东方时讯网毫不奇怪，我们周围环境的地图是大脑最强大的记忆之一。它们是如此不可磨灭，以至于它们经常被用作助记符。然而，人们对同步的神经和遗传活动模式知之甚少，这些模式驱动并由这些强大的记忆痕迹形成，这些记忆痕迹编码了我们冒险进入的地方的地图。
在《自然》杂志上发表的一项新研究中，科学家们使用钙成像测量了海马体神经元的活动，同时监测了参与需要空间学习的虚拟现实任务的小鼠的基因表达，以揭示一种神经发生机制，该机制可以塑造和稳定空间地图大脑。这项研究是哈佛医学院(HMS)布拉瓦尼克研究所科学家之间的多实验室合作，确定了一种称为Fos的转录因子的表达有助于大脑使用专门的细胞和位置代码，创建和巩固空间图.这些发现可以为空间映射机制以及遭受大脑损伤或神经退行性变的患者破坏这些机制提供新的见解。
该研究的资深作者、HMS神经生物学副教授ChristopherHarvey博士说：“这项研究将不同层次的理解联系起来，在分子与行为和记忆回路的功能之间建立了非常直接的联系，而这些回路是行为和记忆的基础。空间地图的形成和稳定性。”
海马体对于学习和记忆至关重要，包括小鼠和人类空间记忆的形成。早期的研究已经确定海马体中存在“位置细胞”，当动物参与导航以构建空间的心理地图时，这些细胞会选择性地激活和停用。
Harvey说：“我的实验室多年来一直在研究空间导航，包括位置细胞如何形成环境地图和形成空间记忆。这些过程背后的分子机制很难在行为动物身上进行研究。”
Harvey的团队，包括主要作者兼研究员NoahPettit和研究生LynnYap，与HMS神经生物学教授MichaelGreenberg博士合作，他的实验室研究Fos活性。格林伯格团队的早期工作表明，神经元被激活几分钟后，它就会表达Fos。他们的工作还表明，Fos介导不同类型的神经可塑性——神经元在结构和功能上发生变化的能力，包括伴随空间学习和记忆的可塑性。
然而，表达Fos的海马神经元是否也编码空间图以及Fos表达是否与空间编码相关或影响空间编码尚不清楚。哈维说，“已经有很多关于Fos和位置细胞的研究，但这是将两者直接联系起来的第一批论文之一。”
在格林伯格所谓的“技术杰作”中，Pettite和团队使用Harvey实验室开发的360°虚拟现实迷宫以及钙成像和基因表达测量来研究Fos表达在争取位置细胞活动中的作用.
他们发现，在执行导航任务后数小时内，与低Fos表达的小鼠相比，具有高Fos表达的小鼠海马神经元更有可能形成准确的“位置场”——发出空间位置信号的位置细胞簇。具有高Fos表达的神经元也形成了随着时间的推移在指示空间位置方面更加可靠的位置场，因为小鼠在随后的几天重复相同的任务。此外，他们发现，与具有正常Fos表达的神经元相比，消除海马神经元子集中的Fos表达会降低空间图的准确性和稳定性。
“这告诉我们，在鼠标导航时，每时每刻，诱导Fos的神经元都有关于鼠标空间位置的非常可靠的信息，这是解决和记住任务所需的关键变量，”Pettit说.
“随着时间的推移，Fos对于保持位置细胞的稳定性和准确性以及在大脑中呈现空间图似乎很重要，”格林伯格补充道。
这些发现开辟了新的调查途径。在未来的实验中，Harvey有兴趣探索Fos如何帮助在睡眠期间建立空间记忆，而Greenberg计划研究Fos如何帮助大脑形成和维持稳定的空间图，并了解Fos在空间记忆从海马体转移到大脑时的功能。大脑的其他区域。