所有实验均根据Janelia机构动物护理和使用委员会批准的方法（协议12-84和15-126）和贝勒医学院（协议AN-7734）进行。

　　所有实验均在成年人（手术时期比产后66岁大）进行）GP5.17（参考文献11; n = 52小鼠，Janelia和Jackson Laboratories）或Poxr1 -Cre（参考文献22; n = 44只小鼠，杰克逊实验室，杰克逊实验室，实验者都不是盲目的实验者。动物被安置在Magee实验室卫星设施中的12小时黑暗/12小时光周期（下午9点的灯光下），温度（约21°C）和湿度（约30-60％）受控。所有外科手术均在深度异氟烷麻醉下进行。在局部施加局部麻醉药后，将头皮切除，并清洁头骨。然后将头骨平衡，并使用以下立体定向坐标标记颅骨的位置：1）3毫米直径海马窗口的中心：距Bregma的2.0毫米后部和2.0毫米中线的侧线；2）CA1病毒注射：距Bregma后部2.0毫米，距中线为1.9毫米，距Bregma的2.3毫米后部和2.2毫米中线侧线；3）内嗅皮层病毒注射：距Bregma后部4.7毫米，距中线3.5毫米，距Bregma后部4.7毫米，距中线3.8毫米；4）内嗅皮层光纤植入：距布雷格马后后4.7毫米，距中线4.4毫米；和5）内嗅皮层局部田间电位（LFP）记录：距Bregma后部4.7毫米，距中线3.5毫米。然后，对于除LFP记录以外的所有实验，在海马上方进行了3毫米直径的颅骨切开术。在反复灌溉的无菌盐水为0.9％的重复灌溉下，颅骨切开术中的皮质组织被缓慢吸出。一旦暴露了外部胶囊，将套管（直径为3毫米，高度为1.7毫米），底部的窗户（CS-3R，华纳仪器）插入并固定在头骨上。最后，使用牙齿丙烯酸（Ortho-Jet，Lang Dental）将定制的钛头杆连接到头骨上。

　　对于在EC3，Archt或TDTomato在CA1中表达的GCAMP6F和TDTOMATO表达的实验，在CA1中的GCAMP6F表达中，在POXR1 -CRE -CRE -CER MICE22（n = 44）中，使用同一病毒注射量使用上述均表明的POXR1 -CRE -CRE 22（n = 44）中进行海马窗户手术。值得注意的是，POXR1 -CRE小鼠系主要在内侧内侧皮层中表达CRE重组酶。对于病毒注射，我们首先进行了一个小（约0.5毫米）的颅骨切开术。This was followed by injecting a small volume of one of the following mixtures (all viruses produced by the Janelia Viral Vector Core; viral titres range between 1 and 7.5 × 1012): AAV1.Syn.GCaMP6f.WPRE.SV40 and AAVrg.Syn.Flex.ArchT–tdTomato.WPRE.SV40 into area CA1 (dorsoventral: 1,350 and1,000μm;aav1.syn.gcamp6f.wpre.sv40和aavrg.syn.flex.tdtomato.wpre.sv40进入面积CA1（背腹：1,350和1,000μm;1,000μm; 25 nl; aver sv40; sv40;aav1.syn.flex.gcamp6f.wpre.sv40和aav1.syn.flex.tdtomato.t2a.t2a.tdtomato.wpre.wpre.sv40进入内河皮质（背腹膜：2,100、1,800、1,800和1,500μm; 50 nl per pleps）。所有注射之后，等待时间为6分钟，高于最后一个注入深度300μm。注射系统包括拉动玻璃移液器（破损并倾斜至15-20μm（外径）； Drummond，Viretrol II毛细管微弹药器），用矿物油（Sigma）填充。将拟合的柱塞插入移液器中，并使用操纵器（Drummond，Nanoject II）置换了内容。柱塞的缩回用于将移液器加载给病毒。注射移液器用Sutter MP-285操纵器放置。对于光遗传学实验，将光纤（200μm的核心直径）长期植入45º角，进入同侧内肾上腺内肾上腺皮质（在50-100μm的深度为50-100μm）中，并使用牙科水泥（Calibra Dual Cure，Pearson牙科牙齿）附着在颅骨上。

　　线性轨道跑步机由天鹅绒织物（McMaster Carr）制成的皮带组成。腰带（长度为180厘米）是自行的，奖励是通过由电磁阀（Parker）控制的定制舔端口（Parker）传递的。使用连接到车轮轴之一的编码器来测量动物的速度。基于微处理器（ARDUINO）的行为控制系统与MATLAB图形用户界面连接，控制了阀，传感器和编码器。此外，使用MATLAB图形用户界面连接的单独的微处理器（Arduino）用于操作激光快门，以进行光遗传学扰动实验，并根据动物在皮带上的位置控制视觉刺激。使用PCIE-6343，X系列数据采集系统（National Instruments）和WaveSurfer软件（Janelia版本0.982）对行为数据进行监视和记录。

　　在光窗植入后的5-7天，将运行轮添加到家庭笼中，并将小鼠放在水限制下（每天1.5毫升）。在训练和记录课程中，为小鼠补充了额外的水，以确保每天摄入1.5毫升。在将动物与实验者熟悉的5-6天后，对小鼠进行了训练，可以在线性跑步机上固定3-5天。该训练是在动物的黑暗周期中进行的，在空白带（无感官提示）上训练小鼠，以在不同位置在单圈到圈的位置提供10％的蔗糖溶液奖励。

　　为了记录神经元活动并研究CA1表示的发展，因为小鼠学会了在新环境中导航，我们将动物暴露于两个不同的环境（“第1天”）。环境由一条富含三种不同的视觉和触觉提示的皮带组成（胶棒，魔术贴胶带贴片和白点），覆盖了皮带的整个长度12,16,17。奖励是在一个固定的奖励地点交付的。对于环境B，皮带没有任何本地提示，并且在两只眼前放置的双边视觉刺激（蓝光发射二极管，在10 Hz的闪烁500毫秒）在固定奖励位置之前提供了50厘米。单个录音会议持续了45至60分钟，每天进行一次录音。

　　所有CA2+成像记录均使用定制的两光子显微镜（Janelia Mimms Design）在黑暗中进行。GCAMP6F，如果表达，则通过Ti：Sapphire Laser（Chameleon Ultra II，相干）在920 nm（通常为40-70 mW）上激发TDTOMATO，并通过Nikon 16×，0.8-Numererical-perterture-pertrure目标进行成像。发射灯通过565 DCXR二科（Chroma）和531/46 nm（GCAMP通道，Semrock）或612/69 nm（TDTOMATO通道，Semrock）带通滤波器。它是由两个GAASP光电倍增管（11706p-40sel，hamamatsu）检测到的。使用Scanimage软件（R2015和R2018，Vidrio）以大约30 Hz获取图像（512×512像素）。

　　对于CA1锥体神经元Ca2+成像，根据somata中的Ca2+瞬变选择，选择了成像场（大小从280×280到380×380μm不等）。每天对一个视野进行成像。如果可能的话，在第0天和第1天（n = 14/18动物）成像相同的视野。

　　对于EC3轴突Ca2+成像，根据TDTomato通道中的纤维形态存在，选择了成像场（230×230μm的大小），并在视野中偶尔出现Ca2+瞬态。没有尝试每天定位相同的成像字段。

　　对于局部药理学实验，在使用异氟烷录制会议前约45分钟将动物短暂地麻醉。然后将海马窗口仔细刺穿（大约50–100μm宽的孔），附近的视野附近。此过程持续了大约5-10分钟。在-ap5实验的情况下，然后将孔覆盖有硅酮弹性体（Kwik -cast，WPI），并允许动物从麻醉中恢复约45分钟。然后，将动物放置在两光子显微镜下后，我们取下了Kwik-Cast插头，并用溶解在无菌盐水或单独使用无菌盐水中的-ap5（50或75μm）填充套管。阻止动物在最初的5-10分钟内奔跑，以允许该药物的初始扩散。在整个录制会议中，套管继续存在-ap5。在SNX-482实验的情况下，海马窗也被刺穿了。然后，我们使用与上述病毒注射的病毒注射相同的步骤，将溶解在无菌盐水或无菌盐水中的大约50 nL注射到无菌盐水或无菌盐水中的SNX-482（10μM）（单独溶于无菌盐水或无菌盐水的远端顶端树突远端）（注射深度的深度约为320μm）。随后，该孔被kwik-cast覆盖，并允许该动物恢复约45分钟。然后像往常一样进行两光量Ca2+成像。值得注意的是，标准实验与涉及局部药理学的实验之间的舔或跑步行为没有差异（扩展数据图2和3）。

　　为了优先操纵EC3活性，通过注射载有loxp-flank的Archt-tdomato有效载荷的AAVRG将aavrg注射到POXR1-CRE –CRE MICE的Ca1区域（见上文）22，哪些表达重新组合3 neurons的poxr1 – cre Mice（见上文）22，通过注射AAVRG来表达loxp-flank的ArchT25。在同一手术期间植入了海马窗口，并将含纤维的套圈插入到内嗅皮层中。套圈中包含200μm核，0.5个数字孔，多模纤维（FP200ERT，Thorlabs），并使用已发表的Techniques51构建。病毒注射后约21天，进行了两光片成像和光遗传学实验。使用光脉冲（最大持续时间为5 s，594 nm，40 Hz，正弦模式，mambo Laser，cobolt）激活ARCHT，该脉冲通过位于内嗅皮层的光纤传递。平均激光功率为5-10 MW（参考文献26；在空气中记录前每天测量，距光纤贴片电缆的尖端约0.5厘米）。作为对照，荧光蛋白TDTomato在Poxr1 -Cre小鼠中病毒表达。这些对照小鼠与ArchT组相同。

　　为了确认ARCHT激活对EC3活性的影响，我们在一组在EC3中表达ARCHT的小鼠（n = 4）的内嗅皮层中进行了LFP记录。玻璃电极（1.5–3.5MΩ）用0.9％盐水填充，并垂直安装在微型手持量（Luigs＆Neumann）上。使用音频放大器（Grass Technologies）监测LFP信号，而电极以约0.5 psi的压力缓慢地通过大脑前进。LFP记录位置在皮质表面以下约1.7毫米。达到这个深度后，我们删除了压力并开始记录。我们在没有ArchT激活的控制圈之间交替。在对照圈和圈圈的顺序排序中，没有随机分组。

　　用磷酸盐缓冲盐水（PBS）或Dulbecco的PBS对心铁灌注小鼠，然后是4％多聚甲醛溶液。提取的大脑在4％多聚甲醛中保持一整夜，然后冲洗两次并存储在PBS中。然后，使用荧光量安装介质制成了50μm厚的冠状冠状或矢状切片，并将其安装在载玻片上。所有组织学图像均在配备ZEN 3.1软件的Zeiss Zoom.V16显微镜上获取。使用立体定位小鼠脑Atlas52和ImageJ的线图功能（ImageJ版本2.0.0）分析组织学部分（扩展数据图4）。

　　为了提取CA1锥体神经元的体细胞CA2+信号，使用SIMA（版本1.3.2）53进行了运动校正，手动绘制了感兴趣的区域（ROI），以包括单个神经元（使用ImageJ版本2.0.0），并使用SIMA（版本1.3.2）再次提取时间（使用ImageJ版本2.0.0）和CA2+痕迹。为了提取轴突EC3 CA2+信号，使用了Suite2p（0.6.16）管道54的自动运动校正和ROI检测算法。对于两种记录类型，手动策划了输出，并删除了信号不足的ROI。本研究中只包括成功进行运动校正成功的数据集。然后使用MATLAB（版本2019a）编写的自定义功能对CA1和EC3活性进行进一步的分析。其中包括：1）转换为ΔF/F，该转换为（F -F0）/F0，其中F0是F直方图的模式；2）对于轴突Ca2+数据，使用Pearson的相关系数阈值为0.4-0.5，以识别可能源自相同的轴突/神经元的ROI（在扩展数据中说明的分步过程图6A – D）；组合了来自属于单个轴突的ROI的Ca2+信号，并计算出每个轴突的平均Ca2+信号，ROIS根据其大小加权（即像素数）；3）检测明显的Ca2+瞬变（即，瞬态大于噪声的三个标准偏差（即基线F值））。然后，我们仅使用那些记录时期（速度> 2 cm s -1），为每个CA1锥体细胞和EC3轴突的所有空间位置和圈圈产生Ca2+活性图。这些活动图是通过将皮带的长度（即180厘米）的长度划分为50个空间箱（每个3.6厘米）来产生的。对于每个空间箱，计算平均ΔF/F。然后，使用三点盒车对所有CA2+活动地图进行平滑，并出于显示目的 对齐使阀门的打开（即奖励输送地点）位于空间箱26中（图1-4和扩展数据图2，在环境a中记录的数据）或空间箱24（图5和图5和图5和扩展数据图7、9和11，在环境B中记录了环境B，或者在环境a和a和b中比较时。视觉刺激和奖励位置在所有数字中都以箭头或虚线标记。包括所有记录的圈，除了图1和图2中提供的数据外。4A，B和5D，E和扩展数据图。7b – f和9c – E（对EC3轴突的随机发射特性的分析），仅使用了1-50圈。

　　最初，许多CA1神经元在第0天或第1天的记录会话中突然获得了一个位置场。因此，我们首先确定每个CA1神经元一个潜在的位置场开始圈（“感应圈”）。A place field onset was defined as a lap with a spatial bin with significant Ca2+ activity (greater than three standard deviations of the noise) in the neuron’s eventual place field (defined as locations with contiguous activity >20% of peak mean Δf/f) in lap X, and the presence of spatial bins with significant Ca2+ activity in the neuron’s eventual place field in two out of the five following laps (lap X + 1 to lapX+6）。如果每个神经元拟合这些标准的一个以上的膝盖，我们选择了第一个标准，除非在记录期间的某个时刻某个时候消失了20圈。仅使用感应圈后的圈（即lap X）来确定神经元是否被视为位置细胞。CA1神经元是否表现出空间调制场的定义是由空间信息的数量定义的，其活性提供了有关线性轨道位置的活性（> 95％的洗牌空间信息值的置信区间> 95％的置信区间）及其可靠性（在感应圈后超过30％的圈量中的30％以上的活动中的显着活性）。对于每个神经元，如先前所述计算的空间信息SI：55：

　　其中PI是空间bin I的占用率，λi是平均平均活性水平（ΔF/F），而占用bin i，而λ是总平均活性水平（ΔF/f）。将该值与活动的100张混合物进行了比较（每次洗牌都是通过将荧光迹线移动至少500帧的圆形将荧光痕迹转移，然后将荧光痕迹分为六个块并将其命令分配的）。如果观察到的信息值超过了洗牌信息值的95％置信区间，则将其字段视为空间调节。该分析中未包括任何圈（“沉默的神经元”）的神经元。将场地宽度定量为3.6 cm的连续空间箱数，为此，平均ΔF/F超过了峰ΔF/f值的20％。我们的分析中只包括每个神经元的一个地方领域。

　　与CA2+成像数据分析中一样，通过将皮带的长度（即180 cm）划分为50个空间垃圾箱（每个3.6厘米）来生成跑步和舔行为图。然后，计算每个空间箱的舔速率（每秒舔）和平均速度（CM s -1）。

　　为了将轴突归类为与速度显着正相关或负相关，Pearson的相关系数（MATLAB函数CORR）是在平均ΔF/F Ca2+活性和小鼠速度之间计算的（使用每圈50个空间箱的映射）。

　　所有计算建模均在Igor 8.04中进行。使用持续时间为510 s的总共2,000个两国马尔可夫链使用扩展数据中矩阵中显示的过渡概率产生。这些链中的每一个都模拟了单个EC3神经元的持续点火活性，该状态0是不活跃的，状态1是活跃的。马尔可夫链是通过从1到1,000之间的均匀分布中随机采样数量产生的。在每个时间步骤中，如果采样数量小于或等于（P01·100），则从非活动性转变为活动。同样，如果随机采样数量小于或等于（p10·100），则从主动到非活动的链转换。如过渡概率所预期的那样（扩展数据图7J），这产生了指数分布的活性和非活动时间（τon和τoff）。例如，在一个时间步长（ΔT）中从非活动性到活动的链过渡的概率为p = p01·Δt，给出平均无效时间为τInactive=ΔT/p/p或1/p01（参考文献56）。将链条的五十五个步骤部分中的每一个平均和三分盒车平均平均。不使用每个链的最初100点，以允许适当的初始化。对于活动与位置图，使用动物的实际平均跑步速度计算每个空间箱中的平均活性。

　　除了使用静态或均匀过渡概率的这套链外，我们还使用了另外两个条件。在这些条件下，我们试图模拟两个链条的存在，一个链条纯粹是同质的，没有任何变化的过渡概率和第二个人群对环境敏感的过渡概率。我们使用了两个EC3数据来指导我们的操作。第一个是中位细胞 - 细胞相关性，第二个是峰活动的空间分布（扩展数据图7-9）。因此，对于环境A中使用的均匀轨道，我们在整个膝盖上均匀地改变了相同比例的链的过渡概率（扩展数据图8A）。对于这些条件，在100个时间步中的每个步骤中，P01在14个链中的1 s（10个时间步）中，P01的步骤从0.04增加到0.20，总计1,400个链条，调整了激活过渡概率。在其余600个链中，P01没有改变（均匀状态）。为了模拟非均匀环境，我们选择操纵P01增加40 cm的链数，以使其在光位置周围峰值活性的最终链分比较大约增加了三倍（扩展数据图9G）。为此，我们使用了与上述类似的过程，除了根据扩展数据9中的密度图增加了P01大约40 cm的链数。尽管仅此单独增加了中位细胞 - 细胞相关性，但也必须稍微增加所有链中的激活过渡概率（P01从0.04升至1 s的0.28），以接近数据中观察到的升高中位相关性。要比较奇数甚至圈相关之间的相关性，只有1个人口使用了000个链（但具有相同比例）来更准确地模拟实验条件。为了产生空间选择性和奇数相关性的非均匀分布，我们在适当位置周围大约100个链提高了P01（参见扩展数据图8和9）。

　　这些链用于预测突触后CA1神经元群体中的空间高原概率特征（扩展数据图8i – k）。为此，我们随机选择了2,000条链中的100个，并将其概括（这占总“投入”人群的5％）。我们选择了2,000个，因为这大约是CA1锥体神经元上lacosum-Moleculare突触的层的数量，而有效输入的5％似乎是合理的一部分。我们已经在2.5％到10％之间将该数字更改了，发现结果在5％至10％之间保持一致。接下来，简单地将馈电抑制作用模拟为所有2,000个链条的总和（即适当的分数缩放（即乘以0.05）），并且从100个“兴奋性EC3输入的总和”中减去了此波形。在大量的CA1神经元中，该过程重复了10,000次，以模仿突触后整合。最后，根据观察到的总CA1人群的比例设定了一个阈值，以在会议期间产生新的位置领域（20-25％）。计算出跨越阈值的“ CA1神经元”的一部分（我们的高原启动概率的代理）是根据30个空间垃圾箱中的阈值交叉数总数除以“神经元”的总数（10,000）使用动物的实际运行速度曲线或18 cm s -1的恒定速度的实际运行速度曲线，以确定每个BIN的恒定速度。

　　每个实验组的确切样本量（n）在图传奇或主文本中指示。没有使用统计方法来预先确定样本量，但是我们的样本量与以前出版物中报告的样本量相似，使用类似的行为任务5,6,28,57，并由可以用两光子显微镜在醒着中与两光子显微镜成像的活性神经元或轴突进行指导。在某些情况下，如文本或图形传说中所述，当假定数据分布（但未正式测试）时，使用两尾配对或未配对的t检验对数据进行分析。如果指示，使用MATLAB中的CORR函数计算了Pearson的相关系数。CORR函数使用学生的t分布计算了Pearson相关性的P值，以转换相关性。通过将同窝小鼠随机分配给实验组，将实验随机分配。数据分析没有对实验条件视而不见，而是自动分析，而无需考虑试验条件或实验组。除非在图标题中另有说明，否则数据显示为平均值±s.e.m。

　　有关研究设计的更多信息可在与本文有关的自然研究报告摘要中获得。