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神经系统能够存储和提取时序信息，但实现这种能力的神经环路机制目前还不清楚。赫伯(Hebb)曾提出假说，认为包含有时序信息的感知经验，能够通过增强细胞之间的突触连接，存储在特定的细胞集群之中。虽然突触长时程增强，时序依赖性的突触可塑性的发现，以及对于海马位置细胞和初级视皮层细胞顺序学习的研究，都支持了Hebb的假说，但在细胞集群水平上，Hebb的理论还缺乏有力的直接证据。在本课题中，我们以麻醉小鼠的初级视皮层作为模式系统，借助光遗传学手段与在体多道电极记录技术，设计了一个顺序刺激神经元实验体系，来研究顺序学习与记忆。为了直接检验顺序电活动在初级视皮层顺序信息存储中发挥的作用，我们利用病毒注射的手段在小鼠初级视皮层神经元中表达可以被蓝光激活的光敏感离子通道ChR2，用自制的扫描镜控制激光使其可以对皮层神经细胞集群进行顺序光刺激，用线性排列的多道电极记录在体不同神经细胞集群的电活动来检测它们之间的顺序放电。我们的实验结果显示，初级视皮层表达ChR2的神经细胞群可以被顺序光刺激激活产生顺序电活动。给予100次重复的单向移动激光光斑刺激进行训练后，在顺序刺激的起始点给予定点激光光斑刺激，能够引起比训练前更多的顺序电活动，终止点刺激则没有这样的现象。这种效果可以持续大约2.5分钟，表现为一种短时记忆。另外，我们还检测了视觉刺激是否可以提取出激光刺激写入的顺序信息，目前实验还没有明确的结果。我们尝试在视觉顺序刺激过程中光激活布罗卡斜带(diagonal band of Broca，HDB)来提高视觉顺序学习过程中皮层乙酰胆碱浓度，研究乙酰胆碱对于顺序学习与记忆的影响，发现训练时增加皮层乙酰胆碱释放，会使训练后检测到的顺序电活动变少，说明神经调质对顺序学习有调控作用。为了把Hebb的细胞集群理论推广至更大的范围，甚至包括随机空间位置的细胞群，我们建立了一套非直线顺序刺激实验系统，并已取得了一些初步数据证实研究的可行性。总结以上的结果，我们的实验结果支持了Hebb的关于感知记忆形成与提取的假说，并证明皮层的顺序电活动能够将顺序信息印刻在皮层的环路之中。