《Scientific Reports》：Neuronal allocation and sparse coding of episodic memories in the human hippocampus
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为破解“大脑如何把一次性经历变成可持续提取的记忆”这一难题，研究团队利用癫痫患者MTL单细胞记录，发现只有编码期出现放电陡增且随后被成功记住的项目，在海马体检索期呈现稀疏、模式分离的item-specific信号，而杏仁核无此表征。该结果首次在人体验证神经计算模型关于稀疏编码（sparse coding）与神经元分配（neuronal allocation）的假说，为理解MTL损伤所致记忆障碍及开发靶向调控策略奠定细胞基础。
在记忆形成的瞬间，大脑如何把转瞬即逝的场景“刻录”成可供日后精准提取的轨迹？神经计算模型给出的答案是——海马体为每一次经历分配一张独一无二的“稀疏条形码”，仅激活少数神经元即可完整表征整个事件，从而避免记忆间灾难性干扰。然而，这套优雅理论长期缺乏人脑单细胞证据：一方面，人类是否同样采用稀疏（sparse）而非重叠的群体编码尚存争议；另一方面，哪些因素决定特定神经元被“招募”进入记忆痕迹，仍停留在啮齿类动物CREB蛋白与兴奋性操控阶段。若能在人体验证“神经元兴奋性—稀疏分配—成功记忆”这一链条，不仅能回答基础记忆原理，还可为内侧颞叶（MTL）损伤导致的遗忘症提供精准干预靶点。
为填补上述空白，Catherine W. Tallman 等学者利用公开可用的癫痫患者深部电极数据集，对海马体和杏仁核的736个与1038个单神经元进行“旧/新”再认任务记录，系统检验了人类情景记忆是否遵循稀疏编码及兴奋性依赖的神经元分配假说。论文2025年发表于《Scientific Reports》。
主要技术方法
研究依托59例难治性癫痫患者的海马-杏仁核微电极记录（32 kHz采样，300–3000 Hz带通滤波，OSort聚类），结合术后MRI定位至MNI152模板；实验范式为“100幅图片—15分钟干扰—100幅旧/新判断”；采用刺激前后1 s放电计数，经z-score标准化后，用分位数-分位数图（Q-Q plot）与10,000次bootstrap检验比较靶项目与干扰项目在检索期的分布形状差异，以偏度（skewness）升高作为稀疏编码指标；进一步按编码期放电模式（Low-High、High-High、High-Low、Low-Low）及随后记住/遗忘进行分层分析。
研究结果
海马体而非杏仁核呈现item-specific稀疏信号
整体Q-Q图显示，海马体靶项目分布右尾显著上翘，偏度显著大于干扰项目（4.17 vs. 3.05，p = 0.070），而杏仁核无此差异；去除前0.25%高放电记录后偏度差异消失，证实仅极少数海马神经元对极少数旧项目产生强响应。
稀疏信号仅见于编码期出现“放电跃升”的靶项目
将靶项目按编码前后1 s放电中位数拆分后，仅“Low-High”组（基线低-刺激高）在检索期表现出显著的海马体偏度优势（6.79 vs. 3.05，p = 0.004），其余三种放电模式均无差异，提示瞬时可塑性变化而非持续高兴奋决定神经元分配。
稀疏信号仅存在于随后被成功记住的项目
比较“记住”与“遗忘”靶项目，海马体对记住旧项目的偏度显著高于干扰（4.82 vs. 3.05，p = 0.036），遗忘项目则无；直接比较记住与遗忘靶项目亦证实偏度差异仅见于海马体，表明稀疏编码是行为成功提取的细胞标志。
双重限定：只有“Low-High且记住”的项目汇聚最强稀疏特征
当同时限定编码期放电跃升与后续记忆成功，海马体偏度、峰度及标准差均显著升高，且杏仁核依旧无效应；其余七类组合（含High-High记住、Low-High遗忘等）均未出现分布形状差异，进一步凸显“学习诱导兴奋性变化—稀疏招募—记忆痕迹”这一特异链条。
结论与讨论
该研究首次在人体单细胞水平证实：
人类海马体利用稀疏、模式分离（pattern separation）编码存储单个情景记忆，而非广泛重叠的群体编码；
神经元分配并非随机，学习瞬间的放电跃升（可能反映学习诱导的兴奋性增益）优先将神经元纳入后续可提取的稀疏痕迹；
上述机制具有区域特异性——杏仁核仅呈现对旧项目整体增强的generic信号，与稀疏item-specific信号无关，从而支持海马体在情景记忆中的独特地位。
这些发现不仅弥合了动物CREB-兴奋性模型与人类记忆研究之间的缺口，也为解释MTL损伤后新记忆形成障碍提供了细胞层面的精准靶点——若能通过光遗传或药物手段调控编码期神经元兴奋性，有望优化记忆分配、改善认知退化疾病中的遗忘症状。
