Cell Rep | 脑区间振荡耦合与相位移动：研究揭示远期记忆的系统巩固与稳定机制

一段刚刚形成的记忆，如何随着时间推移逐渐转化为能够长期保存的远期记忆？这是学习与记忆领域长期关注的核心科学问题之一。经典的记忆系统巩固（ systems consolidation ）理论认为，新近形成的情景记忆高度依赖海马，而随着记忆逐渐成熟，其表征和提取越来越依赖分布于新皮层的神经网络。海马可能在学习早期对分散于皮层中的记忆信息建立 “ 索引 ” ，并通过此后反复发生的海马 - 皮层相互作用，促进皮层记忆网络的形成和稳定。

然而，从海马依赖向皮层依赖的转变究竟是如何实现的，至今仍缺乏完整的神经动力学解释。已有研究揭示了海马 sharp-wave ripple （ SWR ）、睡眠纺锤波 以及跨脑区 神经振荡同步在记忆巩固中的重要作用，但从记忆编码到远期记忆形成，脑区之间的信息交流方式如何随时间改变，这些变化之间是否存在因果联系，仍是尚未解决的重要问题。

近日，复旦大学陆巍研究团队联合东南大学王桥教授团队在Cell Reports在线发表题为Hippocampal-cortical coupling dynamics drive systemconsolidation of remote memory的研究 成果 。研究人员在大鼠恐惧记忆模型中，对海马及多个皮层脑区进行了跨数周的纵向电生理记录，并结合闭环光遗传干预，描绘了远期记忆形成过程中海马-皮层网络交流方式的动态变化。研究还发现了一种新的跨脑区phase-amplitude shift（ PAS ，相位 - 幅度移动）现象，并提出其可能是海马主导网络向皮层主导网络转变过程中的重要神经动力学环节。

研究采用痕迹 恐惧条件 化范式，同时记录海马（ HPC ）、前额叶皮层（ PFC ）、前扣带皮层（ ACC ）和后顶叶皮层（ PPC ）的局部场电位及单神经元活动。在记忆编码过程中，海马 fast-γ 活动与 PFC θ 节律形成明显 的跨脑区 相位 - 幅度耦合（ phase-amplitude coupling ， PAC ）。值得注意的是，这种耦合并非始终固定在 θ 周期的某一相位。随着学习推进，海马 fast-γ 功率峰值逐渐出现在 PFC θ 周期的更晚相位，作者将这一现象定义为 PAS 。单神经元分析进一步发现，一部分海马神经元受到 PFC 节律调控，其优选 放电相位也 随学习 发生移动，而且 PAS 程度与动物的学习表现显著相关。

PAS 不同于经典海马位置细胞的 theta phase precession 。后者描述单个神经元放电相对于局部 θ 节律的相位推进，而 PAS 反映的是两个脑区之间跨频率耦合关系本身 随学习 发生系统性的相位移动。这一发现提示， 跨脑区 信息交流除耦合强度之外，可能还存在一个重要的相位编码维度。

值得注意的是， 编码阶段出现的 PAS 在之后的系统巩固过程中再次出现。在这一大鼠模型中， PAS 约从学习后第 4 天开始重现，并延续至第 21 天左右，主要见于 NREM 睡眠中与海马 SWR 相关的时间窗口，同时伴随短暂的 PFC spindle-related low-frequency events 。巩固期 PAS 越显著，动物之后的远期记忆表现也越强。论文认为，这并不意味着 PAS 作为一种振荡状态连续维持数周，更可能是许多短暂的 SWR/spindle 相关协调事件在不同睡眠时段反复出现和累积的结果。

纵向记录还显示， PAS 位于海马 - 皮层网络整体重构的一个关键过渡阶段。近期阶段首先出现 HPC-cortical fast-γ coherence ，此时海马具有较高的网络中心性，并呈现以 HPC→cortex 为主的时间方向关系。此后海马 - 皮层 γ 同步逐渐减弱， HPC-PFC PAS 开始重新出现。随着 PAS 在后期减弱， PFC 与 ACC 、 PPC 之间的低频同步逐渐增强。到远期记忆阶段，网络中心由海马转向 PFC ，时间方向关系也转变为 PFC→ACC/PPC 。整个过程由此呈现出一条连续的动力学序列： HPC-cortical fast-γ coherence → HPC-PFC PAS → PFC-cortical low-frequency coherence 。 这些事件并非相互独立。前一种耦合模式的减弱在时间上领先并预测后一种模式的出现，形成了一种连续的“接力式”转换。

为了判断这一动力学链条是否真正参与远期记忆形成，研究团队建立了基于 实时跨脑区 耦合检测的闭环光遗传干预系统。近期阶段破坏 HPC-cortical γ coherence ，会抑制随后 PAS 以及远期皮层间同步的形成，并损害远期记忆；在系统巩固阶段扰乱 PFC 低频节律的相位关系，可削弱 PAS ，并阻止网络中心由海马向 PFC 转变；而在后期干扰皮层间低频同步，同样损害远期记忆的稳定。由此，研究在长期纵向观察的基础上，进一步建立了不同 阶段跨脑区 耦合事件与远期记忆形成之间的序贯因果联系。

这项研究所关注的不再只是“哪些脑区参与近期和远期记忆”，而是不同脑区之间的信息交流方式如何随着记忆成熟不断改变。传统系统巩固理论强调海马依赖逐渐降低、皮层依赖逐渐增强，而 PAS 提供了一个可以进一步理解这一转换过程的动态生理变量。研究结果表明，记忆系统巩固不仅伴随参与脑区的变化，还 涉及跨脑区 神经活动在时间关系上的重新组织。

PAS 背后的细胞和突触机制目前仍不清楚。它是否携带具体的记忆信息，与经典 hippocampal replay 中的神经元序列有何关系，以及类似的相位动态是否存在于其他类型的记忆和其他物种中，都是下一步值得回答的问题。这项工作为研究记忆从海马依赖逐渐转向皮层网络存储提供了一个新的神经动力学视角。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117810

制版人：十一

学术合作组织

（*排名不分先后）

推荐直播

转载须知

【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘