海马Theta序列的经验依赖性发育与单次试验相位进动之间的解离

Theta序列是当海马位置细胞群以反映每个theta周期内位置野压缩行为顺序的序列放电时产生的回路水平活动模式。Theta序列中所表现出的位置细胞间的高度时间协调性与突触可塑性的诱导相一致，并被提出作为新近获得经验的情景记忆编码的基础机制之一。然而，Theta序列如何随经验发展尚未得到直接探讨。在此，我们同时记录了大鼠探索新线性轨道时背侧海马CA1区的大量细胞。尽管位置细胞的放电活动准确表征了动物的当前位置，但在第一圈时缺乏明显的theta序列，但在其后立即出现并在建立后保持稳定。第一圈缺乏theta序列并非由于位置野不稳定、位置细胞整体兴奋性降低、行为变量或单个神经元相位进动的缺失。我们在第一圈以及整个记录过程中，在显著比例的位置野中观察到了强烈的单圈相位进动。单个神经元的相位进动从第一圈到随后的各圈均保持稳定，但在神经元之间，相位进动在获得经验后变得更加同步，这提示了一种生成theta序列的新机制。这些结果表明，单个神经元中不依赖于经验的时间编码与经验过程中海马神经网络的快速可塑性相结合，以获得对即刻未来的预测性表征。