科学家可以根据海马神经元的发射情况预测老鼠下一步的位置

当我们处于某个位置时，将细胞放入海马体内 - 这一发现由John O'Keefe，May-Britt Moser和Edvard Moser在2014年为他们带来了诺贝尔医学奖。根据细胞发射的位置，科学家可以确定老鼠在哪里。神经科学家现在能够分辨出老鼠接下来的位置，只需观察测试大鼠参考记忆的任务中哪个神经元发射。这些是今天在Neuron上发表的一项研究的结果，该研究由奥地利科学技术研究所(奥地利IST)的Jozsef Csicsvari小组执行，第一作者和博士后徐海兵，以及Csicsvari的前博士后Peter Baracskay和Joseph O '尼尔，现在卡迪夫大学的教师。

科学家可以推断出一只老鼠的位置，这个位置是基于哪个位置的细胞 - 在称为海马体的大脑区域中发现 - 发送信号。但是，有时活动的位置单元格与鼠标的当前位置不对应。“这让我们深入了解动物对空间的看法，”Jozsef Csicsvari说。“我们用这个概念来理解老鼠在测试空间记忆的任务中如何思考。”

在实验中，大鼠用八只手臂在迷宫中航行。三只手臂包含食物奖励。老鼠重新访问迷宫，以便形成对隐藏奖励的回忆。此任务梳理了两种不同形式的空间记忆：参考和工作记忆。参考记忆是一种记忆，它允许老鼠记住哪些手臂包含奖励，哪些手臂不包含奖励。工作记忆是记忆老鼠尚未到达哪些手臂以及它已经访问过哪些手臂的记忆，因此老鼠不会做出不必要的旅行。研究人员可以通过修改实验来测试纯粹的工作记忆，这样只有包含奖励的手臂才能打开，或者通过关闭已经访问过的手臂来获得纯粹的参考记忆。

然后研究人员问：当老鼠在迷宫中航行时，如何放置细胞，以及参考和工作记忆任务之间的射击有何不同?在迷宫的中心，在大鼠进入下一只手臂之前，发射的放置细胞序列对应于大鼠在它所访问的最后一只手臂中所采用的路线，或者对应于它接下来会向下运行的手臂。在测试参考记忆的任务中，序列对应于老鼠将访问的下一个迷宫臂，让研究人员一瞥大鼠的直接计划。“动物正在考虑与它所在的地方不同的地方。事实上，我们可以预测老鼠接下来会进入哪只手臂，”Csicsvari解释道。

Csicsvari说：“研究人员不仅可以预测老鼠接下来会去哪里，他们也知道大鼠什么时候会犯错误。”当老鼠犯错时，它会重放一条随机路线。根据位置细胞，我们可以预测老鼠在犯下之前会犯错。“但是，预测在工作记忆任务中失败。在仅测试工作记忆的任务中，发射模式反而重放动物访问的最后一个臂。

研究人员假设大脑使用不同的策略来解决参考和工作记忆任务。“通过参考记忆，大脑真正导航并记住'这是我必须前往的位置'。这使用海马体，这对于空间任务很重要。工作记忆更抽象，每个位置都是动物的一个项目海马体可能会向大鼠所在的前额叶皮层发出信号，前额皮质可以追踪它可以剔除的物品，“Csicsvari总结道。