感觉传入在海马的整合及可塑性

海马是多种感觉和运动信息的整合区域，对人和动物学习、认知环境中的多种信息起重要作用。胞外电生理记录的研究显示：由若干因素复杂组合的感觉刺激能选择性地发放某些特异的海马神经元，简单的感觉刺激通常不能诱发海马神经元产生动作电位。而我们最近应用在体动物膜片钳记录手段发现，即便是简单的全视网膜闪光刺激也能非特异性地在相当比例(约40%)的海马神经元上诱发突触活动。这个发现为理解海马学习和认知活动的机制提供了新的线索。在此基础上，我们将主要应用在体动物膜片钳记录手段，深入研究：1）简单的感觉刺激能非特异性地诱发海马神经元产生突触活动，而复杂抽象的刺激经过信号整合之后选择性地在少部分海马神经元引发动作电位，在这个过程中，海马神经元对突触活动的整合机制是什么？2）感觉刺激（包括简单刺激及联合刺激）在海马诱发的突触活动的可塑性机制，及其与海马学习的关系。

传统观点认为海马对感觉信息及记忆的编码采用的是稀疏示征（sparse representation）模式，即某一特定感觉信息或记忆由少数特异性的海马神经元获取。稀疏示征模式被认为是海马记忆的基础，并且是海马存储大量记忆的重要方式。对于稀疏示征的神经基础，一般认为是由于某一感觉信息投射至海马的神经输入只发生在少数神经元上。然而，本项目采用在体膜片钳全细胞记录手段意外地发现：几乎所有海马CA1的锥体细胞均接受来自同一视觉刺激的传入投射，但是在大部分（~70%）神经元上这类传入由沉默型突触（silent synapse）；重要的是，在联合型学习建立后的三天内，这类突触能够被去沉默化而转变成功能型突触（functional synapse），使得大群体CA1锥体细胞能够被所记忆的感觉信息所兴奋。因此，海马的联合记忆存储并不是采用稀疏示征模式，而是采用普遍示征模式（widespread representation）；并且，这一普遍示征的神经机制发生在以往所未预见的、普遍存在于CA1锥体上与某一感觉信息相关联的沉默型突触上。