丘脑中的脑回路帮助我们记住信息
随着人们年龄的增长，他们的工作记忆通常会衰退，这使得执行日常任务变得更加困难。与这类记忆相关的一个关键大脑区域是前丘脑，它主要涉及空间记忆——对周围环境的记忆以及如何导航。
在一项对老鼠的研究中，麻省理工学院的研究人员发现了丘脑前部的一个回路，它对记忆如何走迷宫是必要的。研究人员还发现，这一回路在老年小鼠中减弱，但增强其活性大大提高了它们正确走迷宫的能力。
这一区域可能为治疗逆转提供一个很有希望的靶点记忆丧失研究人员说，在老年人中，不影响大脑的其他部分。
“通过了解丘脑是如何控制皮层输出的，我们有希望在这一区域找到更具体和可药物的目标，而不是一般地调节前额叶皮层，它有许多不同的功能，”冯国平说，他是麻省理工学院的James W.和Patricia T. Poitras大脑和认知科学教授，哈佛大学和麻省理工学院布罗德研究所成员，麻省理工学院麦戈文大脑研究所副主任。
冯是这项研究的资深作者，今天发表在美国国家科学院院刊．Dheeraj Roy是NIH K99奖获得者和Broad研究所的McGovern研究员，张颖是McGovern研究所的J. Douglas Tan博士后，是该论文的主要作者。
空间记忆
丘脑是位于大脑中心附近的一个小结构，负责工作记忆和许多其他执行功能，如计划和注意力。冯的实验室最近一直在研究丘脑的一个被称为前丘脑的区域，该区域在记忆和空间导航中起着重要作用。
先前对小鼠的研究表明，前丘脑的损伤会导致空间工作记忆的损伤。研究表明，在人类中与年龄相关的下降在前丘脑活动中，这与空间记忆任务的较低表现相关。
前丘脑分为三个部分:腹侧、背侧和内侧。在去年发表的一项研究中，冯、罗伊和张研究了背侧丘脑(AD)和前腹侧丘脑(AV)在记忆形成中的作用。他们发现，AD丘脑参与创建物理空间的心理地图，而AV丘脑帮助大脑将这些记忆与其他类似空间的记忆区分开来。
在他们的新研究中，研究人员想要更深入地观察AV丘脑，探索它在空间工作记忆任务中的作用。为了做到这一点，他们训练老鼠走一个简单的t形迷宫。在每次试验开始时，老鼠一直跑到t点，一只手被堵住，迫使它们从另一只手跑下去。然后，老鼠再次被放在迷宫中，张开双臂。如果老鼠选择第一次跑的另一只手臂，它们就会得到奖励。这意味着，为了做出正确的决定，他们必须记住前一趟跑的方向。
当老鼠执行任务时，研究人员使用光遗传学在任务的三个不同部分抑制AV或AD神经元的活动:采样阶段，发生在第一次运行期间;延迟阶段，即等待第二次运行的开始;还有选择阶段，当老鼠决定在第二次奔跑中转向哪条路时。
研究人员发现，在样本阶段或选择阶段抑制AV神经元对小鼠的表现没有影响，但当他们在持续10秒或更长时间的延迟阶段抑制AV活动时，小鼠在任务中的表现要差得多。
这表明，当任务需要信息时，房室神经细胞在记住信息方面是最重要的。相比之下，抑制AD神经元在采样阶段会破坏性能，但在延迟阶段几乎没有影响。这一发现与研究团队早期的研究一致，该研究表明AD神经元与形成物理空间的记忆有关。
罗伊说:“一般来说，前丘脑是一个空间学习区域，但腹侧神经元似乎在这一短暂延迟的维持期是需要的。”“现在我们在前丘脑中有两个分支:一个似乎有助于上下文学习，另一个实际上有助于保存信息。”
与年龄相关的下降
研究人员随后测试了年龄对这一回路的影响。他们发现年龄较大的小鼠(14个月)在t -迷宫任务中的表现更差，它们的AV神经元更不容易兴奋。然而，当研究人员人工刺激这些神经元时，老鼠在任务中的表现显著提高。
另一种提高记忆力的方法是刺激前额叶皮层，它也经历了与年龄相关的衰退。然而，研究人员发现，激活前额皮质也会增加小鼠的焦虑程度。
“如果我们直接激活神经元内侧前额叶皮质张教授说:“这也会引发焦虑相关的行为，但这不会发生在AV激活过程中。”“这是激活AV的优势前额叶皮层．"
研究人员说，如果一种非侵入性或微创性的技术可以用来刺激人类大脑中的这些神经元，就可以提供一种帮助防止与年龄有关的记忆衰退的方法。他们现在正计划对前丘脑的神经元进行单细胞RNA测序，以寻找基因特征，以便用于识别成为最佳靶标的细胞。
进一步探索
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