新的研究中，麻省理工学院团队希望调查海马是否还存储了更多抽象元素的内存的表示。也就是说，只要你进入一个特定的餐馆，就可以编码“甜点”，而不是射击，无论您在哪里都在何处吃它。

为了测试这个假设，研究人员在小鼠海马的Ca1区的神经元中测量活性，因为小鼠反复运行四圈迷宫。在每四个膝盖结束时，小鼠得到了奖励。如预期的那样，研究人员发现当小鼠沿着轨道达到某些点时亮起的细胞。然而，研究人员还发现一组在四个圈中的一圈中有效的细胞组，而不是其他圈子。约有30％的CA1中的神经元似乎参与了创造了这个“事件代码”。

“这给了我们最初的墨水，除了空间代码，海马中的细胞也关心称为LAP 1的离散的经验，或者称为圈子2，或圈3或圈4，”太阳的离散的经验。说。

为了进一步探索这个想法，研究人员培养了小鼠在第1天训练了一场方形迷宫，然后在第2天的圆形迷宫，其中他们还在每四个第四圈后接受了奖励。他们发现，该地方细胞改变了他们的活动，反映了新环境。然而，无论轨道的形状如何，在四个圈中的每一个中都激活相同的一组特异性细胞。当随机缩短或加长时，圈编码细胞的活动也保持一致。

“即使在新的空间位置，电池仍然保持其对圈数的编码，表明正在为方形圈1的编码1的单元已经转移到圆形圈1的代码中，”太阳说。

研究人员还表明，如果它们使用光学机构来抑制来自称为内侧梭形皮质（MEC）的一部分大脑的感觉输入，则不会发生LAP编码。他们现在正在调查MEC地区提供什么样的输入，帮助海马创造了由经验的大块组成的记忆。

两个不同的代码

这些研究结果表明，每次吃晚餐时，每次吃晚餐时，都会激活类似的存储器单元，无论您在哪里或在何处都会发生。孙说，研究人员认为海马含有“两个相互和独立的可操纵的代码”。其中一个编码位置，时间和感官输入的连续变化，而另一个编码整体体验到较小的块中，以适合开胃和甜点等已知类别。

“我们认为，两种类型的海马代码都很有用，两者都很重要，”Tonegawa说。“如果我们想记住在特定经验中发生的事情的所有细节，那么发生的时刻发生变化，那么连续监控是有效的。但另一方面，当我们有更长的经验时，如果你把它放入块，并记住抽象块的抽象顺序，这比监测这种持续变化的长期进程更有效。“

新的麻省理工学院成绩“显着推动了我们对海马功能的了解，”纽约大学医学院神经科学教授Gyorgy Buzsaki说，他不是研究团队的一部分。

“这些发现很重要，因为他们告诉我们，海马比”代表“空间或将道路融入持续的长途旅行，”普兹萨基说。““从这些显着的结果，Tonegawa和同事得出结论，他们发现了一个”活动代码“，致力于组织事件的经验，并且此代码与空间和时间表示无关，即工作也归因于海马。”

Tonegawa和Sun认为，编码经验的细胞网络也可能对一种称为转移学习的学习有用，这允许您应用您已经需要帮助您解释新的经历或学习新事物的知识。Tonegawa的实验室现在正在努力寻找可能编码这些特定知识的单元种群。

参考：“海马神经元代表活动作为可转让的经验单位”，由陈太阳，崇南杨，贾里德马丁和苏穆芙Tonegawa，2020年4月6日，自然神经科学.DOI：
10.1038 / s41593-020-0614-x

这项研究是由日本理化学研究所脑科学中心，霍华德·休斯医学研究所和JPB基金会资助的。