神经科学家揭示了大脑如何编码时间和地点

此图显示了Entorlinal“海洋细胞”（红色）和“岛细胞”（蓝色）。绿色荧光表明已遗传改变的海洋细胞。图像：Takashi Kitamura.

MIT的神经科学家现在已经确定了一个大脑电路，该大脑电路处理内存的内存组件的“当”和“其中”组件，揭示甚至在到达海马之前拆分此信息。

该电路连接海马和皮质区域的区域称为Entorhinal Cortex，将位置和定时分成两个信息流。研究人员还确定了在Entorhinal皮层中的两个神经元种群，传达了这些信息，称为“海洋细胞”和“岛细胞”。

以前的模型已经表明，海马，一个对内存形成至关重要的大脑结构，分离时序和上下文信息。然而，新的研究表明，即使在到达海马之前也会拆分此信息。

麻省理工学院研究人员现在已经确定了一个大脑电路，用于处理内存的组件的“何时”和“其中”。由Melanie Gonick / MIT生产和编辑的视频。附加图片由Takashi Kitamura提供。

“它表明，海马上游的功能二分法，”脑大脑和认知科学的麻省理工学院研究生以及纸张的引导作者之一，将出现在9月23日神经元问题中。“有一个途径将时间信息源地进入海马，另一个途径将上下文表示喂给海马。”

本文的其他领导作者是MIT Postdoc Takashi Kitamura。高级作者是Susumu Tonegawa，MIT Piceer Court学习和记忆中的神经循环遗传学riken-Mit Centry of Biology和神经科学教授和riken-mit遗传学中心。其他作者是Piceer Institute技术助理Jared Martin，Stanford大学研究生Lacey Kitch，以及斯坦福的生物学和应用物理副教授Mark Schnitzer。

何时何地

位于海马之外，Entorhinal Cortex将来自其他皮质区域的感官信息从其他皮质区域中继到海马，其中形成了存储器。Tonegawa和同事几年前确定了岛屿和海洋细胞，从那时起一直在工作，以发现他们的功能。

2014年，Tonegawa的实验室报告说，大脑需要形成由海洋细胞包围的小簇的岛细胞，以形成与快速连续发生的两个事件的回忆形成回忆。在新的神经元研究中，该团队发现，需要海洋细胞来创造活动发生的地点的陈述。

“海洋细胞对情境陈述很重要，”太阳说。“当你在图书馆时，当你穿过街道时，当你在地铁上时，你有与每个上下文相关的不同的回忆。”

为了发现这些功能，研究人员用荧光分子标记了两种细胞群，当它结合钙时亮起的荧光分子 - 这表明神经元正在烧制。这允许它们确定需要在需要小鼠的任务期间激活哪些单元，以区分两个不同的环境，或者及时链接两个事件。

研究人员还使用了一种称为Optimetics的技术，其允许它们使用光控制神经元活动，研究小鼠的行为如何在岛细胞或海洋细胞沉默时改变。

当他们阻止海洋细胞活动时，动物不再能够在那里收到脚震动后与恐惧联系在一起。同时，操纵岛屿细胞允许研究人员延长或缩短可能在小鼠内存中链接的事件之间的时间差距。

信息流

此前，Tonygawa的实验室发现岛屿细胞的射击率取决于动物移动的速度，导致研究人员认为岛屿细胞帮助动物通过空间导航。同时，海洋细胞帮助动物识别在给定时间的位置。

研究人员还发现，这两条信息流从Entorhinal皮质流到海马的不同部分：海洋细胞将其上下文信息发送到CA3和牙齿回形物区，而岛细胞突出至CA1细胞。

“Tonegawa的集团揭示了在竞技场的不同细胞组内的语境和时间信息的过程中的关键区别，这些内容在海马的不同部分地区，”波士顿大学的记忆和大脑中心主任霍华德Eichenbaum说，谁没有参与研究。“这些发现推进了我们对支持记忆的大脑电路的关键组成部分的理解。”

Tonegawa的实验室正在追求进一步研究Entorlinal Cortex和大脑的其他部分是如何代表时间和地点的。研究人员还研究了在大脑中进一步处理了关于定时和位置的信息，以创建一个事件的完整内存。

“为了形成一个情节记忆，每个组分必须在一起重新结合在一起，”Kitamura说。“这是下一个问题。”

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