加利福尼亞大學洛杉磯分校(UCLA)的研究人員首次測量了據(jù)認為與學習,、記憶以及阿爾茨海默氏癥有關的大腦區(qū)域在睡眠時的活動,。他們發(fā)現(xiàn)大腦這部分的活動就像在記憶某些東西一樣,，即便在處于麻醉狀態(tài)也不例外。
該研究團隊同時測量了與記憶形成有關的大腦多個部分的單個神經(jīng)元的活動,。該研究的作者,、UCLA神經(jīng)物理學教授馬揚克·R·梅赫塔說，這一技術讓他們可以確定大腦的哪個區(qū)域在激活其他區(qū)域,，以及這種激活是如何擴散的,。
梅赫塔和他的團隊著重觀察了老鼠大腦三個相連的區(qū)域———新皮層、海馬體和連接這兩者的內(nèi)嗅皮層,。梅赫塔說,，盡管之前的研究表明睡眠時新皮層和海馬體之間的對話對記憶的形成至關重要，但研究人員尚未查明內(nèi)嗅皮層在這一對話過程中的作用,。他的團隊發(fā)現(xiàn)內(nèi)嗅皮層有進行所謂的持續(xù)活動的跡象，持續(xù)活動據(jù)認為在人醒著的時候調(diào)節(jié)工作記憶,。
梅赫塔說：“令人大吃一驚的是,，這種持續(xù)活動發(fā)生在睡眠期間，幾乎一刻不停,。這些結果是全新的,。實際上，即使在麻醉狀態(tài)下,，內(nèi)嗅皮層也在進行這種持續(xù)活動,。”
該研究刊登在《自然—神經(jīng)科學》雜志網(wǎng)站上。
梅赫塔說,，這些發(fā)現(xiàn)很重要,，因為人類把生命中三分之一的時間花在睡眠上，睡眠不足會對健康產(chǎn)生不利影響,，包括會產(chǎn)生學習和記憶問題,。
梅赫塔及其團隊開發(fā)了一個極端敏感的監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)讓他們可以同時追蹤大腦這三個區(qū)域的神經(jīng)元的活動,。這讓他們可以破譯確切的交流過程,，連神經(jīng)元看似安靜的時候也不例外。他們隨后開發(fā)了一個精密的數(shù)學分析手段來破譯這場復雜的對話,。
睡眠時,，在約90%的時間里，新皮層會進入一種慢波模式,。在這段時間里,，它在活躍和非活躍狀態(tài)間以每秒一次的節(jié)奏緩慢波動。梅赫塔及其團隊把注意力放到了由許多部分構成的內(nèi)嗅皮層上,。
內(nèi)嗅皮層的外部忠實再現(xiàn)了新皮層的活動,。但其內(nèi)部有不同的活動,。當新皮層變得不活躍時，內(nèi)嗅皮層內(nèi)部的神經(jīng)元依舊保持活躍狀態(tài),，就好像它們在記憶新皮層最近“說過”的事,，該現(xiàn)象被稱為自發(fā)持續(xù)活動。他們還發(fā)現(xiàn)當內(nèi)嗅皮層的內(nèi)部開始自發(fā)地持續(xù)活動時,，它會促使海馬體的神經(jīng)元變得非?；钴S。另一方面,，當新皮層活躍時,，海馬體會安靜下來。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1038/nn.3236
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Spontaneous persistent activity in entorhinal cortex modulates cortico-hippocampal interaction in vivo
Thomas T G Hahn, James M McFarland, Sven Berberich, Bert Sakmann & Mayank R Mehta
Persistent activity is thought to mediate working memory during behavior. Can it also occur during sleep? We found that the membrane potential of medial entorhinal cortex layer III (MECIII) neurons, a gateway between neocortex and hippocampus, showed spontaneous, stochastic persistent activity in vivo in mice during Up-Down state oscillations (UDS). This persistent activity was locked to the neocortical Up states with a short delay, but persisted over several cortical UDS cycles. Lateral entorhinal neurons did not show substantial persistence, and current injections similar to those used in vitro failed to elicit persistence in vivo, implicating network mechanisms. Hippocampal CA1 neurons' spiking activity was reduced during neocortical Up states, but was increased during MECIII persistent states. These results provide, to the best of our knowledge, the first direct evidence for persistent activity in MECIII neurons in vivo and reveal its contribution to cortico-hippocampal interaction that could be involved in working memory and learning of long behavioral sequences during behavior, and memory consolidation during sleep.
