海马CA1区与眶额叶皮质的神经节律同步活动参与大鼠空间目标导向任务中的学习与记忆巩固

摘要

目的 探究海马CA1区和眶额叶皮质（OFC）神经节律在空间目标导向任务中的作用机制。方法 训练Long-Evans大鼠（n=4）在陆地式水迷宫（Cheese-board迷宫）执行空间目标导向任务。空间目标导向任务分别设置学习前测试时期、学习前睡眠时期、学习时期、学习后睡眠时期和学习后测试时期。学习新奖赏位置前、后的测试时期用来评估大鼠对新、旧奖赏位置的记忆能力，学习两个新奖赏位置的时期用来评估大鼠对新奖赏位置的学习能力。在学习期内，将任务态划分为两种过程：目标导航过程和奖赏获取过程。学习阶段平均划分成8份。利用可驱动微型电极同步记录海马CA1区与OFC的局部场电位（LFP）。通过计算功率谱密度分析各脑区Theta(6～12 Hz)、Beta(15～30 Hz)、Low gamma(30～60 Hz)和High gamma节律（60～90 Hz）神经活动在不同任务态中的活动强度，并结合相干性、相位锁相值（PLV）和相位-幅值跨频耦合（PAC）分析，探讨海马CA1区与OFC在空间目标导向任务中与学习和记忆相关的作用机制。结果 在空间目标导向任务中，OFC各个节律的神经活动在同一任务态中表现出一致性（P>0.05），而海马CA1区在Beta节律和High gamma节律神经活动强度则表现出差异（P<0.05）；相较于奖赏获取过程的任务态，双脑区的高相干性和高锁相值主要出现在目标导航过程中，并且这些同步效应在学习稳定阶段高于学习早期阶段（第1阶段vs第8阶段P<0.01）；相较于学习前的测试时期，学习后的测试时期显示出更强的海马CA1区-Theta相位与OFC-Low gamma幅值跨频耦合（P<0.05）。结论 空间目标导向任务中，对目标路径的学习与记忆的巩固需要海马CA1区与OFC的同步参与。此外，海马CA1区与OFC之间以跨频耦合方式在奖赏位置短期记忆的维持中发挥重要作用。

关键词

目标导向任务 / 海马CA1 / 眶额叶皮质 / 神经节律