多巴胺调节齿状回记忆编码

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学习记忆是对个体生存非常重要的认知功能,而情绪情感活动能够影响学习记忆,情绪相关的神经环路与海马依赖的记忆环路之间密切联系。其中具有奖赏效应的刺激使中脑腹侧被盖区多巴胺能神经元簇放电增多,导致突触末梢多巴胺释放瞬时大量增加,多巴胺系统因此被认为是大脑的“奖赏中心”。多巴胺升高直接影响情绪,可以调节多种形式的学习与记忆,如刺激-反应联结学习,增强式学习,工作记忆等等。然而,迄今为止,人们对于多巴胺在依赖海马结构的情景记忆中的作用还知之甚少。前人的研究多集中在多巴胺受体集中的CA1区域,学习后CA1中多巴胺的释放增加能促进记忆的重现和维持。值得注意的是多巴胺受体在海马的各个亚区中都有分布,近年来发现海马负责信息输入的亚区齿状回中存在较多的多巴胺受体,但是由于齿状回中来自中脑VTA区域多巴胺能神经元突触末梢的分布稀少,中脑多巴胺系统如何通过分布在齿状回中的这些稀疏的神经末梢调控学习记忆,其机制尚不清楚,另外,多巴胺对齿状回的功能影响存在时间效应,在学习前与学习后的多巴胺释放对记忆产生的作用可能不一致。本文研究学习前的多巴胺释放对海马齿状回功能的调控作用帮助阐明情绪影响记忆编码的机制。  目的:  (1)在解剖结构上,确认中脑VTA的多巴胺能神经元有投射到海马齿状回的突触末梢。  (2)从功能上,光刺激齿状回中来自VTA的突触末梢,模拟生理条件下多巴胺释放,阐明多巴胺对齿状回基础突触传递和神经振荡活动的影响。  (3)在行为上,光刺激齿状回,随后进行学习,探究多巴胺释放对小鼠情景记忆编码能力的影响。  方法:  本研究结合免疫组化、光遗传学技术、在体和离体电生理技术、行为学测试等方法,制作光遗传工具鼠精确控制小鼠中脑腹侧被盖区多巴胺能神经元的电活动,模拟生理条件下奖赏引起的多巴胺在齿状回的释放,研究多巴胺调控海马齿状回学习记忆的机制。  结果:  本研究发现光刺激齿状回激活VTA投射来的多巴胺能突触末梢,模拟生理条件下齿状回多巴胺释放,能够造成皮层刺激诱发的海马齿状回兴奋性突触后电位长时程减弱,同时伴随着齿状回神经元集群的节律振荡活动的改变,其中海马中与记忆编码显著相关的theta波段能量显著降低,其他节律也有所降低。而随后的行为学实验表明,当奖励本身发生在学习过程之前,依赖于海马区的记忆编码能力被削弱,这一行为学表现及其时程与多巴胺对齿状回神经元活动的调节十分吻合。  结论:  该研究结果表明,海马齿状回中的多巴胺信号能够阻碍对发生在奖励之后的事件形成记忆,从而减少后续信号的干扰,帮助提高海马选择性编码记忆信息的效率。
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