小鼠海马神经网络对情景体验进行实时编码的功能单元的发现与鉴别(译文)

为了在神经网络层次上研究大脑对情景记忆信息实时编码的原理，我们创制了96通道微电极阵列系统.利用该系统，在小鼠经历惊吓事件过程中，对其大脑海马区多达260个神经元的放电活动进行了同步观察和记录.我们发现，惊吓情景刺激促发了小鼠海马CA1区神经元的放电模式发生改变，且这种改变与惊吓事件的特性及发生环境密切相关.运用统计学中的模式判别法，这些神经元的放电活动在低维空间形成了明显的集群式编码模式.进一步运用“移动窗口扫描”法，我们不仅能观察到神经网络实时编码的动态变化过程，而且能追踪惊吓事件之后记忆痕迹在神经元网络上的再现轨迹及次数.我们的分析表明：大脑海马CA1区神经网络的编码能力来自于由一系列神经元簇组成的功能性编码单元，神经元簇中的各神经元个体通过协同放电，从而克服了单一神经元放电的随机可变性，使对外界信息的实时编码获得稳定的高信噪比.这些功能性编码单元集群的激活形式能转换为具有实时性的一串串二进制数码，这一转换使不同动物大脑对各种行为事件获得了简明而通用的分类与编码.