Science：揭示一種必不可少的記憶形成機制嵌套序列

　　重復對神經元本身是最好的記憶方法。這是神經生物學家稱之為序列重新激活（sequence reactivation）的原理：在睡眠期間，海馬體中的與一種任務相關的神經元以精確的順序快速激活，這會鞏固對這種任務的記憶。序列重新激活是長期記憶和海馬體與大腦其他部分之間進行交換的基礎。這些序列重新激活僅在休息時出現，這是因為它們在初始的神經元活動之后出現，這提示著它們“記住”它們應該開啟的順序。但是通過哪種機制呢？

　　在一項新的研究中，來自法國科學研究中心/法國國家健康與醫學研究院/法蘭西學院的研究人員通過研究大鼠位置細胞（place cell）中的活動序列（activity sequence），解答了這個問題。這些位置細胞是海馬體中的神經元，在大鼠移動的環境中通過跟蹤大鼠的位置而開啟，即處于激活狀態。當大鼠移動時，它們緩慢地開啟，隨后在睡眠期間的序列重新激活過程中，它們非常快速地開啟。但是，神經生物學家們知道另一種稱為θ序列（theta sequence）的序列，當大鼠移動時，與慢速序列（slow sequence）相平行的θ序列快速地重復激活相同的位置細胞。因此，這些θ序列被稱為嵌套序列（nested sequence）。相關研究結果發表在2018年11月9日的Science期刊上，論文標題為“Nested sequences of hippocampal assemblies during behavior support subsequent sleep replay”。

圖片來自Micha?l Zugaro。

　　慢速序列和嵌套序列中的哪一個是序列重新激活出現所必需的，因而會在睡眠期間導致記憶鞏固呢？這些研究人員通過使用一種巧妙的系統，發現了是什么能夠在不影響慢速序列的情況下解除嵌套序列。這些大鼠通過電動火車和帶跑步機的汽車進行運輸。當這種跑步機停止時，這些嵌套序列消失了；當這種跑步機再次開始啟動時，它們又再現了。

　　這些研究人員隨后觀察到，在火車上的幾個帶有跑步機的電路停止運行之后，這些大鼠海馬體中的位置細胞在睡眠期間并沒有像清醒時那樣以相同的順序重新激活。相反，一個帶有跑步機的火車電路啟動之后，這些序列重新激活確實存在著。因此，在運動期間，這些嵌套的θ序列對睡眠期間的記憶鞏固是必不可少的。

　　這些研究人員正在繼續開展他們的研究，如今正在研究嵌套序列中的非空間信息（如對象或紋理）的整合，以及它們在睡眠期間的重新激活。