前边缘皮层(PL)特异性神经元集群编码行为执行与抑制的神经机制

【字体: 时间:2025年09月09日 来源:Proceedings of the National Academy of Sciences 9.4

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  来自国际团队的研究人员通过纵向单细胞钙成像技术,结合大鼠特异性解码器和计算机模拟集群删除技术,揭示了前边缘皮层(PL)在操作性训练与消退学习中分别招募特异性神经元集群(Training/Extinction ensembles)以编码相反行为反应的机制。研究发现消退学习形成的是新关联而非原有记忆削弱,且行为重建依赖于训练与消退集群的协同作用。该研究为大脑如何通过同一脑区的特异性集群编码多重学习关联提供了直接证据。

  

生命体如何根据环境变化灵活启动或抑制行为?这项研究揭开了前边缘皮层(prelimbic cortex, PL)的奥秘。当大鼠通过按压杠杆获取食物奖励(操作性训练)时,PL中会形成稳定的"训练集群"(Training ensemble)来编码行为执行;而当奖励被撤销(消退学习),大脑并非简单关闭原有集群,而是招募全新的"消退集群"(Extinction ensemble)专门负责抑制杠杆按压行为。

研究团队采用单细胞钙成像技术纵向追踪大鼠PL神经元活动,就像给神经元装上实时监控摄像头。他们开发的大鼠特异性解码器能准确预测单次试验中的行为选择,而计算机模拟的集群删除实验则证明:删除训练集群会导致按压行为消失,删除消退集群则会使抑制功能失效。更有趣的是,当通过非条件性"提示"颗粒重新引发按压行为(重建阶段)时,两个集群会像默契的舞伴般协同工作——训练集群重新激活按压指令,消退集群则随时准备踩刹车。

这些发现颠覆了传统认知:消退学习并非抹去原有记忆,而是建立新的"不要按压"记忆;行为重建也不依赖第三套神经元团队,而是原有两套编码系统的动态平衡。这项研究就像破解了大脑的"双系统开关"机制,为理解强迫症、成瘾等行为调控障碍提供了新视角——或许这些疾病正是源于PL中特定集群的"开关失灵"。

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