Trends Neurosci：如何在睡眠时巩固情绪记忆？海马发挥作用的新机制
情节记忆（episodic memory）依赖于海马体，这是一个具有不同功能的异质性大脑区域。背侧海马（dHPC）的空间表征对情境记忆至关重要，而腹侧海马（vHPC）更多地参与情绪处理。
近日，法国巴黎索邦大学Gabrielle Girardeau等在Trends in Neurosciences发表重要综述，文中总结了海马体沿其背腹侧轴的解剖和功能特性，这些特性是海马在情境和情绪记忆编码、巩固和提取中作用的基础。作者提出，在快速眼动（REM）睡眠期间通过θ振荡，以及在非快动眼（NREM）睡眠期间通过尖波涟漪，背侧和vHPC之间的协调可能有助于环境信息的传递，以与网络中其他结构的价值相关处理过程相结合。
1. 睡眠期间海马体与空间和情绪记忆巩固的关系
睡眠不足明显损害了两个相互关联的认知过程：记忆巩固；也就是说，随着时间的推移，记忆和情绪处理逐渐增强。情绪有可能增强记忆的形成，因为唤起积极或消极情绪反应的经历会被更有效地记住。情绪的特征是它们的价值，从消极到积极，以及它们的强度，这反过来会影响情绪触发的唤醒水平。
作者认为，vHPC作为整合环境和价值信息的中心枢纽，有助于情绪记忆的获取和提取，以及睡眠期间的巩固，具有潜在的作用。在情绪记忆巩固的背景下，研究vHPC中类似dHPC式的神经再激活、NREM睡眠尖波涟漪和REM睡眠θ振荡的机制，将加深海马体在巩固情绪记忆中的理解。
2. 海马体沿背腹侧轴的空间和情绪神经表征
海马体含有特定位置选择性激活的位置细胞，称为位置场（place field）。海马位置细胞形成认知地图，被认为可以维持空间学习。暴露在完全不同的环境中会导致海马认知地图的剧烈重构，这一过程被称为整体重映射（global remapping），但环境中更温和的变化，会导致空间表征发生更微妙的变化：在某些情况下，位置细胞只会改变其放电速率（称为放电重映射）。或其他情况下，部分细胞会改变它们的位置场定位（称为部分重映射）。
在dHPC中，空间表征可以通过体验的情感价值来调节。位置场倾向于与正性价值（或奖励）相关的位置重定位，或与负性价值相关的位置重定位，导致情绪显著区域周围的位置场密度更高。虽然dHPC中的表征大多是空间的，但可以适应于整合价值相关的信息。
与dHPC相比，vHPC包含数量较少的位置细胞和较大的位置场。在空间导航过程中，腹侧神经元的θ调制比背侧神经元少。沿着背腹侧轴的变化渗透到整体神经元动力学中，vHPC的维度降低证实了空间精度的降低。与这种空间特征的减少类似，vHPC中的价值相关活性也增加了：从背侧到中间海马，重新映射到奖励的位置细胞和直接编码奖励的神经元的数量增加了，vHPC在应对焦虑和安全环境时表现出特定的神经元模式[Fig.1]。
因此，背侧和vHPC都显示出价值相关和空间特征的混合特性，但在dHPC中，表征严重偏向于空间，在vHPC中偏向于价值和显著性特征，维持了沿背腹侧轴从空间到情感的功能梯度。
Figure 1 啮齿类动物海马神经元沿背腹侧轴的放电特性
3. vHPC选择性地从其他价值处理结构接收或发送信息
vHPC的价值相关活动是通过与参与价值处理的其他大脑区域的直接连接来维持的。不同的神经元通路维持不同的行为。vHPC与基底杏仁核（BA）和BLA、mPFC、ACC和NAc之间的通路受到了特别关注。
vHPC沿着不同的路径向多个价值相关结构发送投射，但也从这些结构接收输入。调控BLA-vHPC可以调节焦虑样行为、抑郁样行为和恐惧消退。vHPC通过与ACC的连接，也被证明对情境恐惧泛化（一种长期记忆形式）很重要。
4. 睡眠中海马表征的再激活维持记忆巩固
记忆巩固被认为部分发生在睡眠期间，通过离线激活先前在学习期间引发的神经活动模式，这种现象被称为再激活。对大鼠的早期再激活研究表明，在随后的NREM睡眠时期，dHPC清醒期间观察到的放电率或成对相关活动保持不变。现在已知，在再激活过程中，位置细胞放电的时间顺序可以保持不变，而在NREM过程中回放整个轨迹；这种类型的序列再激活被称为重放。
情绪价值如何影响再激活？在睡眠涟漪（ripples）期间，刺激dHPC的多巴胺能输入增加了成对再激活，这表明价值或显著性对睡眠回放的影响。因此，睡眠期间多巴胺能系统的激活直接影响空间记忆的巩固，但价值对睡眠再激活的影响可能是在编码阶段开始的，这一过程被概念化为情绪标记（emotional tagging）。
与dHPC一样，vHPC在非探索性清醒和NREM睡眠期间也会显示涟漪。然而，目前尚不清楚vHPC涟漪是否与再激活有关。
5. 神经振荡协调海马体和其他价值处理结构
情境情绪学习的各种模型涉及海马体与其他价值相关结构的结合。这些相互作用背后的神经机制是什么？振荡被认为使结构内和结构间的神经活动同步，相位锁定（即神经元在LFP振荡的特定阶段的放电）是这种同步的标志。在探索和运动过程中，θ调节海马体中位置细胞活动和组织神经元组装，这些神经元组装稍后将在睡眠中重新激活。dHPC、杏仁核和mPFC之间θ振荡的协调与线索和条件恐惧记忆的获得和提取相关。在一项针对小鼠的研究中，操纵vHPC中的θ功率可以改变气味捕食相关区域的探索量。在致焦虑环境中，vHPC和mPFC之间的θ协调增加。因此，清醒时的θ振荡成为维持先天和习得情绪行为中，dHPC和vHPC与其他结构同步的关键机制。
θ振荡也是快速眼动睡眠的标志。对人类的研究表明，快速眼动睡眠在情绪记忆巩固中发挥作用。然而，潜在的生理机制在很大程度上仍然未知。对小鼠和大鼠的研究表明，选择性快速眼动睡眠剥夺或在学习后快速眼动过程中抑制θ振荡会导致情境记忆障碍。在快速眼动期间，厌恶性学习和消散触发了dHPC、vHPC、BLA和mPFC的θ同步变化。
海马体参与睡眠过程中的情绪处理。在NREM睡眠或清醒期间，尤其是在尖波涟漪（SWR）期间，在奖励/厌恶学习之后，dHPC和价值处理结构之间存在协调的再激活：vSTR、VTA和BLA。在厌恶性学习后的快速眼动睡眠期间，dHPC、BLA和mPFC之间的θ连贯性增加。睡眠期间沿着海马背腹侧轴传播的振荡可以介导情境和情绪信息沿着纵轴向情绪网络的其他结构中传递[Fig.2]。
Figure 2 睡眠期间整个海马的解剖功能特征
总结
海马背腹侧轴神经元的特征显示出从空间到情感的梯度，dHPC和vHPC中的神经表征通过与其他价值相关结构的连接参与情境和价值相关记忆的表达。空间记忆在睡眠期间通过神经再激活和NREM睡眠SWR和REM睡眠θ振荡的神经活动组织来巩固。尽管这些现象大多在dHPC中进行了研究，但有初步迹象表明，同样的原理也适用于vHPC中的情绪记忆巩固。
作者提出，通过θ振荡和SWR，背侧和vHPC之间的协调变化可能是整合情景信息与网络其他部分（包括BLA和mPFC）相关价值信息的门控基础。
总的来说，vHPC作为未来睡眠期间情绪记忆巩固研究的焦点具有重要的潜力，特别要注意神经回路之间的相关解剖连接。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.tins.2023.08.003
参考文献
Pronier, Éléonore et al. “The role of the hippocampus in the consolidation of emotional memories during sleep.” Trends in neurosciences, S0166-2236(23)00191-1. 14 Sep. 2023, doi:10.1016/j.tins.2023.08.003
编译作者：Young（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
