神经科学家发现了编码事件发生时间的大脑回路

当我们经历一个新的事件时，我们的大脑不仅会记录发生了什么，还会记录事件发生的背景，包括时间和地点。麻省理工学院神经科学家的一项新研究揭示了记忆的时间是如何在海马体中被编码的，并表明时间和空间是分开编码的。

在一项对小鼠的研究中，研究人员发现了海马回路，这些动物用来存储在迷宫中何时向左或向右转的信息。当这个回路被阻断时，老鼠就不记得它们接下来应该走哪条路了。然而，中断电路似乎并没有损害他们记忆他们在太空的地方。

研究人员说，调查结果表明，当我们形成新的记忆时，当我们形成新的记忆时，在大脑编码时间和地点信息中不同的神经元种群。

“有一种新兴观点认为，‘地方的细胞和“时间细胞”通过将信息映射到海马体来组织记忆。这种空间和时间背景就像一个支架，使我们能够建立自己的个人记忆时间表，”克里斯·麦克唐纳说，他是麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的研究科学家，也是这项研究的主要作者。

皮考尔研究所(Picower Institute)理研-麻省理工学院神经回路遗传学实验室(RIKEN-MIT Laboratory of Neural Circuit Genetics)的生物学和神经科学教授尖根川进(Susumu Tonegawa)是这项研究的资深作者美国国家科学院院刊。

时间和地点

大约50年前，神经科学家发现大脑的海马体中含有编码特定位置记忆的神经元。这些细胞被称为位置细胞，它们储存的信息成为特定记忆环境的一部分。

任何给定存储器的其他关键上下文都是定时。2011年，波士顿大学的心理和脑科学教授麦克唐纳德和霍华德Eichenbaum，发现了追踪时间的细胞，位于称为CA1的海马的一部分中。

在这项研究中，当时还是波士顿大学博士后的麦克唐纳发现，当老鼠被训练将两种刺激(物体和气味)联系起来时，这些细胞显示出特定的时间相关的放电模式，这两种刺激之间有10秒的延迟。当延迟延长到20秒时，细胞重新组织它们的放电模式，使其持续20秒，而不是10秒。

麦克唐纳说:“这就好像他们正在形成一种新的时间背景的表现形式，很像一个空间背景。”“新兴的观点似乎是，地点和时间细胞都是通过将经验映射到由时间和空间定义的上下文表现来组织记忆的。”

在新研究中，研究人员希望调查大脑的其他其他部分可能是喂养CA1时序信息。一些先前的研究表明，可能涉及追踪时间的海马的附近部分。Ca2是尚未广泛研究的海马的一个非常小的区域，但已经显示出与Ca1具有强烈的连接。

为了研究CA2和CA1之间的联系，研究人员使用了一个工程小鼠模型，在这个模型中，他们可以利用光来控制CA2区域的神经元活动。他们训练老鼠走8字迷宫，如果它们每次走迷宫时轮流左转和右转，就会得到奖励。在每个试验之间，他们在跑步机上跑10秒，在这段时间里，他们必须记住在前一个试验中他们走了哪个方向，这样他们就可以在接下来的试验中做相反的事情。

当研究人员在跑步机上关闭CA2活动时，他们发现小鼠在任务中非常糟糕地表现得非常糟糕，这表明他们无法再记得他们在以前的审判中转动了哪个方向。

麦克唐纳说:“当动物表现正常时，CA1中的一系列细胞在这个时间编码阶段就会停止工作。”“当你抑制CA2时，你看到的是CA1中的时间编码变得不那么精确，在时间上更加模糊。它变得不稳定，这似乎与他们在任务中表现不佳有关。”

记忆回路

当研究人员使用光以抑制CA2神经元时，在小鼠运行迷宫时，它们对CA1“放置细胞”产生了很小的影响，使小鼠能够记住它们的位置。研究结果表明，麦克唐纳说，空间和时序信息优先由海马的不同部分进行编码。

他说:“这项研究中令人兴奋的一点是，空间和时间信息可以并行运作，并可能在电路的不同位置合并或分离，这取决于你从记忆的角度需要完成什么。”

麦克唐纳正在计划额外的时间感知研究，包括我们如何在不同情况下感知时间，以及我们对时间的看法如何影响我们的行为。他希望追求的另一个问题是吗？是否大脑有不同的机制来跟踪以秒为间隔的事件和以更长的时间为间隔的事件。

“不知何故，我们存储在内存中的信息保留跨越不同时间尺度的事件顺序，我对我们能够做到的是非常感兴趣的，”他说。

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