短期记忆（STM）。可以在很短的延迟时间内存储信息。 远距离和局部神经连接如何相互作用以支持 STM 编码仍然知之甚少。 2月13日，中国科学院脑科学与智能技术卓越研究中心临港实验室李成宇的研究团队一项题为“前额叶投影调节岛叶皮层中的循环电路以支持短期记忆”的研究发表在Cell Reports**上。 他们通过使用头部固定小鼠执行嗅觉延迟反应任务，探索了从内侧前额叶皮层 （MPFC） 到前颗粒岛叶皮层 （AAIC） 的远程投射。 通过光遗传学和电生理学实验，他们揭示了MPFC和AAIC两个区域在STM信息编码行为中起着重要作用。
尖峰-相关图分析表明，编码相同信息的记忆神经元之间存在很强的局部性和跨区域性功能耦合 （FC）。。在延迟期间，MPFC-AAIC 投射的光遗传学抑制降低了 AAIC 中的行为表现、记忆神经元和记忆特异性 FC 的比例，而光遗传学激活增强了所有这些能力。 此外，MPFC-AAIC投影还双向调节STM信息传输的效率，可以通过FC配对尖峰放电对后续神经元记忆编码能力的贡献来衡量。 因此，前额叶投射调节岛状神经元的功能连接和记忆编码能力以支持 STM。
MPFC 和 AAIC 的延迟期活动在 DRT 中维护 STM 信息。
他们之前的研究确定了MPFC-AAIC投射在嗅觉延迟配对关联（ODPA）任务中STM下的行为和功能的重要性。 本研究表明，在MPFC-AAIC投射的双向光遗传学操作下，行为表现与AAIC瞬时STM编码神经元之间存在密切关联。 本研究旨在**两个悬而未决的问题：（1）这个**的重要性是否可以扩展到其他STM范式，以及（2）长程连接如何调节下游区域的神经元处理以支持STM。
大脑功能依赖于循环连接，编码相同信息的神经元通过“一起开火”原理连接到特定的细胞组装中。 然而，与 STM 相关的 FC 如何通过远程皮质投射来控制仍不清楚。
我们的研究团队使用自动化训练系统在嗅觉延迟反应任务（DRT）上训练具有固定头部的小鼠。 在每个DRT试验（图1A和1F）中，小鼠根据样品气味的特征做出“GO”或“NOGO”的决定。 小鼠需要在 4 或 10 秒的延迟期内停止舔舐; 否则，审判将在没有奖励的情况下结束。 该任务要求小鼠维护有关即将到来的运动行为的信息，因此，它被称为“面向运动”的STM任务。
因此，研究人员探索了MPFC和AAIC延迟期活动在STM任务中的作用。 在DRT研究的前5天，MPFC或AAIC在延迟阶段对光遗传学活性的抑制显着降低了小鼠的行为性能。 在随后的训练良好的阶段，只有抑制MPFC中的延迟期活性，而不是AAIC，才能减少小鼠行为。 总之，MPFC 和 AAIC 中的延迟期活动对于在 DRT 中维护 STM 信息至关重要，尤其是在学习阶段。
利用体内单细胞电信号记录技术，结合群体跨时空解码（CTD）分析和主成分分析，研究人员进一步发现，AAIC和MPFC神经元在延迟期间采用瞬态和持续模式来编码运动导向的STM信息，这与行为表现相关。 此外，对 FC 的分析结果表明，从 MPFC 记忆神经元接受 FC 的 AAIC 神经元比来自 MPFC 非记忆神经元的 FC 神经元更有可能表现出记忆选择性。 在局部 FC 对中也观察到类似的模式。 因此，FC分析揭示了记忆神经元之间的优先功能连接。
MPFC-AAIC电路支持STM行为的神经机制。
此外，研究人员利用电路特异性光遗传学操作来研究其对行为的潜在因果关系。 通过光遗传学激活MPFC-AAIC环路可提高学习过程中的DRT性能。 接下来，研究人员发现，在AAIC双向调控下，编码记忆神经元、记忆特异性FC和信息传递效率变化均匀。 因此，长程MPFC-AAIC投影能够通过提供与信息相关的输入并驱动编码相同信息的神经元之间的循环连接来调节STM行为（图2）。
总结
研究表明：MPFC 投影调节下游 AAIC 的编码能力和局部连接，以支持短期记忆。 在MPFC-AAIC投影的光遗传学调控下，记忆编码能力、FC和记忆信息传递效率可以以与行为表现一致的方式进行双向调控（图 3）。