CRNS: An Integrative Study of Hippocampal-Neocortical Memory Coding during Sleep

CRNS:睡眠期间海马-新皮质记忆编码的综合研究

基本信息

  • 批准号:
    9920779
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.85万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-07-12 至 2023-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Sleep is critical to memory and learning. During rapid eye movement (REM) or non-REM (NREM) sleep, subgroups of cell assemblies in hippocampal and sensory cortical circuits are reactivated in a temporally coordinated manner, forming a cortical-hippocampal-cortical loop of information processing during memory consolidation. Deciphering neural codes of hippocampal-neocortical memories during sleep would reveal important circuit mechanisms of memory consolidation. To date, a complete understanding of the mechanisms of hippocampal-neocortical memory processing and the interaction of their specific spatial/non­ spatial memory representations during sleep is lacking. Furthermore, little is known about the causal impact of the hippocampal-neocortical interactions on subsequent memory reactivation or post-sleep learning. In this proposal, we will dissect representations of spatial ("where") and visual ("what") memory in the rodent hippocampal CA1 and primary visual cortex (V1) during sleep. We will combine electrophysiology, population-decoding methods, optogenetics and closed-loop neural interface to decipher sleep-associated CA1-V1 population codes in memory coding. In Aim 1, we will identify visual cortical representations in a spatial navigation task and determine visual cortical neuronal firing dependency on space, experiences and visual cues. In Aim 2, we will uncover "where" (spatial) and "what" (visual) representations of CA1-V1 memory reactivations during sleep. In Aim 3, we will determine the causal role of the hippocampus in the V1-CA1-V1 loop of memory consolidation during sleep. Together, these results will enable us to casually dissect circuit mechanisms of hippocampal-neocortical memory coding during sleep, and to establish a new analysis paradigm to identify the contents of hippocampal-memory reactivations during sleep. Our project will provide further insight into memory-related neurological and psychiatric disorders and potential therapeutic treatment for targeted memory reactivation or enhancement.
睡眠对记忆和学习至关重要。在快速眼动(REM)或非REM(NREM)睡眠期间,以临时协调的方式重新激活了海马和感觉皮质回路中细胞组件的亚组,形成了记忆巩固过程中信息处理的皮质 - 海马皮层环路环。睡眠期间海马 - 皮层记忆的解密神经代码将揭示记忆巩固的重要回路机制。迄今为止,缺乏对海马 - 皮层记忆处理的机制的完整理解及其在睡眠期间特定空间/非空间记忆表示的相互作用。此外,关于海马 - 皮层相互作用对随后的记忆重新激活或睡眠后学习的灾难性影响知之甚少。在此提案中,我们将在睡眠期间剖析啮齿动物海马CA1和一级视觉皮层(V1)中空间(“ where”)和视觉(“ What what”)内存的表示。我们将在存储器编码中结合电生理学,人口定型方法,光遗传学和闭环神经元界面,以解密与睡眠相关的CA1-V1种群代码。在AIM 1中,我们将在空间导航任务中确定视觉皮质表示,并确定对空间,经验和视觉提示的视觉皮层神经元的依赖。在AIM 2中,我们将在睡眠期间发现CA1-V1记忆重新激活的“空间”(空间)和“什么”(视觉)表示。在AIM 3中,我们将确定海马在睡眠期间内存巩固的V1-CA1-V1环中的灾难性作用。这些结果将共同使我们能够偶尔剖析睡眠期间海马 - 皮层记忆编码的电路机制,并建立一个新的分析范式,以识别睡眠期间海马 - 记忆重新激活的内容。我们的项目将进一步了解与记忆相关的神经和精神疾病,以及针对目标记忆重新激活或增强的潜在治疗治疗方法。

项目成果

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