海马位置细胞与静默细胞相比具有更大的兴奋性突触尺寸：突触可塑性在空间认知图形成中的关键作用

本研究通过多模态方法揭示了海马CA1区锥体细胞（PCs）在空间导航中的活动差异机制。结合在体双光子钙成像（2P [Ca2+ ] imaging）、离体膜片钳记录和形态学分析，发现位置细胞（place cells）与静默细胞（silent cells）的兴奋性突触棘头尺寸显著差异，而内在电生理特性及抑制性突触密度无显著关联，支持兴奋性突触可塑性（如BTSP机制）在空间调谐活动中的主导作用。

　　

海马位置细胞与静默细胞的突触差异机制

研究背景
海马通过位置细胞（place cells）的空间调谐活动构建认知地图，但约半数锥体细胞（PCs）在特定环境中保持静默（silent cells）。这种选择性激活的机制长期存在争议，可能涉及内在电兴奋性、抑制性输入或兴奋性突触可塑性（如BTSP或STDP）的差异。

方法创新
研究采用双转基因小鼠，通过稀疏标记tdTomato结合GCaMP6s在体双光子钙成像（2P [Ca²⁺
] imaging），在虚拟走廊导航任务中追踪CA1PCs的多日活动。后续通过离体膜片钳记录电生理特性，并利用STED显微镜定量分析突触形态（如树突棘头面积与GABA_A
Rβ3⁺
/bassoon⁺
抑制性突触密度）。

关键发现

1. 电生理特性无显著差异：静默细胞与位置细胞的静息膜电位（-67.5 ± 4.1 mV）、输入电阻（129.8 ± 37.2 MΩ）及动作电位阈值（-45.2 ± 2.4 mV）均无相关性，反驳了内在兴奋性主导假说。
2. 抑制性突触密度相似：通过200 nm厚树脂切片免疫标记，发现两类细胞的胞体周围GABA能突触密度无差异，提示抑制性调控并非静默主因。
3. 兴奋性突触尺寸差异：位置细胞的树突棘头面积显著大于静默细胞（P = 0.026），且分布右移（Kolmogorov-Smirnov检验，P = 6.8×10^?7
   ），而棘密度无差异。这一结果与突触后致密物（PSD）大小正相关，支持兴奋性突触强度差异驱动空间调谐活动。

机制讨论
研究支持行为时间尺度突触可塑性（BTSP）在位置细胞形成中的作用：强去极化（如树突平台电位）可能通过扩大突触后AMPA受体数量及PSD尺寸，快速重塑静默细胞为位置细胞。但其他机制（如STDP或局部树突可塑性）在全新环境中可能协同参与。

研究意义
首次在单细胞水平关联了在体活动与突触形态，为海马空间编码的突触可塑性理论提供了直接证据，并为神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）的空间记忆损伤机制研究奠定基础。