海馬CA2區(qū)在社會(huì)記憶中起著關(guān)鍵作用。*近研究表明，下丘腦R頭上核（SuM）到CA2區(qū)域的谷氨酸能神經(jīng)元環(huán)路有助于檢測(cè)社會(huì)新奇信號(hào)。然而，雖然光基因激活SuM-CA2環(huán)路可以影響社會(huì)記憶的表達(dá)，但抑制該環(huán)路卻并不會(huì)影響其社會(huì)記憶，這表明其他未知環(huán)路也參與了對(duì)社會(huì)記憶的調(diào)控。

非快速眼動(dòng)（NREM）和快速眼動(dòng)（REM）睡眠被認(rèn)為是記憶鞏固的關(guān)鍵。過去研究表明，在非快速眼動(dòng)睡眠期間，銳波漣漪（SWRs）中海馬神經(jīng)元的重新激活促進(jìn)記憶鞏固。而*近研究發(fā)現(xiàn)，除了非快速眼動(dòng)睡眠外，快速眼動(dòng)睡眠也可能有助于社會(huì)記憶的鞏固。此外，多項(xiàng)文獻(xiàn)指出，海馬齒狀回（DG）中快速眼動(dòng)睡眠依賴的神經(jīng)元活動(dòng)可能參與了空間記憶的鞏固。

在此背景下，2022年10月19日，第三軍醫(yī)大學(xué)諶小維課題組在Neuron發(fā)文，揭示了REM時(shí)期SuM- CA2和SuM- DG神經(jīng)環(huán)路分別調(diào)控社交和空間記憶。

首先，課題組對(duì)SuM-CA2和SuM-DG環(huán)路染色，并通過鈣成像發(fā)現(xiàn)NREM和REM時(shí)期SuM-CA2和SuM-DG神經(jīng)環(huán)路鈣離子活性增強(qiáng)，其中REM時(shí)期增強(qiáng)更多。在體電生理實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：NREM至REM階段SuM-CA2SuM-DG神經(jīng)環(huán)路放電頻率增加，而REM階段至覺醒階段神經(jīng)元放電頻率降低。

快速眼動(dòng)睡眠期間SuM-CA2投射的強(qiáng)烈激活表明其可能在社會(huì)記憶鞏固中發(fā)揮作用。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，課題組測(cè)試了在快速眼動(dòng)睡眠期間特異抑制該投射對(duì)小鼠的社會(huì)記憶的影響。三箱社交和直接互動(dòng)測(cè)試（direct interaction test）結(jié)果顯示：抑制REM時(shí)期的SuM-CA2投射后，小鼠對(duì)陌生鼠和熟悉鼠的探索時(shí)間差值顯著減少，即表現(xiàn)出社交新穎性缺陷；而在REM以外時(shí)期抑制該投射不影響其社交缺陷；條件性恐懼測(cè)試結(jié)果表明抑制小鼠REM時(shí)期的SuM-CA2投射不會(huì)影響其空間恐懼記憶缺陷。

隨后，課題組特異性抑制REM時(shí)期的SuM-DG投射后發(fā)現(xiàn)小鼠不表現(xiàn)出社交新穎性缺陷；但條件性恐懼測(cè)試結(jié)果顯示其在警報(bào)聲中僵直時(shí)間減少；新型物體位置識(shí)別（novel object position recognition -NOPR）測(cè)試結(jié)果顯示其對(duì)陌生位置的熟悉物體的探索時(shí)間縮短；即表現(xiàn)出空間記憶障礙。上述結(jié)果表明：SuM-CA2和SuM-DG神經(jīng)環(huán)路分別控制社交記憶和空間記憶。

*后，課題組通過鈣成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)SuM-DG和SuM-CA2環(huán)路中的CA2和DG神經(jīng)元在快速眼動(dòng)睡眠中的鈣信號(hào)強(qiáng)度明顯高于非快速眼動(dòng)睡眠或安靜清醒(QW)時(shí)期，即REM時(shí)期CA2和DG神經(jīng)元高度活躍從而進(jìn)一步處理鞏固社交和空間記憶。

總的來說，本文主要通過鈣成像技術(shù)結(jié)合行為學(xué)測(cè)試，證明了快速眼動(dòng)睡眠期的下丘腦R頭上核對(duì)到海馬CA2和DG區(qū)的投射高度活躍，并在此期間分別鞏固社交記憶和空間記憶。

文章來源

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.09.004