第三军医大学谌小维课题组揭示REM时期SuMCA2和SuMDG神经环路分别调控社交和空间记忆

海马CA2区在社会记忆中起着关键作用。*近研究表明，下丘脑R头上核（SuM）到CA2区域的谷氨酸能神经元环路有助于检测社会新奇信号。然而，虽然光基因激活SuM-CA2环路可以影响社会记忆的表达，但抑制该环路却并不会影响其社会记忆，这表明其他未知环路也参与了对社会记忆的调控。

非快速眼动（NREM）和快速眼动（REM）睡眠被认为是记忆巩固的关键。过去研究表明，在非快速眼动睡眠期间，锐波涟漪（SWRs）中海马神经元的重新激活促进记忆巩固。而*近研究发现，除了非快速眼动睡眠外，快速眼动睡眠也可能有助于社会记忆的巩固。此外，多项文献指出，海马齿状回（DG）中快速眼动睡眠依赖的神经元活动可能参与了空间记忆的巩固。

在此背景下，2022年10月19日，第三军医大学谌小维课题组在Neuron发文，揭示了REM时期SuM- CA2和SuM- DG神经环路分别调控社交和空间记忆。

首先，课题组对SuM-CA2和SuM-DG环路染色，并通过钙成像发现NREM和REM时期SuM-CA2和SuM-DG神经环路钙离子活性增强，其中REM时期增强更多。在体电生理实验结果显示：NREM至REM阶段SuM-CA2SuM-DG神经环路放电频率增加，而REM阶段至觉醒阶段神经元放电频率降低。

快速眼动睡眠期间SuM-CA2投射的强烈激活表明其可能在社会记忆巩固中发挥作用。为了验证这一假设，课题组测试了在快速眼动睡眠期间特异抑制该投射对小鼠的社会记忆的影响。三箱社交和直接互动测试（direct interaction test）结果显示：抑制REM时期的SuM-CA2投射后，小鼠对陌生鼠和熟悉鼠的探索时间差值显著减少，即表现出社交新颖性缺陷；而在REM以外时期抑制该投射不影响其社交缺陷；条件性恐惧测试结果表明抑制小鼠REM时期的SuM-CA2投射不会影响其空间恐惧记忆缺陷。

随后，课题组特异性抑制REM时期的SuM-DG投射后发现小鼠不表现出社交新颖性缺陷；但条件性恐惧测试结果显示其在警报声中僵直时间减少；新型物体位置识别（novel object position recognition -NOPR）测试结果显示其对陌生位置的熟悉物体的探索时间缩短；即表现出空间记忆障碍。上述结果表明：SuM-CA2和SuM-DG神经环路分别控制社交记忆和空间记忆。

*后，课题组通过钙成像技术发现SuM-DG和SuM-CA2环路中的CA2和DG神经元在快速眼动睡眠中的钙信号强度明显高于非快速眼动睡眠或安静清醒(QW)时期，即REM时期CA2和DG神经元高度活跃从而进一步处理巩固社交和空间记忆。

总的来说，本文主要通过钙成像技术结合行为学测试，证明了快速眼动睡眠期的下丘脑R头上核对到海马CA2和DG区的投射高度活跃，并在此期间分别巩固社交记忆和空间记忆。

文章来源

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.09.004