發布時間：2025-11-19
2025年11月18日，《Neuroscience Bulletin》期刊在線發表了題為《The Dorsal CA2 to Ventral CA1 Circuit Contributes to Spatial and Context-Dependent Memorie》的研究論文，該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）徐春研究組完成。團隊利用單細胞全腦投射譜分析、環路示蹤、光纖鈣成像結合光遺傳學等多種手段，揭示了海馬背側CA2（dCA2）到腹側CA1（vCA1）的長軸環路（longitudinal circuit）在空間和場景依賴性記憶中的關鍵作用，為理解海馬CA2神經元和海馬長軸環路的功能提供了新的視角。
海馬是記憶與認知功能的核心腦區，包含經典的DG-CA3-CA1三突觸連接環路。近年來的研究表明CA2神經元具有重要的社交記憶功能，但CA2神經元如何參與空間和場景依賴的記憶尚不明確。
研究團隊結合單細胞全腦投射譜分析和環路示蹤實驗，發現dCA2神經元的整體輸出以長軸環路為主，到vCA1背部區域（vCA1d）的投射強度最高（圖1）。單個dCA2神經元對dCA1和vCA1d的投射強度存在明顯的差異化（圖1）。
在新物體/新位置識別實驗中，dCA2神經元對物體的鈣信號反應隨著接觸次數增加而出現適應性現象，在記憶測試階段，dCA2神經元在物體舊位置呈現更強的鈣信號，但對舊物體的鈣信號卻更小（圖2A）。光遺傳抑制實驗表明dCA2-vCA1d投射通路特異性參與物體位置記憶（而非物體記憶）的編碼，阻斷該通路顯著抑制了小鼠對物體新位置的偏好（圖2B）。在場景依賴的恐懼學習中，dCA2神經元對情緒刺激有明顯反應（圖2A）。光遺傳抑制dCA2-vCA1d投射通路后，小鼠的場景恐懼記憶顯著減弱（圖2B）。這些發現揭示了dCA2神經元在空間和場景依賴性記憶中的廣泛功能，闡明了dCA2-vCA1d長軸環路在記憶功能中的關鍵作用。
圖2：dCA2在空間和場景依賴性記憶中的作用。（A） dCA2神經元對物體接觸和足部電擊呈現特異性鈣信號反應。（B） 阻斷dCA2-vCA1d投射環路會損害物體位置記憶和場景恐懼記憶。
綜上，研究團隊基于海馬單細胞連接圖譜的研究成果，結合環路示蹤，鈣成像和光遺傳等技術，深入解析了CA2長軸環路在空間和場景記憶中的重要功能。本研究為理解海馬CA2神經元記憶功能的神經機制提供了重要理論基礎，展示了海馬內部的長軸環路在記憶功能中的重要作用，為相關記憶障礙疾病的機制研究提供了新思路。
中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心與福建醫科大學聯合培養博士研究生李凝為該研究論文的第一作者，徐春研究員、福建醫科大學陳曉春教授和張靜教授、昆明動物所徐林研究員為該論文的共同通訊作者，徐春研究組趙冰清、沈曉文等對該研究也做出了重要貢獻。該研究獲得了國家科技創新2030重大項目、中國科學院、國家自然科學基金委的資助。
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