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海马CA3区在调控工作记忆操作性DNMTP范式的选择作用

来源：瑞沃德生命科学
海马CA3区在调控工作记忆操作性DNMTP范式的选择作用
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文献来源：《NatureCommunications》——北京理工大学生命学院庆宏教授课题组
文献解读
阿尔茨海默病（Alzheimer’sDisease ， AD）是一种常见的发生在老年人群中的中枢神经系统退行性疾病 ， 其早期临床表现主要以记忆障碍为主 ， 例如：工作记忆受损 ， 后期会逐渐发展为全面的认知功能衰退 。
【海马CA3区在调控工作记忆操作性DNMTP范式的选择作用】阿尔茨海默病病变部位集中在海马和大脑皮层 。 在人类大脑中 ， 海马体被认为在解剖学上是对称的 ， 但在功能上存在不同(尤其是在与任务相关的活动中) 。 据报道 ， 右海马体控制空间信息处理 ， 左海马体负责言语语义表征 。
研究表明 ， NMDA受体GluR2亚基的不对称分布 ， 引起海马回路的不对称缺陷 ， 在多种小鼠模型中均表现出损害空间工作记忆（spatialworkingmemory,SWM） 。 关于CA3-CA1海马体回路的不对称性 ， 使用光遗传学技术进一步确定 ， LCA3对CA1的输入比RCA3的输入导致更大的长时程电位增强(LTP) 。 然而 ， 海马CA3神经元在工作记忆过程中 ， 从左半球到右半球是否具有不对称放电模式 ， 以及侧化是否受到上游脑区向CA3投射调节 ， 目前尚不清楚 。
海马CA3区在调控工作记忆操作性DNMTP范式的选择作用
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Figure1
空间工作记忆根据信息处理过程不同 ， 可以将秒级水平的任务分解为编码、检索、选择（sample ， delay ， choice）三个阶段 。 海马CA3在空间工作记忆的重要作用已成为共识 ， 但是CA3在空间工作记忆的哪个阶段起作用 ， 以及CA3的单侧化功能是否与调节SWM相关？基于以上问题 ， 作者利用光纤记录技术 ， 实时记录动物T迷宫延迟非匹配行为范式（delay-no-match-to-place）中神经元活动变化 ， 发现小鼠CA3的神经元活动性 ， 在空间工作记忆的编码和检索阶段均有升高 ， 而左侧CA3神经元在选择阶段作出正确选择时 ， 显示出更高的活动性 。
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Figure2
针对SWM秒级水平的特点 ， 作者使用光遗传学方法 ， 实时光控不同的信息处理阶段 ， 发现在选择阶段 ， 抑制左侧海马CA3神经元活动 ， 才表现出损坏小鼠的空间工作记忆 。
海马CA3区在调控工作记忆操作性DNMTP范式的选择作用
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Figure3
除了T迷宫工作记忆任务范式 ， 文章同样应用了水迷宫(wDMTP)延迟配对任务 。
此外 ， 为了更精确区分工作记忆不同信息处理过程的行为差异 ， 同时最大可能去除非任务模式行为影响 ， 作者采用了触屏操作性行为系统（Lafayette斯金纳箱）的延迟非匹配(DNMTL)任务范式 ， 同时基于操作箱毫秒级别时间敏感性的优势 ， 结合高时空分辨率光遗传技术 ， 当LCA3或RCA3神经元受到光照抑制时 ， 2秒的延迟模式并没有显示出任何显著的差异；相反 ， 只有当LCA3神经元受到抑制时（非RCA3神经元） ， 延迟5s才会表现出任务成功率显著降低 。
该研究阐明了CA3在调控空间工作记忆中的关键作用 ， 强调了MS-LCA3神经环路是单侧化功能的重要支撑 。
问题来了
01 ， 既然用传统行为学得到了数据 ， 为何还要使用斯金纳箱？
与穿梭箱 ， 条件恐惧测试系统相比 ， 斯金纳箱拥有丰富多变的任务模式 ， 特别有利于研究多个脑区的投射环路 ， 任务模式可根据实验需求自行设计 ， 满足多种行为学实验要求 ， 功能更加综合 。 水迷宫、T/Y迷宫等产品主要是单一情景/空间的学习任务 。 斯金纳箱可以对更为精细的功能行为进行评估 ， 不同任务阶段可以输出多种指标；且箱体体积小 ， 便于进行光遗传&电生理等应用扩展 。02 ， 斯金纳箱为什么可得到更精细化的行为指标？
斯金纳箱采用模块化搭配组件 ， 根据实验需求 ， 可选择不同刺激方式、奖赏方式、行为方式等 。 实验模块与动物行为直接关联 ， 软件除了可以分析结果相关的实验参数 ， 并且可直接以事件为单位进行实验记录 ， 所有参数都可以直接导出或者回溯分析 。 斯金纳箱的事件记录以毫秒（ms）为单位 ， 所有行为触发结果都可以在ms时间内检测到并做出反馈 。 对于专注力、决策等研究具有显著优势 。 海马CA3区在调控工作记忆操作性DNMTP范式的选择作用
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Lafayette斯金纳箱+RWD集成化光遗传系统


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