情節(jié)記憶（episodic memory）依賴于海馬體，這是一個具有不同功能的異質(zhì)性大腦區(qū)域。背側(cè)海馬（dHPC）的空間表征對情境記憶至關(guān)重要，而腹側(cè)海馬（vHPC）更多地參與情緒處理。

近日，法國巴黎索邦大學(xué)Gabrielle Girardeau等在Trends in Neurosciences發(fā)表重要綜述，文中總結(jié)了海馬體沿其背腹側(cè)軸的解剖和功能特性，這些特性是海馬在情境和情緒記憶編碼、鞏固和提取中作用的基礎(chǔ)。作者提出，在快速眼動（REM）睡眠期間通過θ振蕩，以及在非快動眼（NREM）睡眠期間通過尖波漣漪，背側(cè)和vHPC之間的協(xié)調(diào)可能有助于環(huán)境信息的傳遞，以與網(wǎng)絡(luò)中其他結(jié)構(gòu)的價值相關(guān)處理過程相結(jié)合。

1. 睡眠期間海馬體與空間和情緒記憶鞏固的關(guān)系

睡眠不足明顯損害了兩個相互關(guān)聯(lián)的認(rèn)知過程：記憶鞏固；也就是說，隨著時間的推移，記憶和情緒處理逐漸增強(qiáng)。情緒有可能增強(qiáng)記憶的形成，因?yàn)閱酒鸱e極或消極情緒反應(yīng)的經(jīng)歷會被更有效地記住。情緒的特征是它們的價值，從消極到積極，以及它們的強(qiáng)度，這反過來會影響情緒觸發(fā)的喚醒水平。

作者認(rèn)為，vHPC作為整合環(huán)境和價值信息的中心樞紐，有助于情緒記憶的獲取和提取，以及睡眠期間的鞏固，具有潛在的作用。在情緒記憶鞏固的背景下，研究vHPC中類似dHPC式的神經(jīng)再激活、NREM睡眠尖波漣漪和REM睡眠θ振蕩的機(jī)制，將加深海馬體在鞏固情緒記憶中的理解。

2. 海馬體沿背腹側(cè)軸的空間和情緒神經(jīng)表征

海馬體含有特定位置選擇性激活的位置細(xì)胞，稱為位置場（place field）。海馬位置細(xì)胞形成認(rèn)知地圖，被認(rèn)為可以維持空間學(xué)習(xí)。暴露在完全不同的環(huán)境中會導(dǎo)致海馬認(rèn)知地圖的劇烈重構(gòu)，這一過程被稱為整體重映射（global remapping），但環(huán)境中更溫和的變化，會導(dǎo)致空間表征發(fā)生更微妙的變化：在某些情況下，位置細(xì)胞只會改變其放電速率（稱為放電重映射）?；蚱渌闆r下，部分細(xì)胞會改變它們的位置場定位（稱為部分重映射）。

在dHPC中，空間表征可以通過體驗(yàn)的情感價值來調(diào)節(jié)。位置場傾向于與正性價值（或獎勵）相關(guān)的位置重定位，或與負(fù)性價值相關(guān)的位置重定位，導(dǎo)致情緒顯著區(qū)域周圍的位置場密度更高。雖然dHPC中的表征大多是空間的，但可以適應(yīng)于整合價值相關(guān)的信息。

與dHPC相比，vHPC包含數(shù)量較少的位置細(xì)胞和較大的位置場。在空間導(dǎo)航過程中，腹側(cè)神經(jīng)元的θ調(diào)制比背側(cè)神經(jīng)元少。沿著背腹側(cè)軸的變化滲透到整體神經(jīng)元動力學(xué)中，vHPC的維度降低證實(shí)了空間精度的降低。與這種空間特征的減少類似，vHPC中的價值相關(guān)活性也增加了：從背側(cè)到中間海馬，重新映射到獎勵的位置細(xì)胞和直接編碼獎勵的神經(jīng)元的數(shù)量增加了，vHPC在應(yīng)對焦慮和安全環(huán)境時表現(xiàn)出特定的神經(jīng)元模式[Fig.1]。

因此，背側(cè)和vHPC都顯示出價值相關(guān)和空間特征的混合特性，但在dHPC中，表征嚴(yán)重偏向于空間，在vHPC中偏向于價值和顯著性特征，維持了沿背腹側(cè)軸從空間到情感的功能梯度。

Figure 1 嚙齒類動物海馬神經(jīng)元沿背腹側(cè)軸的放電特性

3. vHPC選擇性地從其他價值處理結(jié)構(gòu)接收或發(fā)送信息

vHPC的價值相關(guān)活動是通過與參與價值處理的其他大腦區(qū)域的直接連接來維持的。不同的神經(jīng)元通路維持不同的行為。vHPC與基底杏仁核（BA）和BLA、mPFC、ACC和NAc之間的通路受到了特別關(guān)注。

vHPC沿著不同的路徑向多個價值相關(guān)結(jié)構(gòu)發(fā)送投射，但也從這些結(jié)構(gòu)接收輸入。調(diào)控BLA-vHPC可以調(diào)節(jié)焦慮樣行為、抑郁樣行為和恐懼消退。vHPC通過與ACC的連接，也被證明對情境恐懼泛化（一種長期記憶形式）很重要。

4. 睡眠中海馬表征的再激活維持記憶鞏固

記憶鞏固被認(rèn)為部分發(fā)生在睡眠期間，通過離線激活先前在學(xué)習(xí)期間引發(fā)的神經(jīng)活動模式，這種現(xiàn)象被稱為再激活。對大鼠的早期再激活研究表明，在隨后的NREM睡眠時期，dHPC清醒期間觀察到的放電率或成對相關(guān)活動保持不變?，F(xiàn)在已知，在再激活過程中，位置細(xì)胞放電的時間順序可以保持不變，而在NREM過程中回放整個軌跡；這種類型的序列再激活被稱為重放。

情緒價值如何影響再激活？在睡眠漣漪（ripples）期間，刺激dHPC的多巴胺能輸入增加了成對再激活，這表明價值或顯著性對睡眠回放的影響。因此，睡眠期間多巴胺能系統(tǒng)的激活直接影響空間記憶的鞏固，但價值對睡眠再激活的影響可能是在編碼階段開始的，這一過程被概念化為情緒標(biāo)記（emotional tagging）。

與dHPC一樣，vHPC在非探索性清醒和NREM睡眠期間也會顯示漣漪。然而，目前尚不清楚vHPC漣漪是否與再激活有關(guān)。

5. 神經(jīng)振蕩協(xié)調(diào)海馬體和其他價值處理結(jié)構(gòu)

情境情緒學(xué)習(xí)的各種模型涉及海馬體與其他價值相關(guān)結(jié)構(gòu)的結(jié)合。這些相互作用背后的神經(jīng)機(jī)制是什么？振蕩被認(rèn)為使結(jié)構(gòu)內(nèi)和結(jié)構(gòu)間的神經(jīng)活動同步，相位鎖定（即神經(jīng)元在LFP振蕩的特定階段的放電）是這種同步的標(biāo)志。在探索和運(yùn)動過程中，θ調(diào)節(jié)海馬體中位置細(xì)胞活動和組織神經(jīng)元組裝，這些神經(jīng)元組裝稍后將在睡眠中重新激活。dHPC、杏仁核和mPFC之間θ振蕩的協(xié)調(diào)與線索和條件恐懼記憶的獲得和提取相關(guān)。在一項(xiàng)針對小鼠的研究中，操縱vHPC中的θ功率可以改變氣味捕食相關(guān)區(qū)域的探索量。在致焦慮環(huán)境中，vHPC和mPFC之間的θ協(xié)調(diào)增加。因此，清醒時的θ振蕩成為維持先天和習(xí)得情緒行為中，dHPC和vHPC與其他結(jié)構(gòu)同步的關(guān)鍵機(jī)制。

θ振蕩也是快速眼動睡眠的標(biāo)志。對人類的研究表明，快速眼動睡眠在情緒記憶鞏固中發(fā)揮作用。然而，潛在的生理機(jī)制在很大程度上仍然未知。對小鼠和大鼠的研究表明，選擇性快速眼動睡眠剝奪或在學(xué)習(xí)后快速眼動過程中抑制θ振蕩會導(dǎo)致情境記憶障礙。在快速眼動期間，厭惡性學(xué)習(xí)和消散觸發(fā)了dHPC、vHPC、BLA和mPFC的θ同步變化。

海馬體參與睡眠過程中的情緒處理。在NREM睡眠或清醒期間，尤其是在尖波漣漪（SWR）期間，在獎勵/厭惡學(xué)習(xí)之后，dHPC和價值處理結(jié)構(gòu)之間存在協(xié)調(diào)的再激活：vSTR、VTA和BLA。在厭惡性學(xué)習(xí)后的快速眼動睡眠期間，dHPC、BLA和mPFC之間的θ連貫性增加。睡眠期間沿著海馬背腹側(cè)軸傳播的振蕩可以介導(dǎo)情境和情緒信息沿著縱軸向情緒網(wǎng)絡(luò)的其他結(jié)構(gòu)中傳遞[Fig.2]。

Figure 2 睡眠期間整個海馬的解剖功能特征

總結(jié)

海馬背腹側(cè)軸神經(jīng)元的特征顯示出從空間到情感的梯度，dHPC和vHPC中的神經(jīng)表征通過與其他價值相關(guān)結(jié)構(gòu)的連接參與情境和價值相關(guān)記憶的表達(dá)。空間記憶在睡眠期間通過神經(jīng)再激活和NREM睡眠SWR和REM睡眠θ振蕩的神經(jīng)活動組織來鞏固。盡管這些現(xiàn)象大多在dHPC中進(jìn)行了研究，但有初步跡象表明，同樣的原理也適用于vHPC中的情緒記憶鞏固。

作者提出，通過θ振蕩和SWR，背側(cè)和vHPC之間的協(xié)調(diào)變化可能是整合情景信息與網(wǎng)絡(luò)其他部分（包括BLA和mPFC）相關(guān)價值信息的門控基礎(chǔ)。

總的來說，vHPC作為未來睡眠期間情緒記憶鞏固研究的焦點(diǎn)具有重要的潛力，特別要注意神經(jīng)回路之間的相關(guān)解剖連接。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.tins.2023.08.003

參考文獻(xiàn)

Pronier, éléonore et al. “The role of the hippocampus in the consolidation of emotional memories during sleep.” Trends in neurosciences, S0166-2236(23)00191-1. 14 Sep. 2023, doi:10.1016/j.tins.2023.08.003

編譯作者：Young（brainnews創(chuàng)作團(tuán)隊）

校審：Simon（brainnews編輯部）






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