内侧前额叶皮层(mPFC)的梯度重映射机制：环境内累积事件记忆的神经表征保持

本研究针对记忆编码中环境表征稳定性的关键问题，揭示了内侧前额叶皮层(mPFC)通过空间梯度重映射整合新威胁事件的创新机制。多伦多大学团队通过微型显微镜钙成像技术，发现小鼠在熟悉路径遭遇意外威胁时，mPFC细胞活动密度在威胁位置附近显著增加，并形成跨越整条路径的新表征模式。该研究为理解大脑如何平衡记忆的灵活性与稳定性提供了重要见解，发表于《iScience》。

　　

日常生活中，我们常会在熟悉路线上遭遇意外事件——无论是新开的咖啡馆还是突然的施工噪音。这些动机显著性事件如何被整合到已有环境记忆中而不干扰原有记忆痕迹？这一过程涉及大脑记忆系统的核心难题：如何在保持已有记忆稳定的同时灵活编码新信息。传统观点认为海马体通过"重映射"(remapping)机制修改空间表征来记录新事件，但这种剧烈改变可能破坏对环境累积经验的连续性记录。多伦多大学（University of Toronto）的研究团队在《iScience》发表的最新研究，揭示了内侧前额叶皮层(medial prefrontal cortex, mPFC)通过独特的梯度重映射机制解决这一难题的关键作用。

研究采用微型显微镜(miniscope)钙成像技术，在自由活动小鼠执行空间导航任务时记录mPFC中GCaMP6f标记的兴奋性神经元活动。实验设计包含三个阶段：让小鼠熟悉含两个奖励点的方形迷宫（习惯期）；在特定路径角落引入概率性空气喷射威胁（学习期）；最后平衡两侧威胁概率（调整期）。通过纵向追踪518个神经元活动，结合主成分分析和神经轨迹重建等计算方法，研究系统解析了mPFC表征随新事件出现的动态变化规律。

Graded remapping of prefrontal representations preserves a cumulative record of distinct events within an environment
研究发现，在基线状态下，mPFC细胞形成锚定于路径起点和终点的稳定表征，其活动峰值分布不受物理位置或运动方向影响。当引入新威胁时，威胁位置附近的活跃细胞密度显著增加（高威胁路径增加21.2%，p<0.001），约50%细胞改变其峰值活动位置（移动>25 cm）。值得注意的是，种群活动模式的变化呈现空间梯度：在通向新威胁的路径段（威胁位置：Diff_Idx=2.31±0.18）比通向熟悉奖励的路径段（终点：1.02±0.11）表现出更强烈的重映射（p<0.001）。这种差异在威胁概率学习期间持续存在，但在学习完成后消失。

Newly introduced threats increase the proportion of active cells near their location
威胁编码具有路径特异性：高威胁路径（75%概率）引起更显著的细胞峰值位置迁移（χ²=19.84，p=0.031），而低威胁路径（25%）则引发更强烈的种群活动改变（start位置Diff_Idx差异：高威胁1.98 vs 低威胁2.41，p<0.05）。移除特定的事件编码细胞（奖励相关23.8%，威胁相关1.0-4.1%）不影响这一梯度模式，表明这是群体水平的整合现象。运动参数匹配分析证实这些变化并非由行为改变直接导致。

Prefrontal representation is altered more robustly along the path segment toward new threats
神经轨迹分析显示，mPFC表征变化程度与事件新颖性相关：威胁初次引入引起的重映射（H-L过渡）比后续概率调整（L-A过渡）更显著（威胁位置Diff_Idx：2.31 vs 1.12），即使后者威胁概率变化更大（50% vs 25%）。特别值得注意的是，起点位置表征始终表现出最强的可塑性（Diff_Idx=3.02±0.21），暗示mPFC可能通过强化行动起始阶段的预测信号来指导后续导航决策。

Subsequent learning of threat probabilities further refines prefrontal representations
随着威胁学习完成（day3），mPFC细胞的空间信息含量降低（Friedman检验χ²=5.73，p=0.057），更多细胞发展出跨路径段的稳定活动（峰值宽度增加15.7%，p=0.038）。这种"模糊化"编码可能与小鼠学习忽略偶发威胁的策略相关，此前研究已发现该能力依赖mPFC完整性。

The sensitivity to threat presence and location differentially modulates population activity
比较三个阶段（0%、25%、50%威胁概率）的最终表征发现，mPFC对威胁出现序列的敏感性高于绝对概率差异：25%概率增加在零基线时（H-L）引发的重映射强于从25%到50%的同等幅度变化（L-A）（威胁位置Diff_Idx：2.31 vs 1.12）。这种"先入为主"效应显示mPFC更关注经验积累顺序而非单纯的概率统计。

这项研究首次阐明mPFC通过空间梯度重映射机制实现记忆稳定性与灵活性的平衡：在新事件邻近区域进行局部重组，同时保持对熟悉事件的稳定表征。与海马体全局性重映射不同，mPFC的这种分级处理机制可能支持对环境累积经验的连续性记录。发现对理解创伤后应激障碍(PTSD)等记忆障碍的神经机制具有重要启示——mPFC表征整合的异常可能导致新威胁事件过度支配原有记忆。研究方法上，将miniscope技术与复杂行为范式相结合的创新设计，为研究自由活动动物认知过程的神经机制提供了新范式。未来研究可通过同步记录mPFC与海马体活动，进一步揭示这两个关键脑区在事件记忆编码中的分工协作机制。