一项针对老鼠的研究首次揭示了海马体在两种记忆功能中的作用——一种是记住时间、地点和所做的事情之间的关联，另一种是允许人们根据过去的经验预测或计划未来的行动。

这一突破表明，这两种记忆任务都在海马体中编码，可以分开。这一发现对于治疗痴呆症和阿尔茨海默病中发现的 记忆和学习问题具有重要意义。

这项名为“联想和预测海马代码支持记忆引导行为”的研究发表在《科学》杂志上，该研究使用先进的光遗传学技术来禁用一种记忆，同时维持另一种记忆。

“我们发现，两种不同的神经编码支持记忆和认知的这些非常重要的方面，并且可以像我们在实验中所做的那样分离，”神经生物学和行为助理教授、南希和彼得·梅尼格家庭调查员安东尼奥·费尔南德斯-鲁伊斯说。生命科学，在艺术与科学学院（A＆S）。神经生物学和行为学 (A&S) 助理教授阿扎哈拉·奥利瓦 (Azahara Oliva) 是该研究的主要合作者和合著者。

一种类型的神经代码控制着建立关联的能力，例如记住苹果在附近的杂货店出售。另一种是预测性的，涉及灵活利用记忆来计划新行为的能力；例如，如果您总是沿着同一条路线前往商店，但有一天道路封闭了，您可以使用内部记忆的附近社区地图来预测新路线。

到目前为止，没有人知道海马体如何支持这些功能以及两者之间是否存在任何关系。

在这项研究中，研究人员开发了一种系统，该系统使用放置在大鼠大脑中的许多电极来跟踪大鼠进行某种行为时同时跟踪许多神经元的活动。然后，研究小组利用光遗传学非常精确地控制神经元的活动。为此，研究人员将一种病毒注射到老鼠的大脑中，该病毒会感染神经元，使它们表达一种人工蛋白质，当大脑内部有光照射时，这种蛋白质可以激活或沉默（取决于蛋白质的类型）这些神经元。

他们使用这种方法扰乱海马体中涉及学习新任务的区域，例如从 A 点移动到 D 点。当老鼠沿着新环境移动时，神经元会编码里程碑，例如老鼠在点左转B，然后在C点右转，到达D，那里有奖励。

费尔南德斯-鲁伊斯说：“这一系列步骤在大脑中被编码为一系列细胞放电。” “我们将来记住这一点的方式是，当我们睡觉时，会重播相同的活动序列，因此编码[路径]的相同神经元将以相同的顺序激发。”

通过扰乱海马体的一个区域，研究人员能够打乱沿着该路径放电的神经元序列。睡觉时，神经元无法按顺序放电来巩固记忆。老鼠可以记住 A 点和 D 点的位置，但从一个点到另一个点的路径却丢失了。通过这种方式，记忆的联想部分得以保留，但预测部分却丢失了。

在一项实验中，海马体受到干扰的老鼠每天必须探索迷宫并找到一条新路径才能收集奖励。费尔南德斯-鲁伊斯说：“这种行为需要它形成一张地图，需要规划和预测能力，并记住它来指导它的运动。” 通过对海马体的操纵，老鼠不记得如何获得奖励。

在第二个实验中，老鼠必须学会将环境中的特定位置与奖励联系起来。当预测能力受损时，这种联想记忆仍然完好无损。研究人员证明他们可以将这两种类型的记忆解耦。

这些发现对于治疗阿尔茨海默病和其他形式的痴呆症具有重要意义，这些痴呆症患者会经历海马体神经退化以及记忆和导航问题。

费尔南德斯-鲁伊斯说：“通过观察患者出现哪种类型的记忆缺陷，我们可以尝试推断哪种类型的潜在神经元机制受到损害，这将有助于我们制定更有针对性的干预措施。”