齿状回 (DG) 是哺乳动物大脑中已知支持新记忆编码的区域。这个大脑区域是海马结构的一部分，海马体是一组涉及重要记忆功能的大脑区域。
过去的神经科学研究表明，在哺乳动物的整个生命周期中，DG 会产生调节信息流入海马体的细胞，称为成年齿状颗粒细胞 (abDGCs)。尽管对这些细胞的作用进行了广泛的研究，但它们对下游放电动力学(即它们引发的神经元反应)的贡献仍然知之甚少。
牛津大学 MRC 脑网络动力学部门的研究人员最近进行了一项研究，调查 abDGCs 如何促进海马体中神经元的功能和活动，海马体是学习和记忆的核心区域。他们的研究结果发表在Nature Neuroscience上，表明 abDGC 在处理新刺激及其编码为记忆的过程中调节海马神经元群的尖峰。
“尽管之前对成年出生的齿状颗粒细胞的功能进行了许多研究，但它们对行为动物的种群活动模式的贡献仍然难以捉摸，”进行这项研究的研究人员之一斯蒂芬 B.麦克休告诉 Medical Xpress。“我们想确定当你激活或沉默 abDGC 时其他海马神经元会发生什么，即发现它们如何影响整个海马网络活动。”
McHugh 和他的同事在成年老鼠身上进行了实验。他们使用光遗传学针对小鼠的 abDGC，使用光和基因工程技术控制这些神经元活动的策略。他们使用光敏蛋白专门针对细胞，这使他们能够对它们进行光学标记并操纵它们的活性。
“同时，当小鼠探索熟悉和新颖的环境时，我们记录了三个海马区域的神经元活动——齿状回、CA3 和 CA1，”McHugh 解释说。“我们还在一项新的物体识别任务中记录了神经元活动和行为，以确定沉默 abDGCs 是否会影响新奇偏好。”
McHugh 和他的同事进行的实验产生了非常有趣的结果。最值得注意的是，研究人员发现成年小鼠大脑中的 abDGCs 具有更高的放电率，尤其是在小鼠探索新环境时。尽管如此，这些细胞似乎比其他海马神经元携带更少的空间信息，这表明与其他神经元相比，它们不太可能是所谓的“位置细胞”(即当动物探索其环境的特定区域时激发的神经元)在海马体中。
“基本上，我们观察到成熟的颗粒细胞就像安静的内向者，而 abDGCs 就像吵闹的外向者，”麦克休说。“其次，我们发现 abDGC 的放电更有节奏(与θ振荡更相关)，它们的放电驱动其他海马神经元的活动，特别是抑制兴奋性神经元放电的中间神经元。”
有趣的是，研究人员的研究结果表明，abDGCs 会影响海马中给定时间点同时活跃的神经元的比例(即，正在进行的海马群活动的稀疏程度)。这种效应似乎是双向的，这意味着当 abDGCs 被激活时，海马群活动的稀疏性增加，而当它们被沉默时，它会减少。
“这种稀疏性的丧失会对记忆产生影响，因为沉默 abDGC 会损害对象的新奇偏好，”麦克休补充道。“因此，稀疏的人口活动似乎是有效海马‘神经元处理’的一个关键特征，而稀疏性的丧失可能是阿尔茨海默病等疾病记忆问题的基础，阿尔茨海默病已被发现与 abDGC 数量减少有关。”
将来，这组研究人员收集的研究结果可能为更多研究 abDGCs 对海马种群活动稀疏性的影响铺平道路。这可能会导致关于 abDGC 在促进健康记忆编码和检索中的作用的新的重要发现，这反过来可能有助于更好地了解与记忆障碍相关的情况。