惊！大脑 “时光密码” 竟藏于此处 ——RSC 在时间信息编码中的关键作用

研究人员为探究时间细胞分布，对小鼠进行嗅觉记忆任务实验，发现 RSC 含时间细胞，是关键时间处理中枢。

　　在大脑的奇妙世界里，时间的编码一直是个神秘的话题。从我们日常的运动协调，到至关重要的认知功能，时间编码都扮演着不可或缺的角色。近年来，科学家们发现了两种特殊的时间追踪神经元 —— 斜坡神经元（ramping neurons）和间隔平铺神经元（interval - tiling neurons），它们在时间编码中起着关键作用。然而，目前关于时间编码神经元的研究主要集中在基底神经节、小脑、前额叶皮层和海马体等少数脑区，时间相关的神经元活动是否在大脑中广泛分布，仍然是一个未解之谜。

在记忆的长河中，情景记忆（episodic memory）尤为独特，它让我们能够回忆起个人的经历。这一过程依赖于大脑对事件发生顺序的精确记录，而海马体中的 “时间细胞” 被认为在其中发挥了重要作用。但大脑是一个高度复杂的网络，支持情景记忆的区域众多，时间细胞是否只存在于海马体，还是在其他区域也有分布？这一问题引发了科学家们浓厚的兴趣。

为了解开这些谜团，来自挪威奥斯陆大学基础医学科学研究所生理学系的 Anna Christina Garvert、Malte Bieler、Aree Witoelar 和 Koen Vervaeke 等研究人员，开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Cell Reports》杂志上，为我们揭示了大脑时间编码的新奥秘。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：

1. 行为学实验：训练小鼠进行嗅觉工作记忆任务（olfactory working memory task），让小鼠辨别两种不同气味，并在 5 秒内记住第一种气味的信息，通过舔舐行为对第二种气味做出反应，以此观察小鼠的行为表现。
2. 两光子成像技术：利用两光子显微镜（two - photon microscopy）对表达荧光 Ca²⁺指示剂 GCaMP6s 的小鼠进行神经元活动成像，重点观察 RSC 和周围新皮层区域的神经元活动。
3. 数据分析方法：运用贝叶斯解码（Bayesian decoding）等方法对神经元群体活动进行分析，以评估不同脑区对时间和气味信息的编码能力。

下面来看看具体的研究结果：

1. RSC 中气味和时间细胞的响应：在小鼠执行嗅觉工作记忆任务时，研究人员通过两光子成像发现，RSC 中的神经元在气味呈现和延迟期有明显的荧光瞬变。分析神经元的放电模式，发现了对特定气味有偏好响应的 “气味细胞”，以及在延迟期短暂放电的 “时间细胞”。这些细胞在 RSC 中的比例与海马体 CA1 区相似，且不同类型的细胞在 RSC 中呈 “盐和胡椒” 式分布，没有明显的聚类。
2. 延迟期气味和时间信息的编码：研究人员进一步探究了 RSC 对经过时间和气味身份的表征能力。结果发现，在延迟期，虽然气味细胞对相同气味的首次呈现反应更强，但随着时间推移，时间细胞的反应概率下降，响应的可靠性和准确性也降低，表现出与时间表征代码一致的特征。同时，通过贝叶斯解码发现，RSC 能够比随机猜测更准确地解码经过的时间，并且在延迟期能很好地维持气味身份的表征。
3. 新皮层区域气味和时间信息的编码：研究人员对 RSC 附近的多个新皮层区域进行成像，包括 M2、S1、PPC 和 V1/V2 等区域。结果显示，这些区域的时间细胞和气味细胞数量极少，与 RSC 形成鲜明对比。而且，RSC 在编码时间和气味信息方面的能力明显优于其他测试区域。

综合研究结果，研究人员得出结论：RSC 是大脑中编码时间信息的关键区域，在情景记忆中发挥着重要作用。RSC 中的时间细胞和气味细胞能够联合编码经过的时间和气味身份，尽管这种编码随着时间的推移会变得不那么准确，但依然为大脑提供了重要的时间和事件信息。

这项研究具有重要意义。它拓宽了我们对大脑时间编码机制的理解，表明时间细胞的分布比之前认为的更广泛。同时，研究结果也为进一步研究情景记忆的神经机制提供了新的方向，暗示 RSC 可能在连接记忆和行为方面发挥着关键作用。此外，RSC 与海马体在时间编码上的相似性，也为研究大脑如何整合空间和时间信息提供了线索。

然而，这项研究也存在一些局限性。例如，两光子成像技术只能测量大脑皮层顶部两层的神经元活动，无法了解更深层神经元的编码情况；GCaMP6 Ca²⁺指示剂的慢衰减时间常数限制了对神经元放电率的精确描述；而且由于 Ca²⁺指示剂难以分辨单个动作电位，可能会低估 RSC 中时间和气味细胞的数量。

尽管如此，这项研究依然为我们打开了一扇通往大脑时间编码奥秘的新窗口，期待未来的研究能够进一步深入探索，揭示更多大脑的秘密。