一段刚刚形成的记忆，如何随着时间推移逐渐转化为能够长期保存的远期记忆？这是学习与记忆领域长期关注的核心科学问题之一。经典的记忆系统巩固（systems consolidation）理论认为，新近形成的情景记忆高度依赖海马，而随着记忆逐渐成熟，其表征和提取越来越依赖分布于新皮层的神经网络。海马可能在学习早期对分散于皮层中的记忆信息建立“索引”，并通过此后反复发生的海马-皮层相互作用，促进皮层记忆网络的形成和稳定。

然而，从海马依赖向皮层依赖的转变究竟是如何实现的，至今仍缺乏完整的神经动力学解释。已有研究揭示了海马sharp-wave ripple（SWR）、睡眠纺锤波以及跨脑区神经振荡同步在记忆巩固中的重要作用，但从记忆编码到远期记忆形成，脑区之间的信息交流方式如何随时间改变，这些变化之间是否存在因果联系，仍是尚未解决的重要问题。

近日，复旦大学陆巍研究团队联合东南大学王桥教授团队在 Cell Reports 在线发表题为Hippocampal-cortical coupling dynamics drive system consolidation of remote memory的研究成果。研究人员在大鼠恐惧记忆模型中，对海马及多个皮层脑区进行了跨数周的纵向电生理记录，并结合闭环光遗传干预，描绘了远期记忆形成过程中海马-皮层网络交流方式的动态变化。研究还发现了一种新的跨脑区phase-amplitude shift（PAS，相位-幅度移动）现象，并提出其可能是海马主导网络向皮层主导网络转变过程中的重要神经动力学环节。

研究采用痕迹恐惧条件化范式，同时记录海马（HPC）、前额叶皮层（PFC）、前扣带皮层（ACC）和后顶叶皮层（PPC）的局部场电位及单神经元活动。在记忆编码过程中，海马fast-γ活动与PFC θ节律形成明显的跨脑区相位-幅度耦合（phase-amplitude coupling，PAC）。值得注意的是，这种耦合并非始终固定在θ周期的某一相位。随着学习推进，海马fast-γ功率峰值逐渐出现在PFC θ周期的更晚相位，作者将这一现象定义为PAS。单神经元分析进一步发现，一部分海马神经元受到PFC节律调控，其优选放电相位也随学习发生移动，而且PAS程度与动物的学习表现显著相关。

PAS不同于经典海马位置细胞的theta phase precession。后者描述单个神经元放电相对于局部θ节律的相位推进，而PAS反映的是两个脑区之间跨频率耦合关系本身随学习发生系统性的相位移动。这一发现提示，跨脑区信息交流除耦合强度之外，可能还存在一个重要的相位编码维度。

值得注意的是，编码阶段出现的PAS在之后的系统巩固过程中再次出现。在这一大鼠模型中，PAS约从学习后第4天开始重现，并延续至第21天左右，主要见于NREM睡眠中与海马SWR相关的时间窗口，同时伴随短暂的PFC spindle-related low-frequency events。巩固期PAS越显著，动物之后的远期记忆表现也越强。论文认为，这并不意味着PAS作为一种振荡状态连续维持数周，更可能是许多短暂的SWR/spindle相关协调事件在不同睡眠时段反复出现和累积的结果。

纵向记录还显示，PAS位于海马-皮层网络整体重构的一个关键过渡阶段。近期阶段首先出现HPC-cortical fast-γ coherence，此时海马具有较高的网络中心性，并呈现以HPC→cortex为主的时间方向关系。此后海马-皮层γ同步逐渐减弱，HPC-PFC PAS开始重新出现。随着PAS在后期减弱，PFC与ACC、PPC之间的低频同步逐渐增强。到远期记忆阶段，网络中心由海马转向PFC，时间方向关系也转变为PFC→ACC/PPC。整个过程由此呈现出一条连续的动力学序列：HPC-cortical fast-γ coherence → HPC-PFC PAS → PFC-cortical low-frequency coherence。这些事件并非相互独立。前一种耦合模式的减弱在时间上领先并预测后一种模式的出现，形成了一种连续的“接力式”转换。

为了判断这一动力学链条是否真正参与远期记忆形成，研究团队建立了基于实时跨脑区耦合检测的闭环光遗传干预系统。近期阶段破坏HPC-cortical γ coherence，会抑制随后PAS以及远期皮层间同步的形成，并损害远期记忆；在系统巩固阶段扰乱PFC低频节律的相位关系，可削弱PAS，并阻止网络中心由海马向PFC转变；而在后期干扰皮层间低频同步，同样损害远期记忆的稳定。由此，研究在长期纵向观察的基础上，进一步建立了不同阶段跨脑区耦合事件与远期记忆形成之间的序贯因果联系。

这项研究所关注的不再只是“哪些脑区参与近期和远期记忆”，而是不同脑区之间的信息交流方式如何随着记忆成熟不断改变。传统系统巩固理论强调海马依赖逐渐降低、皮层依赖逐渐增强，而PAS提供了一个可以进一步理解这一转换过程的动态生理变量。研究结果表明，记忆系统巩固不仅伴随参与脑区的变化，还涉及跨脑区神经活动在时间关系上的重新组织。

PAS背后的细胞和突触机制目前仍不清楚。它是否携带具体的记忆信息，与经典hippocampal replay中的神经元序列有何关系，以及类似的相位动态是否存在于其他类型的记忆和其他物种中，都是下一步值得回答的问题。这项工作为研究记忆从海马依赖逐渐转向皮层网络存储提供了一个新的神经动力学视角。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117810