Nature子刊挑战百年理论：记忆是如何形成的

　　——由Sylvain Williams博士领导的一项研究表明，大脑记忆的一个关键区域——海马区中的活动流（the flow of activity，生物通译）实际上是双向的，而不是仅仅是一个方向

生物通报道：在最新公布的Nature Neuroscience杂志上，加拿大麦吉尔大学Douglas心理健康研究所等处的研究人员为更好的理解调控记忆的神经环路，以及动力学机制打开了一扇新的窗户，他们的研究发现将有助于科学家们进一步解析海马区中一个称为下托（subiculum）的子区域。

在2009年，Sylvain Williams博士研究组研发出了一种独特的新方法，即海马构造体外制备方法。现在Williams博士研究组利用这一方法，成功的在小鼠中证明与海马区记忆有关的活动流并不是单向的，并且下托结构也不仅是这个流向中的退出点，这一发现挑战了一百多年来的观点。

记忆的核心

记忆构成了我们身份认证的核心部分，但尽管如此，我们对于记忆是如何创建和检索的，依然不是十分了解。学习和记忆的神经环路是神经学家们研究的重点，因为它们是记忆本身，以及阿尔茨海默氏症等疾病发生过程中的关键所在。

Williams博士研究组在过去的几年中一直致力于了解这种环路的动态机制，但是记忆编码和检索的过程需要成百上千海马区中的神经元同步进行工作，因此要想了解这些过程并不容易。

了解海马区行为中的神经元如何工作将有助于了解阿尔茨海默氏症和精神分裂症患者的神经环路出现的异常，从而更有效的靶向这些问题。

Williams博士说，“只有通过识别这些环路，以及其在海马区中的动态机制，我们才能了解记忆形成的机制”，“此外，更好地理解这些神经环路的复杂动力学机制，也能用于识别阿尔茨海默氏症早期的变化，以及未来的发育情况。实际上我们近期的研究结果表明，在阿尔茨海默氏症的小鼠模型中，这些小的变化早在记忆丢失之前就已经出现了。”

这项最新的研究成果得益于光遗传学技术，这种革命性技术能操控特殊的神经元，从而更好的理解它们在神经环路和大脑节律中的作用。近期另外一个研究组也利用这种技术取得了神经科学的重大成果：研究人员证实了连接海马和杏仁核的一个神经元回路在记忆与情感的联系中发挥至关重要的作用。研究人员称，这一回路有可能为开发新药物帮助治疗创伤后应激障碍一类的疾病提供了一个靶点。

记忆是由许多的元素构成，它们储存在大脑的不同部位。记忆的内容包括事件发生的地点等相关信息储存在海马细胞中，而与记忆相关的情感则储存在杏仁核内。

以往的研究表明了记忆的许多方面，包括情感的联系都是可塑的。心理治疗师借此来帮助患有抑郁症和创伤后应激障碍的患者，但对于这样的可塑性潜在的神经回路却并不清楚。

这项研究揭示了控制记忆与正面或负面情感关联的大脑回路。研究人员还发现采用光遗传学可以倒转特殊记忆的情感联系。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Reversal of theta rhythm flow through intact hippocampal circuits

Activity flow through the hippocampus is thought to arise exclusively from unidirectional excitatory synaptic signaling from CA3 to CA1 to the subiculum. Theta rhythms are important for hippocampal synchronization during episodic memory processing; thus, it is assumed that theta rhythms follow these excitatory feedforward circuits. To the contrary, we found that theta rhythms generated in the rat subiculum flowed backward to actively modulate spike timing and local network rhythms in CA1 and CA3. This reversed signaling involved GABAergic mechanisms. However, when hippocampal circuits were physically limited to a lamellar slab, CA3 outputs synchronized CA1 and the subiculum using excitatory mechanisms, as predicted by classic hippocampal models. Finally, analysis of in vivo recordings revealed that this reversed theta flow was most prominent during REM sleep. These data demonstrate that communication between CA3, CA1 and the subiculum is not exclusively unidirectional or excitatory and that reversed inhibitory theta signaling also contributes to intrahippocampal synchrony.