短暂的工作记忆,好比赶路时在心里默数倒计时。海马里的时间细胞如同接力的计时器,在θ振荡的指挥下依次点亮,标记时间顺序。可大脑想要记住信息,是不是必须依靠这一套一成不变的接力次序,至今还没有明确答案。
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基于此,2026年10月21日,蒙特利尔麦吉尔大学Mark P. Brandon研究团队在Cell Reports杂志发表了“Optogenetic reduction of theta oscillations induces remapping of time cells without memory impairment”揭示了光遗传学抑制θ振荡诱导时间细胞重映射而不引起记忆损伤。
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海马时间细胞会在工作记忆的等待期依次放电,θ振荡被认为负责生成这套时序信号。研究用光遗传抑制内侧隔区θ环路、削弱海马θ波,发现时间细胞序列发生重组;但小鼠任务表现、空间轨迹编码不受影响,说明θ振荡被干扰时,记忆相关信息仍可保留。
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图一 能不能精准关掉工作记忆延迟期的θ振荡?
作者用光遗传抑制内侧隔区GABA能神经元来测试θ振荡的作用。
他们在 VGAT-Cre 小鼠对应脑区注射病毒表达ArchT,在海马CA1埋电极,让小鼠做 T 迷宫延迟交替任务,延迟阶段在跑步机上跑 10 秒。达标后,随机在一半试次的延迟期打光抑制。
结果显示,抑制组打光时海马 θ 功率下降 73%,只在跑步机跑动的延迟时段持续被压低,别处或静止时不受影响,撤光后很快恢复,这套手段可以精准、可控地扰动任务中的θ振荡。
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图二 θ振荡减弱,时间细胞会重新编码时间吗?
在精准压低延迟期的 θ 振荡后,小鼠的记忆任务表现丝毫不受影响,成绩和 θ 振荡的抑制程度也没有关联。
但海马时间细胞发生了明显的时序重排:一部分细胞改变放电时机,还有新细胞加入时序编码,群体的时间序列被重组。
也就是说,θ振荡被干扰时,时间细胞可以换一套时序信号,继续支撑工作记忆。
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图三 时序重排时,轨迹信息还能稳住吗?
θ振荡被抑制、时间细胞时序重排后小鼠表现不变,作者于是检查轨迹编码。
结果发现,区分左右跑动路线的神经信号依然稳定,这类轨迹相关细胞的放电模式更可靠。用放电信号预测小鼠选择的解码器也证实:只有轨迹依赖的时间细胞能稳定读出方向信息,跨条件测试效果稳定。
也就是说,哪怕单个细胞的时间编码变了,群体里和任务相关的轨迹信息还留着。
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图四 全文摘要图
总结
本研究说明,θ振荡固然维持着稳定的时间细胞时序,但小鼠的记忆表现依靠的是轨迹信息能否被区分,而不是固定不变的放电序列。这和以往研究形成补充:有些扰动会打乱时序、损伤记忆,而抑制内侧隔区GABA能环路带来的部分重映射,可以保留轨迹特异性编码,不影响工作记忆,为理解海马如何支撑工作记忆提供了新视角。
文章来源
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.118192
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