加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的研究人員首次測量了據(jù)認(rèn)為與學(xué)習(xí),、記憶以及阿爾茨海默氏癥有關(guān)的大腦區(qū)域在睡眠時(shí)的活動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)大腦這部分的活動(dòng)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(tuán)隊(duì)同時(shí)測量了與記憶形成有關(guān)的大腦多個(gè)部分的單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng),。該研究的作者,、UCLA神經(jīng)物理學(xué)教授馬揚(yáng)克·R·梅赫塔說，這一技術(shù)讓他們可以確定大腦的哪個(gè)區(qū)域在激活其他區(qū)域,，以及這種激活是如何擴(kuò)散的,。
梅赫塔和他的團(tuán)隊(duì)著重觀察了老鼠大腦三個(gè)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(shí)新皮層和海馬體之間的對話對記憶的形成至關(guān)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(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)內(nèi)嗅皮層有進(jìn)行所謂的持續(xù)活動(dòng)的跡象,，持續(xù)活動(dòng)據(jù)認(rèn)為在人醒著的時(shí)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(dòng)發(fā)生在睡眠期間,，幾乎一刻不停。這些結(jié)果是全新的。實(shí)際上,，即使在麻醉狀態(tài)下,，內(nèi)嗅皮層也在進(jìn)行這種持續(xù)活動(dòng)。”
該研究刊登在《自然—神經(jīng)科學(xué)》雜志網(wǎng)站上,。
梅赫塔說,，這些發(fā)現(xiàn)很重要，因?yàn)槿祟惏焉腥种坏臅r(shí)間花在睡眠上,，睡眠不足會(huì)對健康產(chǎn)生不利影響,，包括會(huì)產(chǎn)生學(xué)習(xí)和記憶問題。
梅赫塔及其團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)極端敏感的監(jiān)測系統(tǒng),，該系統(tǒng)讓他們可以同時(shí)追蹤大腦這三個(gè)區(qū)域的神經(jīng)元的活動(dòng),。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(shí)候也不例外,。他們隨后開發(fā)了一個(gè)精密的數(shù)學(xué)分析手段來破譯這場復(fù)雜的對話,。
睡眠時(shí)，在約90%的時(shí)間里,，新皮層會(huì)進(jìn)入一種慢波模式,。在這段時(shí)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(dòng),。梅赫塔及其團(tuán)隊(duì)把注意力放到了由許多部分構(gòu)成的內(nèi)嗅皮層上,。
內(nèi)嗅皮層的外部忠實(shí)再現(xiàn)了新皮層的活動(dòng)。但其內(nèi)部有不同的活動(dòng),。當(dāng)新皮層變得不活躍時(shí),，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(dòng),。他們還發(fā)現(xiàn)當(dāng)內(nèi)嗅皮層的內(nèi)部開始自發(fā)地持續(xù)活動(dòng)時(shí),，它會(huì)促使海馬體的神經(jīng)元變得非?；钴S。另一方面,，當(dāng)新皮層活躍時(shí),，海馬體會(huì)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.
