研究揭示了蝙蝠海马体中不同的时间细胞群

海马体是脊椎动物大脑中的一个主要区域，已知它在导航以及记忆和学习的编码中发挥着关键作用。虽然许多神经科学研究已经调查了这个大脑区域的功能及其组织，但仍有很多东西有待发现。

过去的研究一致确定了海马体中的细胞群，称为时间细胞，它们形成时间序列，这对于在不同环境中导航和情景记忆(即回忆过去事件的能力)都至关重要。这些细胞产生时间序列的能力现在已被广泛记录，但它们是否代表上下文相关的体验或时间本身仍不清楚。

来自耶路撒冷希伯来大学和魏茨曼科学研究所的一组研究人员最近发现，不同的海马细胞群为自己和周围环境中的其他人编码时间的方式不同。他们的研究结果发表在Nature Neuroscience上，描述了两种海马时间细胞类型，他们将其称为“上下文”和“纯”时间细胞。两者都可以代表自己的时间，也可以代表社交环境中其他人的时间。

“这篇论文的灵感来自于我们 2018 年之前的工作，在那里我们发现了社会位置细胞——代表蝙蝠海马体中其他人位置的神经元，”进行该研究的研究人员之一大卫·奥默 (David Omer) 告诉 Medical Xpress。

“由于任何社会行为都需要至少两个人在空间和时间上进行协调，而且我们从之前的研究中已经知道海马体中存在时间细胞(即调整到特定时刻的细胞，相对于自我事件)在海马体中寻找其他人的时间表征似乎是合理的。”

Omer 和他的同事 Liora Las 和 Nachum Ulanovsky 在埃及果蝠身上进行了实验，这是一种通常在非洲、中东、地中海和印度发现的巨型蝙蝠。埃及果蝠是一种高度群居的动物，众所周知，它能在环境中游刃有余。

为了研究不同时间细胞的作用，研究人员设计了一项新的观察学习任务，他们可以测试蝙蝠。在这项任务中，观察者蝙蝠观察另一只蝙蝠(称为示威者)的飞行，记住它的飞行目标。在示范蝙蝠返回起点后，观察蝙蝠被教导模仿他的同伴并飞向相同的目标位置以获得奖励。

“在实验过程中，我们使用微型无线设备记录观察者蝙蝠海马体的神经活动，”Omer 解释说。“为了记录时间细胞，我们观察了与观察者记录的蝙蝠(经典时间细胞)着陆时刻或另一只蝙蝠着陆时刻(‘社交时间细胞’)相关的海马体神经元活动。 “

使用无线设备，该团队记录了蝙蝠在同一环境中降落在不同位置时时间细胞的活动，这在以前从未做过。最终，这让团队发现了两种新型的海马时间编码，称为“上下文”和“纯”时间编码。

“我们还发现了‘社交时间细胞’，这种时间细胞编码的时间序列与对方的着陆点对齐，”奥马尔说。“与社交场所细胞一起，这些细胞可以支持自我与他人在社交行为中的空间和时间协调。”

这组研究人员收集的研究结果表明，存在两种不同类型的时间细胞，每一种都使用不同的时间码。“上下文”时间单元可以代表同一环境中的空间和时间，并且可以支持情景记忆。另一方面，“纯”时间单元仅对经过的时间进行编码。最后，研究人员的实验还导致了对“社会”时间细胞的观察，这是哺乳动物大脑中的细胞群，可以为动物周围的同龄人和其他人创造时间表征。

总的来说，这些发现为海马体的复杂组织提供了新的思路。在未来，他们可以为新的重要发现铺平道路，比如人类大脑如何编码过去的特定事件、感知间隔时间并支持自己与他人之间的协调。

“我们的研究结果有助于最近越来越多的证据表明海马系统可以编码空间以外的维度，”Omer 补充道。“这一证据在当前的海马回路计算模型中没有得到很好的反映，这应该在未来的研究中得到解决。我现在计划研究海马体如何将空间编码与其他编码整合——社会编码就是其中之一。”