Nat Rev Neurosci最新总结：明星脑区“海马齿状回”的功能评估

　　齿状回（DG）位于通往海马体的门户，是接受皮层输入的三突触环的第一站。在啮齿类动物等哺乳动物中，DG作为成年神经发生的场所——神经元在整个成年期的持续产生——引起了人们对新生神经元在学习和记忆中作用的猜测。目前对DG功能的研究是分散的，虽然该领域已经取得了多项重大进展，但很难整合到一个连贯的理论框架中，其主要功能也一直备受争议。

　　近日，美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校认知科学系Lara M. Rangel团队在Nature Reviews Neurosciences上发表perspective文章，作者总结了DG功能的几个主要理论，并提出了几个关键问题，以突出这些理论的共同点和分歧特征。

　　1、DG功能的主导理论

　　扩展重编码进行模式分离：内嗅皮层EC中相似的活动模式（红色的活性锥体细胞、星状细胞和扇形细胞）在相对较多的颗粒细胞GC中引发不同的活动模式，进而激活CA3中不同的细胞群[Fig.1b]。

　　绑定（binding）：来自外侧和内侧EC的输入在DG GC的汇聚并促进了每个信息流携带的信息绑定[Fig.1c]。

　　新奇检测：在新奇经历中，增强DG的兴奋性有助于新信息的编码[Fig.1d]。

　　门控或过滤：强大的前馈和反馈抑制共同过滤输入信号，使只有最强和最一致的输入通过DG。苔藓细胞MC投射有助于反馈抑制和EC和MC同时输入时突触的增强作用[Fig.1e]。

　　印记细胞：一种经历的表征是由一个独特的GCs群体维持的，这个群体的重新激活有助于记忆召回[Fig.1f]。

　　索引（一种结合了成年神经发生的最新变量）：成年出生的未成熟神经元（蓝色）对其发育过程中的经历保持选择性的活动，而这种独特群体的重新激活有助于索引这些经历的一种新皮质表征[Fig.1g]。

　　时间标记：随着时间的推移，成年出生的未成熟细胞的持续周转（turnover）会产生不同的后期成熟的细胞群，其活性对特定时间点发生的经历具有选择性（并重新参与）[Fig,1h]。

　　2、关键问题

　　上文讨论的理论之间都具有不同的特征，在某些方面它们之间的组成部分不兼容[Fig.2]。在这里，作者提出了三个关键问题，这些问题解决了这些理论之间的趋同和分歧。这些问题将使研究人员能够确定理论组合在多大程度上是相互排斥或协同的。

　　关键问题1：DG在学习和记忆召回之间的作用有何不同？

　　关键问题2：DG中的特定细胞类型和连接如何影响其处理？

　　关键问题3：DG向下游结构传递了什么信息？

　　DG在记忆召回中的作用是各理论争论的一个核心问题。尽管所有理论都认为，DG通过在学习过程中招募不同经历的GC群体来最大限度地减少干扰，但这种作用可能会阻碍记忆召回过程中不同经历的神经元群体的重新参与。尽管在学习过程中让不同的GC群体参与和在记忆召回过程中让专门的GC群体重新参与在理论上有好处，但DG灵活参与其中一个、另一个或两者的程度（以及决定何时参与的行为环境）目前尚不清楚，也是一个争论的主题。

　　中间神经元、苔藓细胞MCs和成年出生的GCs对DG功能的具体贡献是几个理论的重点。特别是，门控假说或过滤假说表明，抑制性中间神经元和MC反馈作用塑造了GCs对当前和未来输入的反应。索引或时间标记等其他理论表明，成年神经元在未成熟状态下可塑性的增强塑造了它们对输入的长期反应。这些不同的细胞对DG网络的短期和长期贡献目前还不太清楚。

　　总结与展望

　　在本文中，作者总结了模型、病变、行为、生理学和影像学中大量文献的观点来试图解决关于DG功能多种理论的核心问题。特别地，尽管所有理论都一致认为，在DG中存在多种经历的不同时空活动模式，但对于何时以及如何利用这些模式，研究结果的一致性却很低。

　　未来的行为范式需要提供一个框架，用于将感觉刺激或环境（DG的输入）的变化程度与DG神经元群体的活动变化幅度进行比较。将体内电生理学或成像方法与新的行为设计相结合，系统地参数化和操纵自然体验的各个方面，将使人们更清楚地了解DG所处的环境范围，同时也可以量化其在系统变化时的生理反应。

　　原文链接：

　　https://doi.org/10.1038/s41583-023-00710-z

　　参考文献

　　Borzello, Mia et al. “Assessments of dentate gyrus function: discoveries and debates.” Nature reviews. Neuroscience, 10.1038/s41583-023-00710-z. 14 Jun. 2023, doi:10.1038/s41583-023-00710-z