《Science | 通过海马脑机接口自愿激活远程位置表征》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2023-11-06
  • 2023年11月2日,霍华德·休斯医学研究所的研究人员在Science发表题为Volitional activation of remote place representations with a hippocampal brain–machine interface的文章。

    海马体对于回忆和想象经历至关重要。这被认为是涉及到自愿地从海马记忆表征的人,事件和地点,包括熟悉环境的地图式表征。然而,这种“认知地图”中的表征是否可以被有意识地访问还不得而知。该研究开发了一个大脑-机器接口来测试大鼠是否可以通过灵活的、目标导向的和基于模型的方式来控制他们的海马活动。

    该研究发现,老鼠可以有效地导航或直接对象的任意目标位置在一个虚拟现实竞技场仅仅通过激活和维持适当的海马表示偏远的地方。这提供了深入的机制潜在的情节记忆回忆,心理模拟和计划,想象力和开放的可能性高级神经修复使用海马表征。

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    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-02-03
    • 2024年2月2日,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)和华中科技大学苏州脑空间信息研究院的研究人员在 Science 期刊发表了题为Whole-brain spatial organization of hippocampal single-neuron projectomes 的研究论文。该研究解析了海马神经元的空间联接规律,并建立了小鼠海马脑区单神经元的全脑介观投射联接图谱的数据库。 研究人员三维重构了上万个小鼠海马区单神经元的全脑投射轴突形态。这些海马神经元的胞体覆盖了海马的各个亚区和海马多维轴向的不同位置,是目前世界上最大的单神经元全脑投射图谱数据集。通过海马单细胞投射图谱的数据库构建与分析,研究团队开创性地将轴突投射路径与机器识别算法相结合,阐述了海马神经元前后轴的轴突投射路径,为研究海马投射下游脑区之间的关系提供了新的视角,同时更加有效快捷地分析了小鼠海马神经元的341种主要投射模式的形态相似性,最终归纳总结出43种全脑投射细胞类型。 该研究将投射细胞类型与空间转录组数据进行联合分析,鉴定了与不同投射细胞类型空间分布相关的基因,揭示了全新的海马神经元投射模式以及海马体内外靶区的协调投射规律,阐明了双侧大脑投射的新规律,扩展了领域内的层状理论,全面展示了胞体与轴突末梢的空间映射关系,解析了海马神经元胞体位置与投射模式的对应关系,发现了海马单细胞的空间投射规律。 这些研究成果为研究海马神经元相关的功能和疾病提供了环路和分子基因的靶点,为左右脑半球的信息交流和相互调节提供了新的证据,为研究海马神经元各种脑功能提供了详实的投射信息参考,为海马输出环路功能研究提出了海马神经元投射模式的新方向,为海马参与学习记忆、空间认知、导航、焦虑、应激等多种功能提供新的神经环路理论指导。 该研究构建的小鼠海马区单神经元的全脑介观投射图谱数据库已经通过脑科学门户网站公开共享(https://mouse.digital-brain.cn/hipp)。中国科学院脑科学数据与计算中心开发了集可视化、交互和分析为一体的工具,并提供数据下载服务。
  • 《人类“记忆重现”时的全脑激活模式 》

    • 编译者:苑亚坤
    • 发布时间:2024-10-25
    • 将离散的经历整合成一个连贯的叙述,塑造了认知地图,为我们的经历提供了结构化的心理表征。在这个过程中,过去的记忆被重新激活并按顺序重播,促进海马-皮质对话。然而,与记忆的顺序重新激活(或重播)相吻合的全脑参与在很大程度上仍未得到探索。在这项研究中,采用同步EEG-fMRI,捕捉了记忆重放的空间和时间动态。研究发现,在心理模拟过程中,过去的记忆会像 EEG 检测到的那样以快速序列重播。这些瞬时重放事件与海马体和内侧前额叶皮层中 fMRI 活动的增加有关。重放的发生加强了海马体和默认模式网络之间的功能连接,默认模式网络是一组代表认知地图的关键大脑区域。另一方面,当受试者在学习后处于休息状态时,任务相关项目的记忆再激活比学习前休息更强,并且还与海马激活增强和海马与内嗅皮层的连接增强有关。总之,该研究结果强调了与瞬态记忆再激活及其顺序重放相关的分布式、全脑参与。