The dentate gyrus controls hippocampal representational drift
本研究表明，海马体表征漂移并非神经元群体的内在属性，而是由上游齿状回输入主动控制的，这种输入将漂移集中在情境转换前后，从而将重复的经历区分成不同的情境记忆。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
大脑并非一个静态的记录装置；它是一个活生生的、不断呼吸的档案库，在不断地重写自己的条目。在位于大脑深处的海马体（一个形似海马的区域）中，被称为“位置细胞”的特化神经元充当着大脑内部的 GPS。当动物在一个熟悉的空间内移动时，这些细胞会以特定的模式放电，以绘制位置图。几十年来，科学家们一直认为这些地图是固定的，就像一张永远不会改变的印刷版路图。然而，最近的观察揭示了一个令人惊讶的事实：即使动物在一天之内反复跑完全相同的路径、处于完全相同的环境中，神经元放电的具体模式也会随着时间的推移而缓慢偏移。这种被称为“表征漂移”（representational drift）的现象意味着，大脑对熟悉场所的内部地图从未有过两次是完全相同的。一个重大的问题在于，这种漂移究竟是一种随机的故障、是大脑自然不稳定性的一种迹象，还是一个为实现特定目的而存在的、受控的刻意过程。
芝加哥大学的一个研究小组现在已经证明，这种漂移并非错误，而是由大脑回路中特定部分积极管理的特征。他们将注意力集中在齿状回（dentate gyrus）上，这是一个向海马体输入信息的门户结构。可以将齿状回想象成一个守门人，它帮助大脑区分两种非常相似的经历，比如周二和周三走在同一条走廊里。研究人员想知道，这个守门人是否正是幕后操控这种漂移地图的黑手。为了查明真相，他们使用了一种精确的技术，在小鼠在虚拟轨道上奔跑时，暂时降低了齿状回的活动。通过调低这一特定输入的“音量”，他们可以观察下游海马体的地图会发生什么变化，而无需改变小鼠实际经历的环境或其所见的场景。
结果清晰且具有决定性。当齿状回活跃时，大脑对熟悉轨道的地图从一次奔跑到下一次奔跑之间发生了显著变化，正如之前的研究所示。但当研究人员抑制齿状回时，地图变得异常稳定。第二次奔跑时的神经元放电模式与第一次几乎完全相同，仿佛大脑决定停止更新地图。这证明了漂移并不是海马体本身不可避免的生物学特性，而是由来自齿状回的信号主动驱动的。研究还表明，这种控制具有高度的特异性。只有当小鼠处于熟悉环境时，齿状回才会驱动这种变化。当小鼠进入一个全新的、新颖的环境时，齿状回既不会阻止大脑形成新地图，也不会阻止地图在小鼠学习新空间时发生变化。这表明，这个守门人的职责不是停止所有的变化，而是管理大脑如何处理重复的、熟悉的经历。
或许最令人震惊的发现是这种变化发生的“时刻”。科学家们长期以来一直假设地图是在整个过程中缓慢且稳定地漂移，就像时针一寸一寸地移动。研究人员发现事实并非如此。相反，地图的偏移几乎完全发生在小鼠重新进入熟悉轨道的那一刻。大脑似乎在体验开始的那一瞬间，就做出了一个突然的、离散的跳跃，转向一个略微不同的地图版本，然后在剩余的奔跑过程中保持这个新版本稳定。这种快速的转变使得大脑能够将第二次奔跑视为一个独特的事件，即便物理路径是完全相同的。如果没有这种机制，大脑可能会难以区分对同一地点的两次不同记忆。
通过阻断这一过程，研究人员展示了大脑失去了区分这些重复片段的能力。在对照组中，大脑可以清晰地分辨出第一次奔跑和第二次奔跑，将它们视为独特的记忆。而在齿状回被抑制的小鼠组中，大脑开始混淆这两次奔跑，将它们视为同一个事件。这证实了漂移是一种功能的工具，用于记忆。它允许大脑在保持一个地方总体布局稳定的同时，仍能为每一次访问创建一份独特的、独立的记录。齿状回充当了这种差异化的引擎，适度推动大脑的内部地图，以确保每一次经历——即使是在一个熟悉的世界里——都能被记录为一个独立的章节。这项工作将我们对记忆的理解从一个静态的存储系统转变为一个动态的、受控的过程，在这个过程中，变化对于清晰度而言至关重要。
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