主导大脑记忆的海马区有了新发现，将为脑疾病治疗提供理论指导

海马脑区有什么作用？除了学习记忆功能中的核心地位，海马脑区还被发现参与了多种不同大脑功能，比如恐惧记忆、场景认知、记忆泛化、情绪焦虑和社交记忆等。

随着科学研究的推进，海马脑区的功能研究也在不断拓展。2月2日，《科学》期刊在线发表了题为《Whole-brain spatial organization of hippocampal single-neuron projectomes》的研究论文。该研究解析了海马神经元的空间联接规律，并建立了小鼠海马脑区单神经元的全脑介观投射联接图谱的数据库，也是目前世界上最大的单神经元全脑投射图谱数据集。

该研究成果由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）领衔，与华中科技大学苏州脑空间信息研究院、海南大学、中国科学院昆明动物研究所、临港实验室、上海脑科学与类脑研究中心等多家单位的科研团队合作完成。神经科学研究所研究员徐春、孙衍刚、孙怡迪、姚海珊，临港实验室研究员李澄宇和华中科技大学苏州脑空间信息研究院龚辉教授为该论文共同通讯作者。

论文共同通讯作者、中国科学院脑智卓越中心研究员徐春对第一财经介绍，海马脑区是学习记忆、空间认知、情感记忆的核心脑区，是退行性脑疾病中的核心脑区。文章解析了海马神经元的空间联接规律，并建立了小鼠海马脑区单神经元的全脑介观投射联接图谱的数据库。“从这些空间联接规律出发，就可以衍生出众多的功能研究课题。”

为疾病治疗提供理论指导

科学家们对海马功能的探索已长达近一个世纪。

有关海马脑区与记忆功能紧密相连的科学证据，最早来自于广为人知的Henry Molaison（1926-2008）病例研究。为了治疗癫痫，病人被切除了海马和周边的部分颞叶组织。病人在术后表现为短期记忆严重受损，而长期记忆却不受影响。海马与学习记忆相关功能的研究拉开了序幕，之后海马神经元突触可塑性的研究进一步奠定了海马脑区在学习记忆功能当中的核心地位。

在上世纪七十年代，约翰·欧基夫（John O’Kefee）等科学家首先在大鼠的海马区内发现了位置细胞（place cell），并获得2014年诺贝尔生理学与医学奖，从此也揭示了海马区在空间信息表征和导航中的重要作用。

不过，以往的研究绝大部分都停留在群体神经元标记的水平，海马单神经元的多样化全脑投射模式并不清楚。因此，研究单个海马神经元的全脑投射模式具有重要的科学意义。该研究从细胞图谱到联接图谱，揭示了全新的海马神经元投射模式以及海马体内外靶区的协调投射规律，发现了海马单细胞的空间投射规律。

中国科学院院士、中国科学院脑智卓越中心学术主任蒲慕明介绍，这些研究成果为研究海马神经元相关的功能和疾病提供了环路和分子基因的靶点，为左右脑半球的信息交流和相互调节提供了新的证据，为海马参与学习记忆、空间认知、导航、焦虑、应激等多种功能提供新的神经环路理论指导。

虽然作者团队大多都是学生物出身，不过为了做这个课题，徐春他们也开始涉足计算机学科的研究。“在数据分析中，我们需要做很多计算机类、偏数学的技术处理，这对我们来说是非常困难有挑战的学习过程。所以我们有很长的一段时间都在反复尝试用什么样的分析方法、方式来研究，比如海马脑区的长度到底怎么样能把它抓取出来，都是很大的挑战。”徐春说。

在和数据与计算中心的同事进行合作交流后，徐春领衔的研究团队最后找到了解决方案——三维重构了上万个小鼠海马区单神经元的全脑投射轴突形态。这些海马神经元的胞体覆盖了海马的各个亚区和海马多维轴向的不同位置。

据团队介绍，该研究构建的小鼠海马区单神经元的全脑介观投射图谱数据库已经通过脑科学门户网站公开共享（https://mouse.digital-brain.cn/hipp）。中国科学院脑智卓越中心脑科学数据与计算中心开发了集可视化、交互和分析为一体的工具，并提供数据下载服务。

中国脑科学计划要重点突破

我国“十四五”规划将“脑科学”列为国家重点前沿科技项目。2021年9月，科技部公布的科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南，涉及59个研究领域和方向，国家拨款经费预计超过31.48亿元人民币，这也标志着中国脑计划正式启动实施。

对于中国“脑计划”，各领域科学家提出了“一体两翼”的布局建议，即以研究脑认知的神经原理为“主体”，研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。

2日刊发的研究就受到了科技部重点研发计划、科技部科技创新2030-重大项目“脑科学与类脑研究”、上海市级重大专项“全脑神经联接图谱与克隆猴模型计划”、中国科学院、基金委、上海市、临港实验室重大任务等项目的支持。

中国科学院院士、中国科学院脑智卓越中心学术主任蒲慕明对第一财经介绍，中国脑计划的一个重要目标，就是要弄清全脑神经元是如何联接的。他解释，美国脑计划起步早，已开展十年，而中国脑计划刚推行两年，还需要更多支撑并突出优势领域。

比如我国目前在联接图谱和非人灵长类领域在国际上是有优势的，但还需要更多人的参与与支撑，并展开国际合作，毕竟猴脑比鼠脑要复杂得多，需要全世界的合作来完成这个任务。“而且科学研究中不是说所有的内容都要去做，而是 ‘有所为，有所不为’，在重要的领域占有一席之地，突出优势领域。”蒲慕明说。

对于该研究的下一步计划，徐春告诉记者，首先就是关心跨物种的演化，因为现在是在小鼠身上，而海马脑区是一个进化非常保守的区域，“希望能够把这项研究推广到其他物种，这个方向也是我们未来要做的。”