新的神经回路发现可以调节大脑海马结构的空间学习和记忆

一个研究小组在大脑海马结构中发现了调节空间学习和记忆的新神经回路。研究小组确定了海马静脉CA1区和背侧CA3区之间新回路连接的新功能作用，并证明这种投射的基因失活会损害物体相关的空间学习和记忆，但不会调节焦虑相关的行为。

　　

这项名为“Non-canonical projections to the hippocampal CA3 regulate spatial learning and memory by modulating the feedforward hippocampal trisynaptic pathway”的研究发表在今天的《公共科学图书馆·生物学》杂志上。

海马体不是一个单一的大脑区域。三突触通路所在的颞中隔轴将海马背侧区和腹侧区分开，海马背侧区更多地参与学习、记忆和空间导航，腹侧区在情绪行为中发挥作用。三突触的前馈、单向电路组织已被很好地记录下来，但隔颞区之间的连通性却没有被很好地描述。

“我们的发现扩展了关于海马体连接及其与学习和记忆过程之间关系的知识，并为探索这些新的功能角色提供了电路基础。”UCI医学院神经回路测绘中心主任、校长研究员、解剖学和神经生物学教授徐向民博士说。“新的海马回路机制与治疗包括阿尔茨海默氏症在内的学习和记忆障碍高度相关。”

在他们早期工作的基础上，Xu和他的团队使用了多种病毒示踪剂，包括单突触狂犬病逆行示踪和基于疱疹(H129)的顺行示踪来建立新的海马CA1到CA3投影。稳健的映射结果显示，CA1到CA3的输入与三突触路径相反，并在颞叶到间隔的方向上运行。他们还发现CA1到CA3投射的基因失活损害了物体相关的空间学习和记忆，但没有调节焦虑相关的行为。

“病毒基因图谱技术的出现增强了我们确定大脑回路细节复杂性的能力，”徐说。“我们的研究是由UCI的CNCM研究人员开发的新的病毒遗传工具实现的。我们正在开发这些新的病毒示踪剂作为大脑绘图工具，我们计划通过我们的中心分享，供神经科学社区使用。”

该研究团队的其他成员包括:UCI解剖与神经生物学研究生、论文第一作者林晓晓;生物医学工程本科生米歇尔·阿玛拉吉;Crisylle Blanton和神经生物学本科研究员Brenda Avila。该研究的其他重要贡献者包括Douglas A. Nitz博士，加州大学圣地亚哥分校认知科学系教授和系主任;以及加州大学圣克鲁兹分校医学院生理学和生物物理学教授托德·c·霍姆斯博士。

这项工作得到了美国国立卫生研究院大脑倡议基金NS078434和MH120020的支持;以及NIH R35资助的GM127102。

Journal Reference:

1. Xiaoxiao Lin, Michelle Amalraj, Crisylle Blanton, Brenda Avila, Todd C. Holmes, Douglas A. Nitz, Xiangmin Xu. Noncanonical projections to the hippocampal CA3 regulate spatial learning and memory by modulating the feedforward hippocampal trisynaptic pathway. PLOS Biology, 2021; 19 (12): e3001127 DOI: 10.1371/journal.pbio.3001127