空間認知是動物個體得以生存的一種重要能力，它幫助動物完成導航、記憶以及適應環(huán)境等關鍵任務。空間認知能力既依賴于先天的神經基礎，也受到后天學習經驗的深刻影響。前人在海馬中發(fā)現了可以編碼空間位置的細胞，在內側內嗅皮層中發(fā)現可以在環(huán)境中多個特定位置呈六邊形網格狀放電的網格細胞，在背側前下托等腦區(qū)發(fā)現編碼動物頭方向信息的頭方向細胞頭方向細胞等，這些細胞類型為空間認知提供了神經基礎。然而，這些細胞在動物出生后的發(fā)育早期的功能，其成熟變化的過程，以及發(fā)育早期神經網絡的功能和變化過程仍有許多未解之謎。

為了進一步解析海馬神經元在空間認知功能上的發(fā)育機制，實現在大鼠海馬神經元層面探索大腦空間認知的原理，作者利用超維景自主研發(fā)的高分辨型微型化雙光子顯微鏡（FHIRM-HR），實現了在大鼠海馬淺層及深層的神經元成像。

2024年11月21日，南方科技大學生命科學學院神經生物學系陳小菁助理教授團隊和中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所王成研究員團隊聯合在國際著名期刊Nature Communications上發(fā)表題為“Early and late place cells during postnatal development of the hippocampus”的研究論文。利用微型化雙光子成像技術等研究手段，揭示了海馬空間認知功能的發(fā)育機制，為探索大腦空間認知“先天-后天”相互作用提供了關鍵證據。

論文上線截圖

作者進一步利用微型化雙光子顯微成像技術，對海馬CA1腦區(qū)的深層和淺層神經元進行了精細的監(jiān)測。以往結果顯示，CA1 區(qū)深層和淺層細胞具有不同的特性和發(fā)育起源，因此作者使用雙光子成像研究了深層和淺層中早期位置細胞的分布和特性。在3只幼年大鼠出生后的17天到19天，每天進行線性軌道和開放曠場實驗范式并同時成像海馬腦區(qū)，共記錄到了2676 個深層細胞和 6073 個淺層細胞。通過計算深層和淺層細胞的基本放電特性，并沒有發(fā)現存在顯著差異，推測放電率差異存在大鼠發(fā)育成熟期。且結果顯示，早期位置細胞在海馬CA1的深層和淺層都存在，但深層細胞的同步性顯著高于淺層細胞。

總之，該研究揭示了早期位置細胞和晚期位置細胞的動態(tài)發(fā)育過程，為我們認識空間認知能力的發(fā)育提供了新的視角，為海馬功能發(fā)育過程中的“先天-后天”相互作用提供了關鍵證據。

【參考文獻】

Wang, C., H. Yang, S. Chen, C. Wang & X. Chen (2024) Early and late place cells during postnatal development of the hippocampus. Nat Commun, 15, 10075.10.1038/s41467-024-54320-z