發(fā)布時間:2025-11-19
2025年11月18日,《Neuroscience Bulletin》期刊在線發(fā)表了題為《The Dorsal CA2 to Ventral CA1 Circuit Contributes to Spatial and Context-Dependent Memorie》的研究論文,該研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心(神經(jīng)科學(xué)研究所)徐春研究組完成。團隊利用單細胞全腦投射譜分析、環(huán)路示蹤、光纖鈣成像結(jié)合光遺傳學(xué)等多種手段,揭示了海馬背側(cè)CA2(dCA2)到腹側(cè)CA1(vCA1)的長軸環(huán)路(longitudinal circuit)在空間和場景依賴性記憶中的關(guān)鍵作用,為理解海馬CA2神經(jīng)元和海馬長軸環(huán)路的功能提供了新的視角。
海馬是記憶與認知功能的核心腦區(qū),包含經(jīng)典的DG-CA3-CA1三突觸連接環(huán)路。近年來的研究表明CA2神經(jīng)元具有重要的社交記憶功能,但CA2神經(jīng)元如何參與空間和場景依賴的記憶尚不明確。
研究團隊結(jié)合單細胞全腦投射譜分析和環(huán)路示蹤實驗,發(fā)現(xiàn)dCA2神經(jīng)元的整體輸出以長軸環(huán)路為主,到vCA1背部區(qū)域(vCA1d)的投射強度最高(圖1)。單個dCA2神經(jīng)元對dCA1和vCA1d的投射強度存在明顯的差異化(圖1)。

在新物體/新位置識別實驗中,dCA2神經(jīng)元對物體的鈣信號反應(yīng)隨著接觸次數(shù)增加而出現(xiàn)適應(yīng)性現(xiàn)象,在記憶測試階段,dCA2神經(jīng)元在物體舊位置呈現(xiàn)更強的鈣信號,但對舊物體的鈣信號卻更小(圖2A)。光遺傳抑制實驗表明dCA2-vCA1d投射通路特異性參與物體位置記憶(而非物體記憶)的編碼,阻斷該通路顯著抑制了小鼠對物體新位置的偏好(圖2B)。在場景依賴的恐懼學(xué)習(xí)中,dCA2神經(jīng)元對情緒刺激有明顯反應(yīng)(圖2A)。光遺傳抑制dCA2-vCA1d投射通路后,小鼠的場景恐懼記憶顯著減弱(圖2B)。這些發(fā)現(xiàn)揭示了dCA2神經(jīng)元在空間和場景依賴性記憶中的廣泛功能,闡明了dCA2-vCA1d長軸環(huán)路在記憶功能中的關(guān)鍵作用。

圖2:dCA2在空間和場景依賴性記憶中的作用。(A) dCA2神經(jīng)元對物體接觸和足部電擊呈現(xiàn)特異性鈣信號反應(yīng)。(B) 阻斷dCA2-vCA1d投射環(huán)路會損害物體位置記憶和場景恐懼記憶。
綜上,研究團隊基于海馬單細胞連接圖譜的研究成果,結(jié)合環(huán)路示蹤,鈣成像和光遺傳等技術(shù),深入解析了CA2長軸環(huán)路在空間和場景記憶中的重要功能。本研究為理解海馬CA2神經(jīng)元記憶功能的神經(jīng)機制提供了重要理論基礎(chǔ),展示了海馬內(nèi)部的長軸環(huán)路在記憶功能中的重要作用,為相關(guān)記憶障礙疾病的機制研究提供了新思路。
中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心與福建醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生李凝為該研究論文的第一作者,徐春研究員、福建醫(yī)科大學(xué)陳曉春教授和張靜教授、昆明動物所徐林研究員為該論文的共同通訊作者,徐春研究組趙冰清、沈曉文等對該研究也做出了重要貢獻。該研究獲得了國家科技創(chuàng)新2030重大項目、中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委的資助。
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