最新技术 | 线下合奏共同重启将跨天的记忆联系起来

个体记忆最初是由在学习事件期间活跃的细胞系综编码的并且在通过重新激活这些集成学习后，在离线期间保持稳定这些重新激活通常发生在短暂的同步爆发中，这对于驱动内存巩固是必要大多数关于情景记忆的研究都集中在大脑如何保持离散记忆的稳定表征上。

目前尚不清楚哪些条件可以促进记忆在较长时间内建立联系，而且对这种不同时间段的记忆整合的神经机制知之甚少，虽然许多研究表明离线时间支持记忆巩固，但最近的研究表明，学习后的离线时间对记忆整合也可能很重要。

2024年11月6日，来自美国纽约州纽约市西奈山伊坎医学院神经科学系  Denise J. Cai带领的研究团队在《 nature 》上发表了题为 Offline ensemble co-reactivation links memories across days 的研究论文。

▲强烈的厌恶经历会驱使回顾性记忆与几天前学到的中性上下文联系起来

为了研究记忆如何在几天内整合，研究团队首先设计了一个行为实验，以测试小鼠是否会将恐惧从厌恶性记忆传播到在 2 天前或后 2 天形成的中性记忆。实验表明厌恶语境和中性语境之间的记忆联系在几天内不会前瞻性地发生。与之前的研究一致，证明当记忆在一天内被编码时，记忆会联系起来，研究团队还观察到当间隔 5 小时时，记忆与中性和厌恶性上下文相关联。

接下来，研究团队研究了哪些条件促使记忆在几天内被回顾性地联系起来。研究团队还发现证据表明，高度突出的、令人食欲的经历也推动了回顾性记忆与 2 天前形成的中性上下文记忆的联系，这表明回顾性记忆联系可能是更新跨天编码的突出记忆的广泛机制。

接下来，研究团队研究了大脑如何将最近的厌恶记忆与几天前形成的过去中性记忆联系起来。研究团队发现，这阻止了回顾性记忆链接，同时保持厌恶记忆完好无损，表明海马体在回顾性记忆链接中起着关键作用。

▲ 海马集合在离线期间表现出钙事件的种群爆发

先前的研究表明，学习后离线期间的记忆重新激活不仅可以促进最近形成的记忆的巩固，还可以支持记忆的整合。研究团队首先验证了研究团队可以在使用钙成像的显着体验后检测到集合再激活。

为了研究强烈的厌恶体验是否推动了代表厌恶和中性记忆的集合的离线重新激活，研究团队在 CA1 中进行了钙成像记录，而小鼠则进行了回顾性记忆链接范式。这些结果与以前的研究一致，表明来自最近记忆的神经元集合在离线时被重新激活，相比之下，在高休克组中，中性融合的活跃度与厌恶和重叠融合没有区别，表明高冲击增加了中性系综的重新激活。

▲强烈的厌恶体验将过去的中性融合招募到离线群体爆发中

由于中性系团在高度冲击后被高度重新激活，研究团队接下来研究了中性系、厌恶系和重叠系综是否可能在更精细的时间尺度上一起发射。研究团队分离了这些短暂的突发期，以检查以前在编码过程中活跃的融合是否优先参与这些短暂的突发事件。研究团队首先在厌恶体验后的离线期间测量了爆发事件，发现参与这些爆发事件的厌恶集成单元比例大于其余集成单元。

研究团队检查了强烈的厌恶体验是否驱使中性融合在厌恶编码后也参与这些爆发在中性和厌恶编码后，突增事件的频率在各组之间是可比的，并且在离线期间每小时下降。正如预期的那样，在中性编码之后，与低冲击组和高冲击组中的其余集成相比，参与这些爆发事件的中性集成的百分比更高。表明强烈的厌恶经历推动了中性合奏的招募到这些爆发事件中。

▲强烈的厌恶体验驱动重叠系综与神经系综的共同爆发

于在高冲击之后，中性、厌恶和重叠集成参与了突发事件，接下来研究团队研究了融合是否共同参与相同的爆发，或者它们是否分别参与不同的爆发。这些研究表明，海马神经元的共活动对于存储和表达记忆很重要。研究团队假设在强烈的厌恶体验之后，高度活跃的重叠集成和中性集成的共同爆发会得到增强。

研究团队发现，在爆发事件期间，重叠集合比中性和厌恶集合更频繁地独立参与，但低冲击组和高冲击组之间没有差异。研究团队发现重叠集合在假定的抑制性神经元中富集。在这个实验中，研究团队还在离线 2 期间复制了重叠集成与中性集成的共同重新激活。

为了测试中性和厌恶上下文的神经表征在编码过程中是否已经链接，研究团队比较了低休克和高休克小鼠在中性编码和厌恶编码期间的神经活动。总的来说，这些结果表明，强烈的厌恶体验增加了重叠合奏与中性合奏的共同爆发，提供了一种电路机制，将对最近的厌恶体验的恐惧与过去的中性记忆联系起来。

▲重叠和中性系团之间的共同再激活发生在更多的清醒时间而不是睡眠期间

先前观察到集合再激活发生在非快速眼动睡眠期间、 REM 睡眠和唤醒期这种重新激活已被提议以支持记忆巩固，以及其他记忆和决策功能因此，研究团队接下来检查了集合共激活是否优先发生在特定的睡眠/觉醒状态以支持回顾性记忆链接。为了研究这一点，研究团队在接受低电击和高电击回顾性记忆链接手术的小鼠中同时进行了钙成像和脑电图和肌电图 记录。这种在尾流期间共同爆发的结果，以及研究团队之前发现的种群爆发与动物短暂暂停其运动相吻合，表明这种优先集合共同激活发生在短暂的安静觉醒期间。

▲在中性语境回忆期间，强烈的厌恶体验会驱动集合协同重新激活

最后，研究团队研究了海马集合再激活如何导致在高休克后而不是低休克后的中性背景下回忆期间观察到的冻结。在回忆中性上下文或暴露于新上下文期间活跃的细胞中，研究团队研究了以前在中性编码、厌恶编码或两者兼而有之期间活跃的百分比。

强烈的厌恶体验促使几天前的合奏在线下重新激活。在随后的中性回忆中，小鼠表现出更多的冻结，尽管在这种情况下从未受到过电击。结果共同表明，强烈的厌恶体验驱使重叠和中性融合在离线期间共同重新激活，从而改变了中性记忆表征。在中性回忆期间，这些集合再次被共同重新激活，导致在中性上下文中观察到的冻结增加。

在学习过程中，记忆被编码在神经系综中并通过学习后重新激活而稳定将最近的经历整合到现有的记忆中可以确保记忆包含最近可用的信息，但大脑如何完成这一关键过程仍不清楚。研究团队表明，在小鼠中，强烈的厌恶体验不仅会驱动最近的厌恶记忆的离线集合重新激活，还会驱动 2 天前形成的中性记忆的离线集合重新激活，将对最近厌恶记忆的恐惧与之前的中性记忆联系起来。在中性语境中恐惧的表达与厌恶和中性记忆之间共享集合的重新激活有关。总的来说，这些结果表明，离线集成共激活是一种神经机制，通过该机制，记忆在几天内被整合。

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