两个表达小白蛋白的中间神经元(红色和黄色)和一个颗粒细胞(蓝色)的数字重建和突触连接的可视化(黑白照片)。

当您停放在办公室停车场时，通常在一天结束时再次找到您的汽车没有问题。第二天，您可以将车停在更远的地方。然而，在晚上，你找到了你的车，尽管两天的回忆非常相似。你找到了你的车(也)，因为我们的大脑能够在一个称为模式分离的过程中存储非常相似事件的记忆作为不同的记忆。奥地利科学技术研究所(IST奥地利)的研究人员正在破译大脑如何在称为齿状回的大脑区域中计算这种模式分离。他们的工作成果今天发表在Nature Communications上。

Peter Jonas和他的团队，包括第一作者和博士生Claudia Espinoza，Jose Guzman，以前是Jonas小组的Postdoc，现在是IMBA的研究助理和Xiaomin Zhang，现在是Jonas小组的Postdoc，试图了解神经元之间的联系。齿状回，海马的一部分和图案分离所需的大脑区域，允许齿状回分离小鼠的模式。

在齿状回中，两种类型的神经元发送信号：主神经元发送兴奋信号，而中间神经元发送抑制信号。研究人员试图破译它们之间的连通性规则 - 哪些神经元相互发送信号，神经元之间的连接是相互的，还是许多神经元收敛以向一个主神经元发送信号?他们记录了神经元之间的信号，以了解神经元是如何连接的，以及本地电路如何工作以支持模式分离。Espinoza进行了八倍全细胞记录，其中她在一个齿状回切片中刺激了一个神经元，并记录了其他七个神经元如何反应。通过标记所有受刺激的神经元，她可以重建电路的形态。

研究人员发现，一组中间神经元，即表达小白蛋白的中间神经元，仅在齿状回中以特定方式连接。在齿状回中，表达小白蛋白的中间神经元主要在称为侧抑制的过程中抑制附近神经元的活动。在其他大脑区域，例如新皮质，表达小白蛋白的中间神经元不以这种方式连接。“我们认为由表达小白蛋白的中间神经元建立的独特的连接规则，例如横向抑制，代表了对大脑区域中发生的特定网络功能的电路适应，”Claudia Espinoza解释说，“我们的实验数据支持模式分离的想法通过一种称为“胜利者 - 全能”的机制，通过齿状回的侧向抑制实现。但是，这尚未得到证实。我们需要行为数据和计算模型，我们正在努力。“

在齿状回分离相似的记忆以避免它们之间的重叠之后，海马的CA3区域然后存储这些记忆。在2016年发表在“科学”杂志上的一篇文章中，Peter Jonas和Jose Guzman表明，海马CA3区域的连通性旨在在称为模式完成的过程中回忆存储的记忆信息。“在生物学层面，我们小组发现了支持大脑区域计算功能的连接规则，”Espinoza说，“我们的工作有助于展示局部电路如何针对大脑区域的特定功能进行优化。到达齿状回是很重要的，齿状回然后计算这些信息以实现模式分离的方式是至关重要的。“

Claudia Espinoza是Peter Jonas小组的博士生。在Claudia Espinoza于2013年加入IST奥地利进行博士研究之前，她曾与神经系统疾病患者合作。这种经历促使Espinoza攻读神经科学博士学位：“我意识到我作为治疗师的工作非常有限，因为我们可以为患者提供的治疗非常稀缺，实际上大多数可用的治疗方法都是姑息治疗而不是治疗。主要原因是关于神经系统如何运作的可用信息非常有限，比大多数人所认为的要多。这一事实促使我将自己的职业生涯从治疗师转变为研究员。我认为创造知识是美好的为社会做出贡献并间接帮助人们的方式。“IST奥地利'