短期記憶（STM）。可以在很短的延遲時間內儲存資訊。 遠距離和區域性神經連線如何相互作用以支援 STM 編碼仍然知之甚少。 2月13日，中國科學院腦科學與智慧型技術卓越研究中心臨港實驗室李成宇的研究團隊一項題為“前額葉投影調節島葉皮層中的迴圈電路以支援短期記憶”的研究發表在Cell Reports**上。 他們通過使用頭部固定小鼠執行嗅覺延遲反應任務，探索了從內側前額葉皮層 （MPFC） 到前顆粒島葉皮層 （AAIC） 的遠端投射。 通過光遺傳學和電生理學實驗，他們揭示了MPFC和AAIC兩個區域在STM資訊編碼行為中起著重要作用。
尖峰-相關圖分析表明，編碼相同資訊的記憶神經元之間存在很強的區域性性和跨區域性功能耦合 （FC）。。在延遲期間，MPFC-AAIC 投射的光遺傳學抑制降低了 AAIC 中的行為表現、記憶神經元和記憶特異性 FC 的比例，而光遺傳學啟用增強了所有這些能力。 此外，MPFC-AAIC投影還雙向調節STM資訊傳輸的效率，可以通過FC配對尖峰放電對後續神經元記憶編碼能力的貢獻來衡量。 因此，前額葉投射調節島狀神經元的功能連線和記憶編碼能力以支援 STM。
MPFC 和 AAIC 的延遲期活動在 DRT 中維護 STM 資訊。
他們之前的研究確定了MPFC-AAIC投射在嗅覺延遲配對關聯（ODPA）任務中STM下的行為和功能的重要性。 本研究表明，在MPFC-AAIC投射的雙向光遺傳學操作下，行為表現與AAIC瞬時STM編碼神經元之間存在密切關聯。 本研究旨在**兩個懸而未決的問題：（1）這個**的重要性是否可以擴充套件到其他STM正規化，以及（2）長程連線如何調節下游區域的神經元處理以支援STM。
大腦功能依賴於迴圈連線，編碼相同資訊的神經元通過“一起開火”原理連線到特定的細胞組裝中。 然而，與 STM 相關的 FC 如何通過遠端皮質投射來控制仍不清楚。
我們的研究團隊使用自動化訓練系統在嗅覺延遲反應任務（DRT）上訓練具有固定頭部的小鼠。 在每個DRT試驗（圖1A和1F）中，小鼠根據樣品氣味的特徵做出“GO”或“NOGO”的決定。 小鼠需要在 4 或 10 秒的延遲期內停止舔舐; 否則，審判將在沒有獎勵的情況下結束。 該任務要求小鼠維護有關即將到來的運動行為的資訊，因此，它被稱為“面向運動”的STM任務。
因此，研究人員探索了MPFC和AAIC延遲期活動在STM任務中的作用。 在DRT研究的前5天，MPFC或AAIC在延遲階段對光遺傳學活性的抑制顯著降低了小鼠的行為效能。 在隨後的訓練良好的階段，只有抑制MPFC中的延遲期活性，而不是AAIC，才能減少小鼠行為。 總之，MPFC 和 AAIC 中的延遲期活動對於在 DRT 中維護 STM 資訊至關重要，尤其是在學習階段。
利用體內單細胞電訊號記錄技術，結合群體跨時空解碼（CTD）分析和主成分分析，研究人員進一步發現，AAIC和MPFC神經元在延遲期間採用瞬態和持續模式來編碼運動導向的STM資訊，這與行為表現相關。 此外，對 FC 的分析結果表明，從 MPFC 記憶神經元接受 FC 的 AAIC 神經元比來自 MPFC 非記憶神經元的 FC 神經元更有可能表現出記憶選擇性。 在區域性 FC 對中也觀察到類似的模式。 因此，FC分析揭示了記憶神經元之間的優先功能連線。
MPFC-AAIC電路支援STM行為的神經機制。
此外，研究人員利用電路特異性光遺傳學操作來研究其對行為的潛在因果關係。 通過光遺傳學啟用MPFC-AAIC環路可提高學習過程中的DRT效能。 接下來，研究人員發現，在AAIC雙向調控下，編碼記憶神經元、記憶特異性FC和資訊傳遞效率變化均勻。 因此，長程MPFC-AAIC投影能夠通過提供與資訊相關的輸入並驅動編碼相同資訊的神經元之間的迴圈連線來調節STM行為（圖2）。
總結
研究表明：MPFC 投影調節下游 AAIC 的編碼能力和區域性連線，以支援短期記憶。 在MPFC-AAIC投影的光遺傳學調控下，記憶編碼能力、FC和記憶資訊傳遞效率可以以與行為表現一致的方式進行雙向調控（圖 3）。