Cell子刊 | 為什么挨得近的兩段記憶總?cè)菀状谝黄穑啃卵芯拷沂究臻g記憶的海馬CA1區(qū)神經(jīng)元競爭機(jī)制

你有沒有發(fā)現(xiàn)，同一天發(fā)生的兩件小事，明明互不相關(guān)，回想時(shí)卻總會(huì)自動(dòng)連在一起？比如早上丟了鑰匙、下午忘了帶傘，再想起時(shí)總覺得是一連串倒霉事。又比如你能清晰記住家里布局、常走路線，哪怕不用看路標(biāo)也能順利導(dǎo)航。這種把相近時(shí)間的經(jīng)歷綁定、又能精準(zhǔn)定位空間的能力，大腦到底是怎么做到的？

來自加拿大多倫多大學(xué)與病童醫(yī)院 Sheena A. Josselyn 教授團(tuán)隊(duì)做了一項(xiàng)專門研究，標(biāo)題為《 Neuronal competition shapes the encoding, consolidation, and retrieval of precise spatial memories in mice 》相關(guān)成果于2026年4月20日發(fā)表在《Current Biology》期刊上。

該研究證實(shí)，海馬CA1區(qū)神經(jīng)元之間會(huì)進(jìn)行一場競爭，只有勝出的神經(jīng)元才能進(jìn)入“記憶印跡”，成為這段空間記憶的存儲(chǔ)單元。

而且，短時(shí)間學(xué)習(xí)的兩個(gè)空間記憶會(huì)共用重疊的神經(jīng)元而關(guān)聯(lián)，長時(shí)間間隔則會(huì)用不同神經(jīng)元而獨(dú)立。人工激活這些記憶印跡，即使沒有外部線索，也能讓小鼠想起目標(biāo)位置。

空間記憶是否也像恐懼記憶一樣，由“競爭上崗”的神經(jīng)元印跡來編碼？

研究人員設(shè)計(jì)獎(jiǎng)賞性空間覓食任務(wù)，讓小鼠在迷宮中依靠遠(yuǎn)端視覺線索形成空間記憶。48小時(shí)測試顯示，小鼠會(huì)優(yōu)先停留在目標(biāo)區(qū)域，移除視覺線索后記憶消失。通過光遺傳操控，訓(xùn)練前用藍(lán)光增強(qiáng)神經(jīng)元興奮性，使其進(jìn)入記憶印跡；測試時(shí)用紅光抑制這些神經(jīng)元。結(jié)果顯示，抑制印跡神經(jīng)元后小鼠完全失去空間偏好，對(duì)照組記憶保持正常。

因此，空間記憶和簡單恐懼記憶一樣，由神經(jīng)元競爭分配形成海馬印跡，這群神經(jīng)元是空間記憶提取的必需條件。

為什么有些記憶會(huì)“串在一起”，有些則獨(dú)立存在？

團(tuán)隊(duì)讓小鼠先后學(xué)習(xí)兩個(gè)目標(biāo)區(qū)不同的迷宮任務(wù)，間隔 3 小時(shí)或 27 小時(shí)。間隔 27 小時(shí)的小鼠能精準(zhǔn)區(qū)分，間隔 3 小時(shí)的則會(huì)同時(shí)偏好兩個(gè)目標(biāo)區(qū)，記憶發(fā)生關(guān)聯(lián)但精度不變。利用光遺傳和DREADD 化學(xué)遺傳操控發(fā)現(xiàn)，人為讓 27 小時(shí)間隔的記憶共用神經(jīng)元，記憶就會(huì)關(guān)聯(lián)；讓 3 小時(shí)間隔的記憶使用不同神經(jīng)元，記憶則相互獨(dú)立。

簡言之，記憶是否關(guān)聯(lián)，取決于形成時(shí)間遠(yuǎn)近 —— 時(shí)間近共用神經(jīng)元，時(shí)間遠(yuǎn)則各用不同神經(jīng)元。

如果外部線索不夠用，還能找回記憶嗎？

研究移除一半遠(yuǎn)端視覺線索，小鼠無法正常提取空間記憶；此時(shí)光激活訓(xùn)練時(shí)被分配的印跡神經(jīng)元，小鼠重新表現(xiàn)出目標(biāo)區(qū)偏好。在全新八邊形迷宮中，無光照時(shí)小鼠偏向方形迷宮的目標(biāo)區(qū)，光激活對(duì)應(yīng)圓形迷宮的印跡神經(jīng)元后，小鼠立刻轉(zhuǎn)向圓形迷宮的目標(biāo)區(qū)。

因此，即便外部線索不足或環(huán)境陌生，人工激活空間印跡就能直接驅(qū)動(dòng)精準(zhǔn)導(dǎo)航，印跡可獨(dú)立指導(dǎo)空間行為。

如果兩個(gè)印跡同時(shí)被激活，小鼠聽誰的？

團(tuán)隊(duì)用交叉病毒策略標(biāo)記兩群互不重疊的CA1神經(jīng)元，一群編碼A迷宮的空間記憶，另一群編碼B迷宮的空間記憶（不同目標(biāo)區(qū)）。結(jié)果顯示，在匹配光照條件下，小鼠精準(zhǔn)提取對(duì)應(yīng)記憶；在不匹配光照下，外部線索與人工激活的印跡沖突，小鼠同時(shí)表現(xiàn)兩種記憶偏好。

這說明，空間記憶提取時(shí)，不同印跡會(huì)相互競爭，外部線索占優(yōu)時(shí)精準(zhǔn)提取，線索與印跡沖突時(shí)則共同支配行為。

全文總結(jié)

該研究將記憶印跡理論從簡單聯(lián)想記憶拓展至復(fù)雜空間記憶，證實(shí)小鼠海馬背側(cè) CA1 區(qū)的神經(jīng)元競爭決定空間印跡的形成，印跡是空間記憶編碼與提取的核心；記憶形成的時(shí)間間隔通過調(diào)控印跡重疊與否決定記憶關(guān)聯(lián)或分離，人工激活印跡可在線索缺失、環(huán)境模糊時(shí)恢復(fù)并驅(qū)動(dòng)精準(zhǔn)空間導(dǎo)航，不同印跡間的競爭最終調(diào)控空間行為輸出。

小編寄語：

在過去十幾年里，科學(xué)家對(duì)記憶印跡的研究，大多集中在恐懼記憶和獎(jiǎng)賞記憶上。而這項(xiàng)研究首次證實(shí)：我們用來記位置、認(rèn)路的精準(zhǔn)空間記憶，同樣遵循 “神經(jīng)元競爭分配” 這一核心規(guī)律。

這也正好回答了開頭的疑問：短時(shí)間內(nèi)形成的記憶，會(huì)共用一部分重疊的印跡神經(jīng)元，所以很容易被大腦關(guān)聯(lián)在一起。研究還發(fā)現(xiàn)，就算外部線索很少、環(huán)境完全陌生，只要用光激活對(duì)應(yīng)的記憶印跡，就能直接引導(dǎo)精準(zhǔn)的空間導(dǎo)航。

這意味著，未來我們有望通過直接激活特定記憶印跡，幫阿爾茨海默病等失智患者找回一部分空間記憶能力。盡管離臨床應(yīng)用還有很長距離，但這條路徑在原理上已經(jīng)被證明是可行的。

https://doi.org/10.1016/j.cub.2026.03.058

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