可変クロックは、内部生成された海馬配列の根底にあります

人間は、さまざまな程度の特異性を備えた記憶を保存および回収する能力があり、補強学習の最近の進歩は、過去の経験がさまざまなレベルの時間的抽象化で表されている場合、学習に対する利点を特定しています。この柔軟性が脳にどのように実装されるかは不明のままです。雄のラット海馬集団の時間組織を分析し、一時的に柔軟な表現の潜在的な基質を特定しました。運動中と、鋭い波リップル（SWR）として知られる記憶関連の集団イベントの両方で活動を調べました。SWR中のスパイクは、移動関連の人口イベント中にスパイクよりもイベントからイベントへの変動性が高いリズミカルに組織化されていることがわかりました。クラスターレスメソッドを使用したデコード分析はさらに、同様の空間体験を複数のSWRで再生できることを示しています。そのたびに、周期性が対数正規分布からサンプリングされる異なるリズミカルな構造を使用します。この変動は、環境がより馴染みのあるSWR率の低下にもかかわらず、経験とともに増加します。海馬スパイクの時間組織の変動性は、さまざまな程度の特異性で経験を保存するためのメカニズムを提供すると仮定します。たとえば、拡張イベント全体の記憶から始めて、特定のエピソードにズームインできます。この柔軟性をサポートする神経メカニズムは理解されていません。ここでは、メモリリプレイの時代をマークし、メモリストレージにとって重要である海馬の鋭い波の波紋が、さまざまなレベルの詳細で記憶の保管をサポートするのに適した非常に可変的な時間構造を持っていることを示しています。

Humans have the ability to store and retrieve memories with various degrees of specificity, and recent advances in reinforcement learning have identified benefits to learning when past experience is represented at different levels of temporal abstraction. How this flexibility might be implemented in the brain remains unclear. We analyzed the temporal organization of male rat hippocampal population spiking to identify potential substrates for temporally flexible representations. We examined activity both during locomotion and during memory-associated population events known as sharp-wave ripples (SWRs). We found that spiking during SWRs is rhythmically organized with higher event-to-event variability than spiking during locomotion-associated population events. Decoding analyses using clusterless methods further indicate that a similar spatial experience can be replayed in multiple SWRs, each time with a different rhythmic structure whose periodicity is sampled from a log-normal distribution. This variability increases with experience despite the decline in SWR rates that occurs as environments become more familiar. We hypothesize that the variability in temporal organization of hippocampal spiking provides a mechanism for storing experiences with various degrees of specificity.SIGNIFICANCE STATEMENT One of the most remarkable properties of memory is its flexibility: the brain can retrieve stored representations at varying levels of detail where, for example, we can begin with a memory of an entire extended event and then zoom in on a particular episode. The neural mechanisms that support this flexibility are not understood. Here we show that hippocampal sharp-wave ripples, which mark the times of memory replay and are important for memory storage, have a highly variable temporal structure that is well suited to support the storage of memories at different levels of detail.