大脑如何在灵活吸收新知识的同时，保持既有记忆的稳定而不被擦除？这一“可塑性与稳定性”的共存谜题长期困扰着神经科学界。如果大脑为每段新经历都启用全新的神经元，脑容量将不堪重负；而若频繁复用旧细胞，又极易导致记忆混淆或“覆写”。
近日，美国纽约大学朗格尼医学中心（NYU Langone Health）György Buzsáki 教授与 Zhe S. Chen 教授团队领衔，在国际顶级学术期刊《自然》（Nature）上发表研究论文。研究团队在小鼠实验中发现，海马体中约有四分之一的神经元充当了共享“枢纽”（Hub）角色。这些细胞通过改变自身的放电模式（Firing pattern），在复用同一批神经元的前提下，实现了输入与输出信号的解耦与隔离。该发现不仅阐明了记忆编码与巩固的底层神经机制，还为攻克人工智能的“灾难性遗忘”提供了生物学蓝图。
海马体是负责将短期生活经历转化为记忆的核心中枢，而长期记忆则最终存储于大脑外层的皮层中。为了探明这一跨区域的信息流转机制，研究团队将目光锁定在一条经典的神经环路上：海马体 CA3 区（负责发送快速变化的即时经验信息）—海马体 CA1 区（信息中转枢纽）—压后皮层（Retrosplenial cortex，负责空间导航与场景重建的长期记忆区）。
实验中，研究人员训练小鼠在直线上跑动，并利用高密度多通道电极，首次实现了在动物自然运动状态下，同步记录跨上述三个关键区域的数百个单个神经元电生理活动。
数据定量分析显示，海马体 CA1 区中约 25% 的神经元承载了来自 CA3 区的大部分输入信息。研究表明，当这批 CA1 神经元向下游的压后皮层投射信号时，它们并没有招募新的细胞，而是这批相同的细胞切换了放电的协同模式，组成了另一条独立的输出通道。这种工作方式类似于电子交换机，在同一批物理线路上高效处理多路互不干扰的信号，从而确保了海马体在持续接收新经验的同时，新皮层中的长期记忆图谱不受干扰。
研究的另一项重要发现揭示了睡眠对这一环路的巩固作用。这批在白天负责信息中转的 CA1 核心神经元，在夜间睡眠期间依然保持高度活跃，并密集参与了一种被称为“尖波涟漪”（Sharp-wave ripples）的同步化慢波活动。
由于同一核心神经元群同时介导了白天的实时信息编码与夜间的离线重放（Replay），从海马体到新皮层的通信链路得以在睡眠中保持畅通，从而将白天的短期记忆逐步固化。这首次证明了“在线学习”与“离线巩固”是如何在同一个神经环路中无缝共存的。
论文共同第一作者、纽约大学 Grossman 医学院博士后 Joaquín Gonzalez 与 Mihály Vöröslakos 表示，这项发现解释了记忆为何能兼具可塑性与持久性特征。大脑通过改变相同细胞的协同放电模式而非激活新细胞，实现了信息的有序组织并保护了旧记忆。
研究人员指出，这一海马体深处的“记忆交换机”机制，不仅为阿尔茨海默病等空间导航与事件回忆功能障碍疾病提供了回路失效的病理线索，更在计算机科学领域具有重大转化价值。
当前深度学习与大语言模型在训练新任务时，常面临“灾难性遗忘”（Catastrophic forgetting）的技术瓶颈，即由于覆写旧参数而遗忘既有知识。Buzsáki 教授表示，哺乳动物大脑在学习过程中保护旧记忆的这套网络机制，可为设计“能够持续自主更新且不覆写既有知识”的下一代类脑人工智能（AI）技术提供天然的生物学蓝图。
不过研究团队也谨慎指出，由于此项研究是在受控实验室环境下的啮齿类动物身上完成的，该机制在复杂自然环境以及人类大脑中如何具体运作，仍需未来的转化研究进一步证实。
参考文献：Joaquin Gonzalez et al, Subspace communication in the hippocampal–retrosplenial axis, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10481-z
编辑：王洪
排版：李丽
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