新研究發(fā)現(xiàn)海馬CA1細(xì)胞編碼社交對象位置的新機(jī)制

Nature Communications | 苗成林課題組發(fā)現(xiàn)海馬CA1細(xì)胞編碼社交對象位置的新機(jī)制

動(dòng)物的認(rèn)知地圖有助于動(dòng)物在環(huán)境中形成對自己位置的空間表征，在這一過程中，大腦海馬中的位置細(xì)胞[1]和內(nèi)嗅皮層的網(wǎng)格細(xì)胞[2]發(fā)揮著重要作用。對社交同伴空間位置的表征可能積極參與到動(dòng)物社交的活動(dòng)過程，之前已有研究在大鼠[3]和蝙蝠[4]的海馬中發(fā)現(xiàn)了能表征社交同伴的位置信息的社交位置細(xì)胞，然而這種對同伴的位置表征是基于自我為中心坐標(biāo)系還是非自我為中心坐標(biāo)系尚不清楚，此外，這些細(xì)胞在不同情景下的特征也尚不明確。

近日，來自生命中心、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的苗成林課題組在Nature Communications上發(fā)表了研究論文Multiplexed representation of others in the hippocampal CA1 subfield of female mice，該文章以進(jìn)行自由社交活動(dòng)的小鼠作為研究對象，利用單光子鈣成像技術(shù)對海馬CA1中的細(xì)胞進(jìn)行成像，對動(dòng)物社交過程中的空間表征進(jìn)行了更深入的探索并得到新的結(jié)論。

在本論文的研究中，作者采用單光子鈣成像技術(shù)，讓成像小鼠與社交同伴在曠場中自由活動(dòng)和社交，通過分析鈣成像信號和小鼠的社交軌跡，揭示了海馬CA1中的多種社交空間表征機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)海馬中社交同伴的表征是通過多個(gè)平行的策略來進(jìn)行的，除了之前研究發(fā)現(xiàn)的表征成像小鼠自身的位置細(xì)胞（self-place cell）和表征社交對象位置的社交位置細(xì)胞（social-place cell）外，他們發(fā)現(xiàn)CA1中的細(xì)胞會(huì)采用與社交同伴的相對位置來編碼其在空間中的位置，包括非自我為中心的社交向量細(xì)胞（allocentric social-vector cell）和自我為中心的社交向量細(xì)胞（egocentric social-vector cell）。

在社交的過程中，這幾類細(xì)胞都能較好地在各自的坐標(biāo)系下編碼空間位置信息，其中少部分細(xì)胞可以編碼同伴相對于環(huán)境的位置（社交位置細(xì)胞）。相比之下，自我為中心的社交向量細(xì)胞的空間編碼特異性最高，該細(xì)胞的表征方式不同于之前發(fā)現(xiàn)的常用的以環(huán)境（非自我為中心）建立參考系的方式，意味著海馬CA1在表征自我和他人的空間位置時(shí)采用的策略上存在差異。

隨后，作者進(jìn)一步探究了社交向量細(xì)胞在不同情景下進(jìn)行社交空間表征的性質(zhì)，如成像小鼠與不同小鼠同伴社交時(shí)表征的變化。研究表明，當(dāng)成像小鼠與不同社交同伴社交時(shí)，社交向量細(xì)胞的空間表征會(huì)發(fā)生重映射，以區(qū)別不同小鼠的空間相對位置，證明了該類細(xì)胞可以區(qū)分同伴小鼠的身份信息；此外，社交向量細(xì)胞的表征還存在一定的泛化性，即一個(gè)細(xì)胞可以表征多個(gè)小鼠同伴的位置。自我為中心的社交向量細(xì)胞對熟悉同伴的空間表征中優(yōu)于對不熟悉同伴的空間表征，說明與同伴的接觸經(jīng)驗(yàn)可以調(diào)控社交空間的表征。接下來，作者發(fā)現(xiàn)當(dāng)成像小鼠在不同環(huán)境中進(jìn)行社交時(shí)，社交向量細(xì)胞的表征發(fā)生了完全重映射，暗示環(huán)境的形狀和大小會(huì)影響社交向量細(xì)胞的編碼。最后，作者探究了社交向量細(xì)胞的社交空間表征是否與小鼠在社交任務(wù)中的表現(xiàn)有關(guān)，他們設(shè)計(jì)了一個(gè)追逐任務(wù)，在任務(wù)中成像小鼠通過學(xué)習(xí)追逐社交同伴來獲得食物獎(jiǎng)勵(lì)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)成像小鼠參與到這個(gè)與社交相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)中時(shí)，自我為中心的社交向量細(xì)胞的數(shù)目保持不變，但是其表征效果隨著經(jīng)驗(yàn)的增加而逐漸改善，表征的位置更加準(zhǔn)確，說明學(xué)習(xí)經(jīng)歷會(huì)對細(xì)胞編碼產(chǎn)生影響，經(jīng)驗(yàn)的增加使其能夠更好地編碼同伴的位置信息，暗示了可塑性在社會(huì)空間表征中所起的關(guān)鍵作用。

總而言之，海馬CA1中的細(xì)胞存在多種表征社交空間的方式，這有利于小鼠在與同伴進(jìn)行社交的過程中更好地確定他們所處的位置。研究小鼠社交空間的編碼機(jī)制有利于啟發(fā)對社交過程中空間編碼的作用和功能的相關(guān)思考，并拓展到人類大腦對空間的編碼，加深對人類空間認(rèn)知地圖理論的理解。

本網(wǎng)站所有轉(zhuǎn)載文章系出于傳遞更多信息之目的，轉(zhuǎn)載內(nèi)容不代表本站立場。不希望被轉(zhuǎn)載的媒體或個(gè)人可與我們聯(lián)系，我們將立即進(jìn)行刪除處理。