阿尔茨海默病小鼠模型中海马信息拓扑结构崩解

海马空间编码依赖于神经元群体之间的协调，然而网络拓扑如何组织这些群体之间的信息处理，以及这种组织在疾病中如何受损，仍然未知。我们将部分信息分解应用于年轻和衰老的野生型及5xFAD小鼠CA1钙成像数据，量化群体内与群体间的冗余与协同信息共享。在健康CA1中，群体间配对携带的联合空间信息多于群体内配对，且这一额外信息主要体现为协同，从而确立了网络拓扑作为空间编码组织原则的地位。在衰老的5xFAD CA1中，这种拓扑组织通过两条不同路径瓦解：随着模块化群体边界的消解，冗余失去了对拓扑的依赖；而在新奇探索过程中，协同失去了情境敏感性，其中衰老与5xFAD基因型重合之处的崩解最为显著。与此同时，这种功能衰退也伴随着功能连接拓扑效应：基因型-年龄交互作用导致模块度、加权聚类系数和小世界属性降低。社区层面的涌现进一步揭示，衰老过程中存在一种跨尺度的互补性转变，即趋向更高阶的整合，而这一转变又被基因型-年龄交互作用所逆转。我们将阿尔茨海默病中衰老的叠加效应界定为驱动小鼠海马神经元群体间信息处理和功能连接受损的因素。

海马空间编码依赖于神经元群组之间的协调，然而网络拓扑如何组织这些群组间的信息处理，以及这种组织在疾病中如何受损，仍然未知。我们将部分信息分解应用于年轻与老年野生型及5xFAD小鼠的CA1钙成像数据，量化群组内与群组间冗余与协同信息共享。在健康CA1中，群组间配对携带的联合空间信息多于群组内配对，且这一额外信息具有协同性质，确立了网络拓扑作为空间编码组织原则的作用。在老年5xFAD CA1中，这种拓扑组织通过两条不同途径崩解：随着模块化群组边界的瓦解，冗余性失去其对拓扑的依赖；而在新奇探索过程中，协同性失去其情境敏感性，且在衰老与5xFAD基因型同时作用之处，这种崩解最为显著。这种功能衰退还伴随着功能连接中的拓扑效应，其中基因型与年龄的交互作用导致模块化、加权聚类和小世界性降低。群落层面的涌现进一步揭示，衰老引发了向更高阶整合的跨尺度互补转变，而这一转变被基因型与年龄的交互作用所逆转。我们指出，阿尔茨海默病中衰老的叠加效应是驱动小鼠海马神经元群组间信息处理和功能连接紊乱的原因。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.14.744888v1?rss=1

🏷️ 阿尔茨海默病 海马CA1 空间编码 信息拓扑 群体神经元 功能连接