啮齿类动物时序记忆的跨情境灵活性研究揭示认知进化新机制

本研究针对啮齿类动物在多情境下的记忆灵活性这一认知科学难题，通过设计双情境迷宫任务，首次系统评估了大鼠对跨情境时序记忆的适应能力。研究发现仅有25%的个体能突破单情境限制完成复杂任务，揭示了前额叶-海马回路在情境记忆整合中的关键作用，为人类情景记忆的进化起源提供了重要证据。

　　

记忆是人类认知的核心功能，而环境情境在记忆形成和提取过程中扮演着关键角色。日常生活中，我们能够轻松地将不同事件与特定场景联系起来——比如记得早餐后骑车上班的完整过程，这种将分散事件整合为连贯情景的能力被称为情景记忆（episodic memory）。虽然人类这种高级认知功能已被广泛研究，但其在进化链条上的起源仍存在巨大知识空白。特别令人困惑的是：哺乳动物中与人类亲缘关系较远的啮齿类，是否具备跨情境整合记忆的认知灵活性？

以往研究表明，大鼠能够形成单一情境下的恐惧记忆关联，也能区分不同情境中的相同物体。但面对更接近人类日常经验的复杂场景——当需要在多个不断变化的情境中灵活调整行为时，这些动物的表现如何？其神经机制又是怎样？这些问题长期困扰着神经科学家。Newcastle大学、Iowa大学和Durham大学的研究团队在《Scientific Reports》发表的研究，通过精巧的行为范式揭开了这一谜题。

研究人员采用双色迷宫系统（蓝色和黄色情境），训练8只Lister Hooded大鼠完成渐进式记忆任务。关键技术包括：1）建立包含固定位置物体的双情境迷宫；2）分阶段训练策略（单情境双物体→跨情境双物体→全物体自由选择）；3）线性混合效应模型分析错误模式；4）控制气味干扰的双盲喂食设计。通过系统比较不同阶段的表现差异，揭示了认知策略的转变过程。

【Primary results: individual criterion performance】
在单情境阶段（Phase 1），75%大鼠能掌握物体时序（如黄情境中A→B），但仅25%能适应跨情境任务（如黄→蓝情境的A→D）。成功个体在最终自由选择阶段（Phase 3）仅需7天即可达标，表现出类人的情境切换能力。

【Secondary analyses】
错误模式分析揭示关键策略转变：单情境下错误集中在情境切换后的首次选择（20% vs 9%），反映位置偏好策略；而跨情境阶段错误率反转（7% vs 17%），表明成功个体发展出基于情境序列的新策略。特别值得注意的是，所有个体在蓝→黄情境转换时二次选择错误激增，暗示黄色情境可能存在知觉干扰。

【Discussion】
这项研究首次证明：1）少数大鼠具备超越简单关联的记忆整合能力，可形成类似"情景"的多情境记忆表征；2）成功个体可能依赖前额叶皮层（PFC）对海马体（Hippocampus）的调控（如图6所示），这与人类记忆的神经机制高度相似；3）黄色情境的绩效差异提示环境特征显著影响认知表现。

该发现为记忆系统的进化研究开辟了新视角——虽然多数啮齿类依赖简单策略，但部分个体展现的认知灵活性暗示，前额叶-海马回路的高级功能可能在哺乳动物早期进化中就已出现雏形。研究建立的跨情境范式为探索阿尔茨海默病等记忆障碍的动物模型提供了新工具，而发现的巨大个体差异则警示神经科学研究需重视动物认知的异质性。未来研究可结合光遗传学等技术，深入解析PFC→CA1神经通路在跨情境记忆中的精确作用机制。