《Frontiers in Behavioral Neuroscience》：Discrete and differentiated encoding of distinct components of spatial experience occurs within the proximodistal subfields of the dorsoventral axis of the hippocampus
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大量研究已证实海马在联想经验的获取和更新中发挥关键作用。在啮齿动物中，空间记忆依赖于海马的信息处理和编码。背侧海马极的作用已被充分记录，但关于中间和腹侧海马在空间学习中的作用的资料很少且常常相互矛盾。本研究使用荧光原位杂交（FISH）技术鉴定了由成年雄性大鼠海
大量研究已证实海马在联想经验的获取和更新中发挥关键作用。在啮齿动物中，空间记忆依赖于海马的信息处理和编码。背侧海马极的作用已被充分记录，但关于中间和腹侧海马在空间学习中的作用的资料很少且常常相互矛盾。本研究使用荧光原位杂交（FISH）技术鉴定了由成年雄性大鼠海马神经元中特定空间学习事件触发的即刻早期基因（IEG）Homer1a的核表达。研究人员比较了沿海马近远轴和背腹轴的阿蒙角（CA）和齿状回（DG）中，由熟悉环境中大型（宏观尺度）或部分隐蔽（微观尺度）物体的空间排列的新颖学习触发的IEG表达。研究人员观察到，背侧海马在两种空间内容信息的神经元编码中占主导地位，其中远端CA1（dCA1）和近端CA3（pCA3）优先编码微观尺度空间位置。DG的漏斗下叶（infrapyramidal blade）以及pCA3编码宏观尺度信息。中间CA的dCA1在由新颖微观尺度信息触发时表现出增加的IEG表达，但中间或腹侧海马的DG均不编码宏观尺度信息。与其他两个结构相比，腹侧海马表现出独特的IEG表达模式：在此，CA1（近端和远端）和pCA3均编码宏观尺度信息。综合这些发现表明，中间和腹侧海马支持空间记忆编码，但可能以支持联想学习的不同方面的方式实现。
**论文解读：海马背腹轴在空间经验编码中的功能分化**
**1. 研究背景与问题提出**
海马是联想记忆，尤其是空间记忆形成的关键脑区。大量研究已证实背侧海马在空间信息处理中发挥主导作用，例如编码空间位置、导航和物体识别。然而，关于中间和腹侧海马在空间学习中的功能，现有证据较少且相互矛盾。传统观点认为背侧海马负责认知功能（如空间记忆），而腹侧海马处理情绪和应激信息，但近年研究提示两者可能协同参与联想学习。此外，海马沿背腹轴存在分子表达和功能连接的梯度差异，但空间内容信息（如“物品特征”和“空间位置”）的编码如何在背侧、中间和腹侧海马的子域（如CA1、CA3、齿状回DG）中分布仍不清楚。本研究旨在探究新颖空间内容学习（包括宏观尺度地标和微观尺度隐蔽物体）如何影响海马背腹轴和近远轴不同子域的神经元活动，以揭示中间和腹侧海马在空间信息编码中的具体作用。
**2. 研究内容与结论**
研究人员使用成年雄性Wistar大鼠（7–9周龄），通过行为任务诱发新颖空间学习：微观尺度学习（HBO）涉及在孔板中放置三个小物体，宏观尺度学习（LM）涉及在熟悉环境中放置三个大物体作为地标。利用荧光原位杂交（FISH）检测即刻早期基因（IEG）Homer1a的核表达，作为神经元活动标记。研究比较了背侧、中间和腹侧海马中CA1（远端dCA1、近端pCA1）、CA3（远端dCA3、近端pCA3）以及DG（漏斗上叶sDG、漏斗下叶iDG）的Homer1a表达变化。结果显示：背侧海马对两种空间内容学习均表现出最强反应，其中dCA1和pCA3优先编码微观尺度信息，而pCA3和iDG编码宏观尺度信息；中间海马仅在dCA1中响应微观尺度学习；腹侧海马中dCA1、pCA1和pCA3均编码宏观尺度信息，而DG未参与。这表明海马背腹轴在空间信息处理中存在明确的功能分化，中间和腹侧海马以不同方式支持空间记忆编码，为理解海马区域间协同作用提供了新证据。该论文发表在《Frontiers in Behavioral Neuroscience》。
**3. 关键技术方法**
研究采用荧光原位杂交（FISH）技术检测Homer1a mRNA的核表达，以标记经验依赖的神经元活动。行为任务包括孔板（HBO）微观尺度空间学习和地标（LM）宏观尺度空间学习，所有动物均经过充分习惯化。样本来源为16只成年雄性Wistar大鼠（7–9周龄，购自波鸿鲁尔大学动物房），实验前进行2天实验者处理和3天装置习惯化。实验后快速取脑并冷冻切片，通过FISH和免疫组化（WFS1染色标记CA1锥体细胞）进行定量分析，比较背侧、中间和腹侧海马各子域的Homer1a阳性细胞比例。
**4. 研究结果**
**4.1 增加熟悉环境的空间内容与显著的特征探索相关**
通过行为分析，动物在暴露于新颖HBO或LM时，总探索时间和直立次数显著增加，且对物体的探索时间无偏好差异，确认了空间内容学习行为的有效性。
**4.2 新颖微观尺度学习增加背侧和中间dCA1的核Homer1a表达，而宏观尺度学习增加腹侧dCA1和pCA1的表达**
FISH结果显示，HBO学习显著增加背侧和中间dCA1的Homer1a阳性细胞比例，而LM学习仅增加腹侧dCA1和pCA1的表达。背侧和中间pCA1均无显著变化，表明微观尺度信息编码主要涉及背侧和中间dCA1，宏观尺度信息编码则涉及腹侧CA1。
**4.3 新颖微观和宏观尺度学习沿背腹轴在pCA3区域引起分化的Homer1a表达增加，dCA3无变化**
pCA3区域中，HBO和LM学习均显著增加背侧pCA3的Homer1a表达，而LM学习还增加腹侧pCA3的表达。中间pCA3无变化，dCA3在所有区域均无显著变化，提示pCA3在空间内容编码中扮演关键角色，且背侧和腹侧pCA3分别响应不同尺度信息。
**4.4 新颖宏观尺度学习仅增加背侧齿状回漏斗下叶的核Homer1a表达，微观尺度学习在齿状回无反应**
LM学习显著增加背侧iDG的Homer1a表达，而sDG无变化。HBO学习在DG任何区域均未引起显著变化，表明背侧iDG特异地参与宏观尺度空间信息编码，而sDG可能不直接参与此类学习。
**5. 讨论与结论**
讨论部分指出，本研究揭示了海马背腹轴在空间内容编码中的功能分离：背侧海马主导精细空间信息（微观尺度）和宏观空间信息（地标）的编码，中间海马仅参与微观尺度信息编码，而腹侧海马特异地编码宏观尺度信息。这一发现与“两流假说”一致，即背侧海马近远轴处理“what”和“where”信息，而腹侧海马可能整合动机和情绪信息。研究还表明，背侧iDG在模式分离中可能起关键作用，防止相似经验模糊化。结论部分翻译如下：
本研究报告了海马近远轴和背腹轴在空间内容新颖编码中的功能分离。背侧海马对两种形式的空间内容学习表现出最强的相对反应：dCA1和pCA3编码空间学习的微观尺度方面，而背侧pCA3和漏斗下DG神经元编码关于新颖宏观尺度经验的信息。中间CA1的神经元仅被新颖微观尺度空间信息的暴露所招募。相比之下，腹侧CA1和pCA3编码宏观尺度空间经验。总之，研究人员的数据结合其他研究者的发现表明，背腹侧海马作为一个整体工作，以产生时间上、空间上和情境上不同的联想记忆表征。这是通过快速细节丰富的信息编码（背侧）、灵活反应结果（中间）以及在累积情绪细微学习过程中连接远程经验（腹侧）来实现的。重叠或相似经验变得模糊成一个共同记忆的风险被背侧iDG中一种独特的信息处理形式所规避，这可能对应于DG在模式分离中的假定作用。这些发现表明，一方面，整个背腹轴参与空间信息处理，另一方面，沿着背腹轴存在空间信息处理的功能分化，这可能支持海马对认知表征的优化。
