脑机启侦 | 海马齿状回中间神经元的重要功能（04.28）

海马齿状回（DG）借助抑制性环路对输入模式进行分离编码。尽管这类抑制环路至关重要，但在活体行为动物中对已鉴定的齿状回中间神经元开展记录的研究较少。近日，纽约大学朗格尼医学中心Gyo¨rgy Buzsa´ki在Neuron发表相关研究论文。本研究以自由活动小鼠为对象，结合电生理记录、双向光遗传操控与机器学习分类，揭示海马齿状回（DG）中小清蛋白（PV）与生长抑素（SST）中间神经元通过独特突触连接与放电模式，分别调控反馈抑制与内嗅皮层输入门控并通过增强 “赢者通吃” 网络动态参与神经元集群选择，其光遗传激活可引发矛盾性多突触兴奋，重塑齿状回放电分布以支持认知相关信息编码。

注释：赢者通吃网络（winner-take-all network）是一种竞争性神经网络机制，其核心规则是：在多个神经元或神经集群同时接收输入时，只有激活程度最高的神经元（或集群）能够胜出并产生输出，而其他神经元则被抑制。这种机制模拟了生物神经系统中普遍存在的侧抑制现象

为了填补了 “抑制性环路如何调控海马信息编码” 的核心空白，作者向PV-Cre与SST-Cre小鼠注射腺病毒实现对齿状回两类主要中间神经元的光遗传激活或抑制。研究通过术后免疫组化验证病毒表达，所有小鼠均植入慢性多阵硅探针与光纤，在操控神经元活动的同时记录大量信号。

图1 齿状回中间神经元调节自由活动小鼠的‘赢者通吃’网络动力学

依据动作电位宽度、放电自相关图形态等标准，作者先将记录单元分为主细胞与中间神经元。在每日记录结束时施加短时光脉冲，鉴定光响应神经元。基于电生理特征的方法可准确识别所有光响应细胞为中间神经元。

结合已验证的电生理标准，作者进一步将兴奋性神经元分为颗粒细胞与苔藓细胞，得以系统比较四类神经元的生理特征。

颗粒细胞动作电位波形更宽，复极化阶段有特征性肩峰，苔藓细胞则无。两类中间神经元波形更窄、不对称性更强，SST中间神经元特征介于PV中间神经元与主细胞之间。四种细胞还可通过放电变异系数、放电频率等序列特征区分。颗粒细胞与苔藓细胞呈簇状放电，自相关图上升陡峭；PV与SST中间神经元放电更规律，自相关图上升平缓。单一参数无法可靠区分四类细胞，但多特征联合可实现有效分类。

图2 驱动齿状回中间神经元活动的兴奋性突触环路

苔藓细胞向SST中间神经元的输入比例显著低于PV中间神经元，内嗅皮层主细胞的单突触输入仅出现在PV中间神经元上，颗粒细胞和苔藓细胞对PV中间神经元的突触连接率整体比SST中间神经元高近一个数量级；突触潜伏期方面，颗粒细胞与苔藓细胞到PV中间神经元的潜伏期短于到SST中间神经元，内嗅皮层到PV中间神经元的潜伏期最长且PV中间神经元接收的兴奋性输入强度更高、汇聚性更强。

同时，突触前簇状放电的短时程可塑性具有通路特异性，颗粒细胞向PV和SST中间神经元的输入表现为易化，苔藓细胞到PV中间神经元为轻度短时程抑制，到SST中间神经元无一致易化特征，内嗅皮层主细胞到PV中间神经元则为短时程抑制；PV中间神经元的突触易化程度与初始突触强度呈负相关，而SST中间神经元则无此显著相关性。

图3 光遗传激活中间神经元的矛盾效应

在光遗传激活 PV 或 SST 中间神经元时，尽管周围大多数颗粒细胞、苔藓细胞及其他神经元会被抑制，但仍有一部分对短光刺激无即时反应的细胞出现延迟性的矛盾兴奋。其中，激活 SST 中间神经元产生的整体抑制作用比 PV 更强，可显著降低多数细胞的放电；但无论激活哪类中间神经元，少数被 “反常去抑制” 的颗粒细胞和苔藓细胞所增加的放电总量，都能抵消大部分细胞被抑制所减少的放电，最终使得整个神经元群体的平均放电率不降反升，呈现出与抑制操控预期相反的网络效应。

总 结

这篇研究首次在自由活动动物中系统解析了齿状回两类关键抑制性神经元（PV、SST）的放电特征、突触连接与在体功能，填补了 “抑制性环路如何调控海马信息编码” 的核心空白。

研究证明，中间神经元并非单纯抑制网络，而是通过调控赢者通吃动态筛选出最关键的神经元集群，从而支持模式分离、空间编码与记忆巩固等核心认知功能。同时，研究揭示的矛盾性兴奋效应修正了以往对光遗传操控结果的简单解读，为理解海马工作机制、癫痫与记忆障碍的环路基础提供了全新理论框架与实验依据。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.neuron.2026.03.034

来源：brainnews

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