康奈尔大学的研究人员报告说，大脑关键区域的神经元根据其确切的遗传身份具有不同的功能，了解这种多样性可能会导致更好地了解大脑的计算灵活性和记忆能力，从而可能为疾病治疗选择提供信息在一项新的研究中。
海马体 CA1 区的锥体细胞曾被认为是统一的神经元集合，最近被发现具有高度多样性。但这种多样性在认知功能中的作用直到现在才得到仔细研究。
“大多数记忆研究都假设海马体和皮层就像黑匣子——整体结构，神经元的同质集，”共同资深作者、神经 生物学和行为学助理教授Antonio Fernandez-Ruiz以及 Nancy 和 Peter Meinig 家庭调查员说。生命科学，在艺术与科学学院 (A&S)。“所以基本上，你有两个相互交谈的黑盒子，但你并不知道这两个盒子的确切组件。”
“用于选择性记忆编码、路由和重放的海马皮层电路”于 5 月 16 日发表在《神经元》杂志上。共同资深作者是 神经生物学和行为学 (A&S) 助理教授Azahara Oliva 。
Fernandez-Ruiz 和他的团队在对老鼠进行的测试中发现，CA1 神经元会同时编码与任务相关的信息，然后根据神经元是在海马体深处还是表面，向不同的目标发送脉冲。
“我们发现这些结构至少有两种不同的方式相互交流，”他说。“并且有由不同类型的细胞集成的专门电路，这些电路正在编码不同类型的信息，并将它们发送到大脑的不同部分。”
在他们的研究中，实验室使用同时参与记忆任务和睡眠的老鼠，使用高密度硅探针检查了大量同时记录的神经元。探针检测细胞的编码活动，由称为锐波纹波的同步振荡协调。
正如他们在之前的研究中发现的那样，CA1 锥体细胞(以其形状命名)在某些生理特性上有所不同，具体取决于它们在海马体中的位置(深层、中层或浅层)。Fernandez-Ruiz 说，这种多样性是记忆发展的关键。
这项工作的一个关键发现：虽然深部 CA1 锥体细胞是序列和组装动力学的主要贡献者，但在重播新体验期间，表层细胞被特别招募，并推动记忆形成。
“当你学习新事物时，”他说，“经验的这些方面可以被专门的神经元群分离和编码，然后传输到不同的区域，这些区域专门处理不同类型的信息。我们认为这很重要，因为这为系统提供了更大的灵活性。”
研究人员还描述了一个以前未知的回路，涉及海马体和皮质，它在记忆巩固中发挥作用。奥利瓦说，这种对海马体神经元多样性的更多了解可能有助于瞄准受痴呆症影响的区域。
“像阿尔茨海默氏症这样的疾病的特征是海马体和皮层之间的这种交流受损，”她说，“但我们不知道是否整个结构都被破坏了，或者更可能的是，这些结构中的某些特定神经元类型是受影响更大。
“如果你能确定记忆的哪个方面被破坏，”她说，“那么也许你可以将其追溯到不同细胞类型的特化，并可能采用新的、更有针对性的疗法。”
合著者包括博士后研究人员 Ryan Harvey 和 Heath Robinson;刘灿，神经生物学和行为学博士生。所有作者都是 大脑计算和行为实验室的成员，该实验室由 Fernandez-Ruiz 和 Oliva 共同领导。
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