Funkčná disociácia pozdĺž rostrocaudálnej osi hippocampu japonských prepelíc, ​​časť 1

Abstraktné

Cicavčí hipokampus (Hp) môže byť funkčne segregovaný pozdĺž svojej septotemporalaxie so zapojením dorzálneho hipokampu (dHp) do priestorovej pamäte a ventrálneho hipokampu (vHp) do stresových reakcií a emočného správania.

Septotemporálna os je dôležitou štruktúrou v ľudskom mozgu, ktorá riadi sluch, jazyk, pamäť a ďalšie funkcie tela. Pamäť je jednou z dôležitých schopností ľudského mozgu a úzko súvisí s naším životom. Aký je teda vzťah medzi septotemporálnou osou a pamäťou?

Výskum ukazuje, že septotemporálna os hrá veľmi dôležitú úlohu v procese pamäti. V procese formovania pamäte je septotemporálna os zodpovedná za spracovanie a ukladanie informácií, ako sú zvuky, slová a obrázky. Keď sa snažíme zapamätať si nejaké informácie, neuróny v septotemporálnej osi rýchlo uložia informácie do mozgu. Okrem toho septotemporálna os súvisí aj s emóciami a emóciami, čo nám môže pomôcť lepšie ukladať a získavať percepčné a emocionálne spomienky.

Navyše, ako ľudia starnú, septotemporálna os postupne degeneruje, čo tiež vedie k poklesu pamäte. Existuje však niekoľko spôsobov, ako môžeme chrániť septotemporálnu os a zlepšiť pamäť. Napríklad: viac cvičiť, udržiavať dobré spánkové návyky a pravidelný čas na prácu a odpočinok, udržiavať šťastný postoj, rozvíjať návyky čítania, venovať sa viac mysleniu a mentálnym cvičeniam atď.

Stručne povedané, medzi septotemporálnou osou a pamäťou je neoddeliteľný vzťah. Pochopenie tohto vzťahu môže lepšie chrániť náš mozog, zlepšiť našu pamäť a žiť šťastnejší a zdravší život. Je vidieť, že si musíme zlepšiť pamäť. Cistanche deserticola môže výrazne zlepšiť pamäť, pretože Cistanche deserticola je tradičný čínsky liečivý materiál s mnohými jedinečnými účinkami, z ktorých jedným je zlepšenie pamäte. Účinnosť mletého mäsa pochádza z rôznych aktívnych zložiek, ktoré obsahuje, vrátane kyselín, polysacharidov, flavonoidov atď. Tieto zložky môžu podporovať zdravie mozgu viacerými spôsobmi.

Kliknite na položku Know term Memory, ako sa zlepšiť

V tejto štúdii skúmame porovnateľnú funkčnú segregáciu v navrhovaných homológoch vo vtáčom mozgu. Pomocou prepelice japonskej (Coturnix Japonica) uvádzame, že bilaterálne lézie rostrálneho hipokampu (rHp) spôsobujú výrazné deficity v priestorovej diskriminácii v Y-bludisku (YMD). test pri šetrení výkonu počas kontextového podmieňovania strachu (CFC), porovnateľný s výsledkami lézií s homológnymi oblasťami u cicavcov.

Na rozdiel od toho, lézie kaudálneho hipokampu (cHp) nedokázali produkovať deficity CFC ani YMD, čo naznačuje, že na rozdiel od cicavcov môžu cHpan a rHp vtákov podporovať emocionálne správanie. Tieto pozorovania demonštrujú funkčnú segregáciu pozdĺž rostrokaudálnej osi vtáčej Hp, ktorá je čiastočne porovnateľná s rozdielmi pozorovanými pozdĺž hipokampálnej septotemporálnej osi cicavcov.

Úvod

Hipokampus (Hp) je štruktúra rozhodujúca pre mnoho foriem pamäte a priestorovej navigácie naprieč niekoľkými druhmi. Vzhľadom na množstvo výpočtov, ktoré musí táto štruktúra dokončiť, aby slúžila týmto komplexným kognitívnym funkciám, nie je prekvapujúce, že Hp nie je jednotnou štruktúrou, ale je segregovaná do viacerých funkčne odlišných podoblastí.

Jeden dôležitý funkčný rozdiel je pozdĺž dorzoventrálnej osi, nazývanej tiež septotemporálna alebo "dlhá" os. Dôkazy o funkčných rozdieloch pozdĺž tejto osi boli zaznamenané od prvých štúdií skúmajúcich behaviorálne účinky lézií Hp [1–3] a mnohé štúdie potvrdili a rozšírili tieto pozorovania (prehľad v [4]). Zatiaľ čo presná povaha funkčných domén v rámci Hp zostáva témou diskusie [4–6], existuje konsenzus, že napríklad dorzálny Hp (dHp) je kritický pre priestorovú pamäť v malých prostrediach [7, 8]. ventrálna oblasť (vHp) je kritickejšia pre emocionálne správanie a stresové reakcie vrátane kontextového strachu [9–12].

Jedným zo spôsobov, ako zvážiť túto disociáciu, je rozdiel v rozlíšení. Lézie dHp vážne zhoršujú výkon úloh, ktoré si vyžadujú zapamätanie si presných priestorových umiestnení odmien alebo predmetov vo vysokom rozlíšení, ako je nájdenie ramien s návnadou v bludisku s radiálnymi ramenami [13–15] alebo umiestnenie skrytej plošiny vo vodnom bludisku. [7, 8], alebo rozpoznávanie a priblíženie sa k objektu, ktorý sa nachádza v novej priestorovej polohe [16]. Naopak, lézie vHp neovplyvňujú toto správanie. Naproti tomu úlohy, ktoré vyžadujú spárovanie aneventu s kontextom vo všeobecných pojmoch, ako je kontextové podmieňovanie strachu (CFC), sú ovplyvnené predtréningovými léziami na vHp [17, 18] a nie na dHp [19–21].

Vtáčí Hp je navrhovaným homológom cicavčieho Hp z mnohých dôvodov vrátane podobností vo vývoji, konektivite a neurotransmiteroch a kvôli jeho úlohe v priestorovom poznaní (prehľad pozri [22–25]). Podobne ako funkčné gradienty pozorované pozdĺž dorzoventrálnej osi u cicavcov, niekoľko štúdií navrhuje porovnateľný funkčný gradient pozdĺž rostrokaudálnej osi vtáčej Hp. Štúdie konektivity [26], génovej expresie[27, 28] a charakteristík miesta [29] naznačujú podobnosti medzi rostrálnym pólom vtáčieho Hp (rHp) a dorzálnym pólom cicavčieho Hp (prehľad pozri [30] ). Čo zostáva neznáme, je, či je kaudálny pól vtáčieho Hp (cHp) funkčne porovnateľný s ventrálnym pólom cicavčieho Hp, a ak áno, či existuje funkčná disociácia medzi rostrálnym a kaudálnym pólom.

Aby sa to vyriešilo, skupiny japonských prepelíc (Coturnix Japonica) podstúpili selektívne lézie buď rostrálneho alebo kaudálneho pólu Hp. Subjekty sa potom testovali pomocou úlohy priestorovej diskriminácie v Y-bludisku (YMD), ako aj pomocou CFC, pretože je známe, že tieto typy informácií zdaňujú póly cicavčieho Hp odlišne.

Materiály a metódy

Predmety

V tomto experimente sa použilo 27 dospelých samíc prepelice japonskej (Spring Creek Quail Farms, Saint Ann's, ON), vo veku približne 3 mesiacov. Na každú prepelicu sa v čase príchodu umiestnili plastové pásky na nohy na identifikáciu. Prepelice boli umiestnené v skupinách s minimálnou podlahovou plochou 400 cm2 na vtáka v ohradách s rozmermi 213 cm x 305 cm so svetelným cyklom 12:12 a udržiavanými pri 20–25 °C a 45–75 % vlhkosti. Podstielka pozostávala z podstielky Teklad Aspen s Teklad Tek-fresh poskytnutým ako materiál na hniezdenie.

Zvieratá mali ad-libo prístup k vode Mazuri pre exotické vtáky na štart a Mazuri Game bird Breeder. Boli poskytnuté kože vo forme prevrátených plastových skladovacích kontajnerov s vyrezanými vstupmi a podnosy s maliarskymi valčekmi naplnené pieskom boli poskytnuté na pieskovanie. Pred behaviorálnym testovaním sa so všetkými zvieratami zaobchádzalo 15 minút/deň aspoň 7 dní. Všetky postupy boli schválené výborom pre starostlivosť o zvieratá Wilfrid Laurier University podľa pokynov Kanadskej rady pre starostlivosť o zvieratá.

Chirurgia

Všetky operácie boli vykonané pred akýmkoľvek behaviorálnym testovaním. Každá skupina s léziami pozostávala z 9 subjektov (9 rHp, 9 cHp, 9 Sham). Chirurgické postupy boli modifikované od tých, ktoré navrhli Damphousse a kolegovia [31]. Prepelica bola anestetizovaná izofluránom pomocou prístroja SomnoSuiteanesthesia (Kent Scientific, Torrington, CT) a umiestnená do stereotaxického prístroja (Kopf Instruments, Tujunga, CA).

Akonáhle bola hlava zaistená pomocou ušných tyčí a nosového kužeľa, perie bolo odstránené a oblasť bola pripravená pomocou antibakteriálneho čistiaceho prostriedku (Phenrex1), 70% izopropylalkoholu a roztoku chlórhexidín glukonátu (Baxedin1). Po subkutánnej injekcii lidokaínu a epinefrínu (Bimeda, Cambridge, ON) pozdĺž strednej čiary lebky sa urobil stredný rez, pokožka hlavy sa stiahla a na mieste lézie sa urobila kraniotómia. Hp bol odstránený aspiráciou podľa súradníc stanovených pomocou publikovaného atlasu mozgu prepelíc [32].

Súradnice pre lézie sa určili vzhľadom na miesto, kde sa parietookcipitálny steh pretína so strednou čiarou. V prípade lézií rHp boli aspirácie 1 mm až 5 mm pred bregmou, 1,5 mm na oboch stranách stredovej čiary a 3 mm hlboko (obr. 1). Lézie na cHp boli 1 mm pred bregmou, 3 mm dozadu, 1,5 mm na oboch stranách stredovej čiary a 3 mm hlboké (obr. 2). Kraniotómie pre simulované zvieratá sa uskutočňovali na súradniciach pre rHp lézie.

Kraniotómie sa zabalili pomocou hemostatickej špongie, uzavreli sa kostným voskom a koža sa zošila. Po zotavení na vyhrievacej podložke a opätovnom získaní mobility boli prepelice umiestnené do jednotlivých závesných klietok pre holuby v oddelenej miestnosti na zotavenie, aby sa zotavili počas 1 týždňa, pričom sa podrobili antibiotickej a analgetickej liečbe. Prepelica zostala v týchto klietkach po zvyšok experimentu.

Tu opísané experimenty sa uskutočnili na 2 oddelených dávkach prepelíc. V rámci každej skupiny prepelíc boli všetky zvieratá testované v ten istý deň v náhodnom poradí aspoň 2 hodiny po začiatku svetelného cyklu. Pred začatím každého dňa experimentu boli subjekty vybraté zo svojich klietok v zotavovacej miestnosti a umiestnené do individuálnych klietok v škatuli na topánky na stojane bez jedla, ale s ad-libo prístupom k vode. Každá klietka bola pokrytá plášťom a subjekty boli ponechané nerušené počas 1 hodiny. Subjekty boli transportované individuálne v ich krytých klietkach do testovacej miestnosti.

V prvej dávke boli vtáky testované v YMD bezprostredne po týždennom období zotavenia (tj 8. deň po chirurgickom zákroku). Po 4 dňoch YMD (tj 8. až 11. deň po chirurgickom zákroku) boli prepelice testované v CFC, čo sa uskutočnilo v jeden deň (tj deň 12), po ktorom nasledoval vzdialený test nasledujúci deň (13. deň). V druhej dávke prepelíc bolo poradie tréningu obrátené tak, že CFC bol vyškolený ako prvý. V oboch dávkach boli prepelice anestetizované a ich mozgy boli odobraté na 14. deň po chirurgickom zákroku.

Kontextové podmieňovanie strachu (CFC)

Tento experiment pozostával z vystavenia dvom vizuálne odlišným arénam v dvoch rôznych miestnostiach obsahujúcich jedinečné lokálne a distálne podnety, označované ako Kontext A a Kontext B (pozri obr. 2A). Kontext A pozostával z kruhovej arény s priemerom 90 cm so 45 cm vysokými stenami. z bielej vlnitej plastovej fólie s podlahou z rovnakého materiálu pokrytou mäsiarskym papierom. Kontext B pozostával zo štvorcovej arény s 90 cm stranami a 45 cm vysokými stenami vyrobenými z maľovanej preglejky, s podlahou z čiernych vlasových buniek akrylonitril-butadién-styrén (ABS). Správanie sa monitorovalo pomocou hornej webovej kamery a sledovanie sa uskutočňovalo v reálnom čase pomocou ANY-bludisko (Stoelting, Wood Dale, IL).

Procedúra CFC pozostávala zo štyroch fáz: návyk, tréning, test a test na diaľku. Pred začiatkom každého dňa experimentu boli subjekty vybraté z klietok v zotavovacej miestnosti a umiestnené do individuálnych klietok v krabici na topánky na stojane bez jedla, ale s reklamou. - voľný prístup k vode. Každá klietka bola pokrytá plášťom a subjekty boli ponechané nerušené počas 1 hodiny. Subjekty boli transportované individuálne v ich krytých klietkach do testovacej miestnosti. Zvyk, tréning a test sa uskutočnili v ten istý experimentálny deň.

Počas habituácie bol subjekt umiestnený do kontextu A a nechal sa voľne skúmať 5 minút. Subjekt bol okamžite odstránený a rovnaký postup sa použil v kontexte B s 1 minútovým intervalom medzi pokusmi (ITI). Subjekt bol potom umiestnený späť do krytej klietky v krabici od topánok a ponechaný nerušený počas 15 minút. Počas tréningu bol subjekt opäť vystavený kontextu A po dobu 5 minút, 1 minúta ITI, a potom bol umiestnený do kontextu B. Po 3 minútach v kontexte B bol na 3 sekundy dodaný sluchový stimul (1000 Hz, 95 dB). nasleduje 2 minúty prieskumu. Kontext, v ktorom bol stimul prezentovaný, bol vyvážený medzi subjektmi.

Subjekt bol potom opäť umiestnený späť do krytej klietky v krabici od topánok a ponechaný nerušený počas 15 minút. Počas testu sa postupy zhodovali s postupmi pri habituácii s 5 minútami v kontexte A, po ktorých nasledovalo 5 minút v kontexte B. Po každej fáze sa aréna utrela 70 % etanolom, aby sa eliminovali akékoľvek pachové podnety. Nasledujúci deň dostali subjekty test na diaľku. Počas testu na diaľku sa postupy opäť zhodovali s postupmi, ktoré sa použili počas privykania, s 5 min. kontextu A, 1 min. ITI a 5 min. v kontexte B.

Prepelice sa môžu považovať za mrazivé, ak majú charakteristickú polohu prikrčenú s a) úplným ohnutím nôh a tela v kontakte s podlahou alebo b) čiastočným ohnutím nôh, širokým oddelením medzi chodidlami/nohami a hrudnou oblasťou v tesnom kontakte s jednou zo stien, so široko otvorenými očami a zrýchleným dýchaním. Takéto držanie tela spojené s absenciou iného pozorovateľného správania sa opakovane používa na charakterizáciu mrazivého správania u holubov [33–36].

Diskriminácia v Y-bludisku (YMD)

Protokol YMD, ktorý sa tu používa, bol upravený z predchádzajúcej publikácie testujúcej prepelice japonské[37]. Stručne povedané, ramená bludiska Y merali 50 x 17 x 45 cm (D x Š x V) a boli skonštruované z číreho akrylu, čo umožnilo subjektom ľahko vidieť zreteľné vizuálne podnety prítomné na všetkých štyroch stenách miestnosti. V dvoch prieskumných ramenách boli nainštalované štvorcové tyčové styrénové trakty s odnímateľnými nepriehľadnými akrylovými gilotínovými dverami. Podlaha bola skonštruovaná z čierneho vlasového akrylonitril-butadién-styrénu (ABS) a pokrytá drevenými hoblinami. Správanie sa monitorovalo pomocou hornej webovej kamery a sledovanie sa uskutočňovalo pomocou AKÉHOKOĽVEK bludiska (Stoelting, Wood Dale, IL).

Prepelica podstúpila tri po sebe nasledujúce dni 10-minútových privykacích sedení, počas ktorých mali prístup do všetkých ramien bludiska. Počas testovania vzorky sa vtákom poskytlo 5 minút skúmania s jedným ramenom bludiska blokovaným gilotínovými dverami. Vtáky sa potom odstránili na 1 minútu, počas tejto doby sa odstránili dvierka a podstielka v labyrinte sa nahradila, aby sa odstránili náznaky. Vtáky boli potom vrátené do labyrintu na 5-minútový výberový pokus, v ktorom boli obe ramená otvorené. Ktoré rameno bolo zablokované počas testovania vzorky, bolo vyvážené medzi subjektmi. Všimnite si, že v tejto úlohe spontánneho rozpoznávania sa v bludisku neposkytuje žiadna odmena.

For more information:1950477648nn@gmail.com