Neuron：一个单一的大脑区域可以编码回忆吗?

人类的大脑有一种非凡的能力，可以迅速分辨出陌生人和熟人，甚至可以同时记住几十年来遇到的一个人的细节。现在，在小鼠的研究中，哥伦比亚大学祖克曼研究所的科学家们揭示了大脑是如何优雅地完成这两项任务的。

“这些发现是第一个证据，表明单个神经元群体可以使用不同的代码来代表新的和熟悉的个体，”共同通讯作者Stefano Fusi博士说。

在发表在《神经元》杂志上的一篇论文中，哥伦比亚大学的科学家们探索了社会记忆，即记住与他人相遇的能力。这种形式的记忆包括两个截然不同的心理过程——区分陌生的和熟悉的个体，以及回忆那些已认识的人的细节。

“我们可以很容易地确定某人是否熟悉，但可能很难回忆起我们在哪里以及如何认识这个人的细节，特别是在断章断语的情况下。”

先前的研究发现，考虑到这两项任务相互冲突的需求，很难确定大脑是如何完成这两项任务的。检测某人是否熟悉的能力必须适用于许多不同的地点和事件，而回忆则涉及记住与特定个体有关的许多具体经历。

在这项新研究中，科学家们调查了一个名为CA2的大脑区域，它是海马体的一部分，海马体是一对海马形状的大脑结构，对记忆至关重要。西格尔鲍姆博士此前曾开创性地发现，CA2神经元对社会记忆特别重要。

研究人员使用钙成像技术分析了老鼠的大脑，这种技术依赖于基因改变的细胞——在这种情况下，是在二氧化碳中——在活跃时迅速改变颜色。钙成像使该研究的第一作者之一Lara Boyle能够准确地知道他们正在检查哪些神经元。

“这有助于消除以前研究中关于区分小鼠大脑对陌生和熟悉个体的反应的不确定性。”

科学家们首先记录了啮齿类动物的CA2细胞在暴露于一对陌生人或一对熟悉的同伴时的反应。接下来，在Fusi博士的团队的领导下，他们使用计算方法分析了大约400到600个CA2神经元的活动模式。

科学家们发现，对熟悉和不熟悉的个体进行记忆编码的神经元群是相同的。出乎意料的是，神经元使用不同的活动模式，这取决于一只小鼠对另一只啮齿动物的熟悉程度。

当小鼠接触到其他不认识的老鼠时，CA2的活性相对简单，或者用科学家的话说，“低维”。Fusi博士解释说，这就好像一个管弦乐队的几个成员演奏了完全相同的音符。相比之下，接触熟悉的同伴会导致更复杂、高维的CA2活动，就好像音乐家都演奏不同的旋律一样。

研究人员的计算和模拟表明，更复杂或更高维度的神经活动可以帮助大脑对过去与熟悉的人相遇的详细记忆进行编码。相比之下，更简单或更低维度的活动可以帮助大脑可靠地识别不同背景下的新个体。

“当你遇到一个新的人时，你可能会用抽象的类别来描述他们-例如，那是一个棕色头发，红色背包的孩子，然后，随着你对他们的了解，他们就变成了一个特定的人和性格。”

这一关于他人细节编码方式的基本发现可能会揭示影响记忆的疾病。

“当我们观察患有精神分裂症或阿尔茨海默氏症等已知会影响记忆的人类疾病的不同小鼠模型时，我们现在可以更精确地询问支持熟悉度检测和回忆的神经活动是如何被改变的，我们的希望是，我们所学到的可能会让我们更好地理解能够挽救这些疾病中记忆缺陷的干预措施。”