我们的内建导航！发现海马回中的不同时间细胞群的关键作用

海马回 ( hippocampus ) 是脊椎动物大脑中的一个主要区域，在导航、记忆和学习的编码中发挥关键作用。虽然许多神经科学已对这个脑区的功能与组织进行研究，但仍有很多东西有待发现。

过去的研究一致确定了海马回中的细胞群，一般称为时间细胞 ( time cells ) ，它们形成时间的序列，这对在不同环境中导航 ( navigation ) 和情景记忆 ( episodic memory )-即回忆过去事件的能力非常重要。这些细胞产生时间序列的能力现在已被广泛记录，但它们是否代表前后串联的体验，或代表时间本身仍有待探讨。

来自耶路撒冷希伯来大学( Hebrew university ) 的研究人员最近发现，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》杂志上。

以适应力强的埃及果蝠进行实验，发现两种不同类型的时间细胞

研究团队表示：由于任何社会行为都需要至少两个不同个体在空间和时间上进行协调，而且从之前的研究中已经知道海马回中存在时间细胞（即相对于自我事件而言，会调整到特定时刻的细胞）在海马回中寻找其他人时间的征象似乎是合理的。因此，团队在埃及果蝠 ( Egyptian fruit bats ) 身上进行了实验，他们是一种高度群居的动物，能在不同环境中游刃有余，常在非洲、中东、地中海和印度地区出没。

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。在这项任务中，两只分别为观察蝙蝠和示范蝙蝠，由观察者看示范者的飞行，并记住它的飞行目标。在示范蝙蝠返回起点后，观察蝙蝠被教导模仿他的同伴，并飞向相同目标以获得奖励。

研究团队用微型无线设备记录观察蝙蝠海马回的神经活动。为了记录时间细胞，他们观察了与观察记录蝙蝠着陆时刻，称为经典时间细胞（classical time-cells）与另一只蝙蝠着陆时刻，即社交时间细胞（social time-cells）相关的海马回神经元活动。蝙蝠海马回 CA1 中的时间细胞形成了两个不同的种群，当蝙蝠悬挂在不同位置时，一群时间细胞会产生不同的时间序列。团队将两种海马时间细胞类型称为“前后脉络 ( contextual ) ”和“单纯 (pure) ”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。研究人员还发现了“社交时间细胞”编码的时间序列可与对方的着陆点对齐，这些细胞可以成为自我与他人在社交行为中的空间和时间协调。

研究结果表明有两种不同类型的时间细胞存在，每一种都使用不同的时间码。“前后脉络”时间单元可以代表同一环境中的空间和时间，且支持情景记忆；而“单纯”时间单元仅对经过的时间进行编码。最后，研究人员对“社会 ( social ) ”时间细胞进行观察，这是哺乳动物大脑中的一群细胞，它们为动物周围的同龄人和其他人创造时间表征。

研究有助厘清大脑如何对特定事件、感知时间并与他人协调

整体来说，这些发现为海马回的复杂组织提供了新的思路，例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。这项研究结果有助于最近越来越多的证据表明海马回系统可以编码空间以外的层面，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，这或许可以在未来的研究中获得解决。研究团队现在正计划研究海马回如何将空间编码与其他编码整合，如社会编码 (social coding) 就是其中之一。

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参考资料：
1. https://www.nature.com/articles/s41593-022-01226-y