撰稿 | AiBrain 内容团队
排版 | AiBrain 编辑团队
大脑的空间导航和情景记忆对于人类的日常活动至关重要。比如，“我在哪儿？我去过哪儿？我要去哪儿？”，我们的大脑具有将这些相关事件进行编码，并有序关联的能力。
哺乳动物海马结构（HF）在空间编码、学习和记忆等高级脑功能中起着关键作用，内嗅皮层（EC）是连接海马与皮层和皮层下区域的关键节点。令人惊讶的是，对EC浅层的各种操作只会导致海马主要神经元活性和动态的轻微变化。
因此，替代突触通路的研究对于空间编码和记忆的分子机制具有非常重要的意义。
海马是大脑中与学习记忆功能密切相关的一个脑区，而内嗅皮层则是大脑皮层加工后的感觉信息进入海马的“闸门”。
内嗅皮层包括内侧内嗅皮层（MEC）和外侧内嗅皮层（LEC），两者在信息编码方面存在差异，其中内侧内嗅皮层主要编码动物的空间位置信息，而外侧内嗅皮层则与物体的特征（如气味、形状、声音等）信息表征有关。
内嗅皮层的浅表层（第1到3层）和深层（第5和6层）存在明显的差异，浅表层主要接受来自于皮层的输入，深层主要接受海马区域的输入。
根据经典形态学研究，海马结构的回路通常被视为一个回路，其起始于内嗅皮质的两个浅层2和3，并在以单向方式通过海马亚区齿状回（DG）、CA3和CA1终止于其较深层，因此内嗅皮质深层神经元与海马的连通性和网络功能对于理解空间编码和记忆的分子机制具有非常重要的意义。
近日，维也纳医科大学Yoav Ben-Simon团队在Nature Communications期刊在线发表题为“A direct excitatory projection from entorhinal layer 6b neurons to the hippocampus contributes to spatial coding and memory”的研究论文，揭示了内嗅皮层-海马的兴奋性投射有助于空间编码和记忆的分子机制。
为了研究内嗅皮层-海马通路在空间编码和学习记忆中的作用，作者运用分子表征和病毒示踪技术，发现小鼠内嗅皮层6b的兴奋性神经元投射到海马的所有子区域，并接收来自CA1、丘脑等神经元的神经输入。
同时也证实了EC-6b神经元与CA3锥体神经元建立了独特而强大的谷氨酸能突触连接。此外，它们的输出具有独特的慢衰减的兴奋性突触后电流的特点，能够在突触后膜驱动平台电位。
图1 EC-6b神经元可以投射到所有海马亚区
进一步，为了研究EC-6b神经元在空间信息处理中的作用，作者采用光遗传学技术，发现EC-6b通路的光遗传学抑制影响CA1锥体神经元的空间编码，而且不仅损害新空间记忆的获得，而且也导致先前获得的空间记忆的退化。同时通过行为学研究也发现EC-6b参与了新空间记忆的形成和旧空间记忆的保留。
图2 EC-6b神经元的抑制影响空间信息处理和记忆形成
这项研究工作从细胞、突触联接、行为学习以及在体神经元活动水平，首次证实了一种新的神经通路，且该通路有助于海马的空间编码和记忆形成。EC-6b层与海马的连接可能提供了一种新的神经机制，因为迄今为止，任何皮质区域中的6b层细胞都没有行为或认知功能。同时该研究证实了内嗅层6b神经元是成年啮齿动物海马正常功能的中枢，包括空间编码和记忆。那么其他皮质区域中的6b层神经元可能具有类似的功能，这意味着在复杂的全脑网络计算中具有普遍作用。
由于亚板层在哺乳动物物种中高度保守，并且似乎在人类大脑中最为发达，该发现可能会超出研究中的模型生物体，可以推广到其他类型的生物体。
该工作为将来确定第6b层神经元在健康和疾病中对人脑更高回路功能的贡献打下了一个坚实的基础。
加州大学Yuta Senzai和Massimo Scanziani教授为该论文的通讯作者。这项工作得到了国立卫生研究院、霍华德休斯医学研究所以及日本科学促进会的资助。
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