Neuron | 陆军军医大学胡志安/何超/夏建霞揭示觉醒系统触发记忆编码的新机制

下丘脑分泌素(Hcrt)(也称为食欲素)神经肽觉醒促进系统与空间记忆的调节有关，但其具体作用和机制尚不清楚。

2023年11月8日，陆军军医大学胡志安、何超及夏建霞共同通讯（廖翊翔为第一作者）在Neuron 在线发表题为“Spatial memory requires hypocretins to elevate medial entorhinal gamma oscillations”的研究论文，该研究揭示了Hcrt神经元在小鼠内侧内嗅皮层(MEC)的神经支配。使用基于基因编码的G蛋白偶联受体激活的Hcrt传感器，观察到在新物体位置探索过程中MEC中Hcrt水平显著增加。

该研究确定了Hcrt在突触前谷氨酸能末端的功能，在那里它募集快速尖峰的小蛋白阳性神经元并促进伽马振荡。Hcrt神经元从外侧下丘脑(LHHcrt)投射到MEC的双向操作揭示了该通路通过调制伽马振荡在调节物体位置记忆编码而不是回忆中的重要作用。该研究强调了LHHcrt-MEC回路在支持空间记忆中的重要性，并揭示了下丘脑调节空间记忆的独特神经基础。

空间记忆是动物和人类日常生活的基础，主要依赖于内侧内嗅皮层-海马回路。空间记忆的过程，包括编码、储存和回忆，主要发生在清醒时。越来越多的证据强调了清醒促进系统在调节空间记忆中不可或缺的作用。例如，胆碱能和单胺能觉醒促进系统，也被称为神经调节系统，直接支配MEC和其他与空间记忆相关的大脑区域，形成专门的神经回路，通过调节神经元兴奋性、突触可塑性和记忆痕迹的同步活动来支持空间记忆。这些特殊神经回路的功能障碍会导致严重的记忆缺陷，潜在地成为临床记忆障碍的基础。除了研究空间记忆痕迹本身外，了解这些痕迹是如何由各种促进清醒的系统支持的也很重要。

下丘脑分泌素(Hcrt)肽能神经元，仅位于外侧下丘脑(LH)，构成了一个突出的觉醒促进系统，以其在喂养，奖励和其他动机行为中的关键作用而闻名。对由Hcrt神经元丧失引起的发作性睡症患者的临床研究和动物实验表明，Hcrt系统可能在各种记忆任务中发挥支持作用，特别是与空间记忆有关的任务。药物阻断Hcrt受体或敲除Hcrt基因已被证明会损害空间记忆。相反，在一些空间记忆缺陷的动物模型中，Hcrt信号的升高可以改善记忆障碍。然而，Hcrt神经元在支持空间记忆中的具体作用和潜在机制仍不清楚。

机理模式图（图源自Neuron ）

该研究确定空间记忆相关MEC-海马回路中受Hcrt神经元调节的位点，并发现了从Hlrt神经元到MEC的主要途径。使用基于基因编码的G蛋白偶联受体激活(GRAB)传感器来监测Hcrt水平，该研究观察到在新物体位置探索过程中MEC中Hcrt浓度增加。Hcrt水平的升高与支持空间记忆编码的伽马振荡增强相关，尽管不支持回忆。伽马振荡在信息传递和突触可塑性中起着至关重要的作用，对空间记忆至关重要。先前的研究表明，伽马节律发生与谷氨酸能细胞的细胞周围抑制有关。研究结果表明，Hcrt刺激MEC中的谷氨酸能末端，导致快速尖峰的中间神经元的兴奋(Ex)，从而增强同步的伽马振荡。这些结果揭示了一种特定的神经调节机制，该机制调节快速脉冲中间神经元的活动，驱动与空间记忆相关的伽马振荡。

原文链接：

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)00768-7#

转自：“iNature”微信公众号

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