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Science论文 A shift in the mechanisms controlling hippocampal engram formation during brain maturation
来源:一起赢论文网     日期:2023-05-08     浏览数:362     【 字体:

 

 
形成精确的情景记忆的能力是随着年龄的增长而发展的,小孩子只能形成缺乏精确的提纲式记忆。海马体发育中的细胞和分子事件是精确情景记忆出现的基础,目前尚不清楚。在小鼠中,未成熟海马中缺乏竞争性神经元印迹分配过程,直到出生后第四周,当海马抑制回路成熟时,才会形成稀疏的印迹和精确的记忆。这种情景样记忆精度的年龄依赖性转变涉及CA1亚野中表达parvalbumin的中间神经元通过细胞外神经周围网络的组装功能成熟,这对于竞争性神经元分配、稀疏印迹形成和记忆精度的开始是必要和充分的
 
情景记忆系统在出生时缺失或不成熟,在儿童时期发展。因此,在5 - 8岁之前,早期的事件记忆是不精确的或像要点一样的,这时助记精度增加了(1-5)。海马体的成熟被认为是人类精确情景记忆和非人类动物情景样记忆出现的基础(5-8),但在海马体发育过程中调节记忆精度的具体过程尚不清楚。
 
事件与周围空间环境的结合是情景记忆和情景样记忆的核心特征,可以在使用空间或情境学习任务的动物中进行研究(9)。为了评估这种能力在小鼠发育过程中何时出现,ent不同年龄段的我们训练老鼠在上下文恐惧条件反射和测试他们的记忆力24小时后在任何一种t h e s m e (c o n t e x t) o r d i s t i n c t (c o n t e x t B)测试仪器(图a和B)。年轻的老鼠(产后一天16 (P16) P20)表达不精确的上下文的恐惧记忆,冻结在同等水平的训练背景和小说背景。相比之下,老老鼠(≥P24)表示上下文特定的记忆,这种记忆精度的变化与大鼠的类似变化相似(10),与动物的性别或断奶状态无关,不依赖于先前对环境的经验、学习率的潜在年龄依赖性差异或感知区分环境的能力(图S1, A至S)。幼年小鼠的记忆不准确性随训练和测试环境之间的相似性而扩大(图S1, A至S)。
 
在相关的厌恶情境学习任务(抑制性回避;图S1, V至X)和一个有食欲的空间觅食任务(图D至F,图S2, A至H)。
 
虽然成年啮齿动物的情境恐惧记忆依赖于海马体(11),但在幼年小鼠中,这种类型的学习可能是由海马体外结构支持的(12)。这与海马体不支持儿童早期事件记忆的观点一致,相反,海马体在儿童时期“在线”,允许情景记忆的出现(12,13)。我们通过将编码抑制性视蛋白的腺相关病毒(aav)微注射到海马背侧CA1,测试了幼年和成年小鼠对情境恐惧记忆的海马依赖性(图S3, A和B)。CA1在发育过程中可能支持精确和不精确的记忆(14,15)。CA1锥体神经元的光遗传沉默受损长期以来,调节情景记忆和类情景记忆精确度随年龄增加的特定神经生物学机制一直是难以捉摸的(5,7,8)。我们发现,尽管一些记忆形成机制尚不成熟,但发育中的CA1仍积极参与早期记忆形成。我们的研究发现印痕稀疏度是记忆精度的关键决定因素。具体来说,我们确定了一个竞争性神经元分配过程的成熟,由PV+中间神经元的发育支持,作为在稀疏印迹中编码精确的情景样记忆的先决条件。这些发现支持了最近的一项建议,即海马体在功能发展的不同阶段发生转变,CA1现象的逐步出现对记忆巩固很重要(41,42)。这些过程不成比例地影响印迹神经元(43,44),提供了在出生后第四周及以后稀疏印迹编码后稳定的潜在机制。
 
我们发现,CA1中成人样神经元分配和情景样记忆精度所需的PV+抑制回路的成熟依赖于细胞外基质pnn。在哺乳动物和鸟类大脑中,特定皮质区域PV+中间神经元周围pnn的积累改变了局部兴奋-抑制平衡,抑制了关键期可塑性,并控制了相应感觉过程或行为的发展(31,35,37,39)。
 
我们的数据表明,海马记忆系统的成熟是由相同的细胞和分子机制来调节的,就像大脑和大脑一样。这一研究表明,记忆形成通过PNN依赖的机制改变印迹神经元的细胞周围抑制的相对水平,可能部分由PNN糖蛋白tenascin-R介导(45)。因此,ecm依赖性的抑制性神经回路的成熟可能不仅是感觉发育的全脑机制,也是认知和情感发育的全脑机制(34,46 - 48)。
 
W h y r e t h e r e m u l t i p l e s t g e s o f f u n c t i o n l在海马记忆系统的发展成熟吗?一种可能性是海马体的发育涉及情景记忆系统从“不完整”(儿童状态)到“完整”(成人状态)的过程。另一种可能性是儿童的记忆功能完全适应了他们的发展阶段(49)。在认知层面,早期生活中对图式和其他形式的广泛或不精确的语义知识的编码可能比对特定情节的编码更受青睐,因为幼儿的生活经验相对较少,而且在生命的头几年通常不是没有父母或异源父母(具有完全成熟的情景记忆系统)。未成熟的海马体可能已经进化为实现这一目的,利用抑制的长期发展,并选择与海马体回路的结构和功能发展所需的相同的活动依赖机制(21-23),以实现早期记忆的形成和密集记忆印痕的存储。
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