Glukokortikoidné zlepšenie rozpoznávacej pamäte prostredníctvom bazolaterálnej amygdaly riadenej facilitácie interakcií prelimbickej kôry

pre viac informácií:{0}}

Areg Barsegyana, b, Gabriele Mironea, b, Giacomo Ronzonia, b, Chunan Guoa, b, Qi Songa, b, Daan van Kuppevelda, b, Evelien HS Schuta, b, Piray Atsaka, b, Selina Teurlingsa, b, James L. McGaughc,d,1, Dirk Schuberta,b,

a Benno Roozendaala,b,1

aKatedra kognitívnej neurovedy, Radboud University Medical Center, 6500 HB Nijmegen, Holandsko; bonders Institute for Brain, Cognition and Behaviour, Radboud University, 6525 EN Nijmegen, Holandsko; centrum pre neurobiológiu učenia aPamäť, University of California, Irvine, CA 92697-3800; a Katedra neurobiológie a správania, University of California, Irvine, CA 92697-3800

Prispel James L. McGaugh, 15. február 2019 (odoslané na posúdenie 28. januára 2019; recenziu vypracovali Ivan Izquierdo a Barry Setlow)

Rozsiahle dôkazy naznačujú, že bazolaterálna amygdala (BLA) interaguje s inými oblasťami mozgu pri sprostredkovaní účinkov stresového hormónu a emočného vzrušenia naPamäťkonsolidácia. Štúdie aktivácie mozgu ukázali, že vzrušujúce podmienky vedú k aktivácii rozsiahlych neurónových sietí a niekoľkých funkčných spojení medzi oblasťami mozgu mimo BLA. Či takéto distálne interakcie naPamäťkonsolidácia závisí aj od aktivity BLA, zatiaľ nie je známa. U samcov potkanov Sprague-Dawley sme skúmali, či aktivita BLA umožňuje interakcie prelimbickej kôry (PrL) s predným ostrovným kortexom (at) a dorzálnym hipokampom (HPC) pri regulácii účinkov glukokortikoidov na rôzne zložky rozpoznávania objektov.Pamäť. Agonista glukokortikoidového receptora (GR) RU 28362 bol podaný do PrL, ale nie do infralimbickej kôry, ihneď po trénovaní rozpoznávania predmetov vylepšenom o 24-hodinuPamäťidentity a polohy objektu prostredníctvom funkčných interakcií s at a DHCP. Dôležité je, že inaktivácia BLA po tréningu noradrenergným antagonistom propranololom zrušila účinok podávania agonistu GR do PrL naPamäťzlepšenie identity a umiestnenia predmetu. Inaktivácia BLA propranololom tiež blokovala účinok podávania agonistu GR do PrL na vyvolanie zmien v neuronálnej aktivite v at a dHPC počas obdobia konsolidácie po učení, ako aj na štrukturálne zmeny v morfológii chrbtice hodnotené o 24 hodín neskôr. Tieto zistenia poskytujú dôkaz, že noradrenergná aktivita BLA umožňuje funkčné interakcie medzi PrL a aIC a dHPC pri regulácii účinkov stresového hormónu a emočného vzrušenia naPamäť.

Kliknite naVýhody a vedľajšie účinky Cistanche a Cistanche na pamäť

Stresové a emocionálne zážitky aktivujú hormonálne a mozgové systémy, ktoré vytvárajú silné spomienky (1, 2). Rozsiahle dôkazy naznačujú, že noradrenergná aktivácia bazolaterálnej amygdaly (BLA), vyvolaná emocionálnym vzrušením, sa zásadne podieľa na posilňovaní konsolidácie dlhodobýchPamäť(2). Uviedli sme rozsiahle dôkazy naznačujúce, že noradrenergná aktivácia BLA tiež hrá rozhodujúcu úlohu pri umožňovaní zosilnenia účinkov adrenálnych stresových hormónov, to znamená epinefrínu a glukokortikoidov, naPamäťkonsolidácia (3–5). Mnohé predchádzajúce štúdie skúmali, ako takáto aktivácia BLA zvyšuje konsolidáciuPamäťovplyvňovaním neurálnej plasticity a procesov ukladania informácií v špecifických cieľových oblastiach, ako je hipokampus (2, 6–10). Hromadné dôkazy zo štúdií o aktivácii mozgu naznačujú, že vzrušujúce podmienky zvyšujú aktiváciu rozsiahlych neurónových sietí (11–13) a tiež ovplyvňujú početné funkčné interakcie medzi oblasťami mozgu mimo amygdaly (14, 15). Nie je však známe, či je aktivita BLA potrebná na reguláciu účinkov emočného vzrušenia na funkčné interakcie medzi takými distálnymi oblasťami mozgu.

Skúmali sme, či noradrenergná aktivita BLA umožňuje funkčné interakcie medzi mediálnym prefrontálnym kortexom (mPFC) a predným ostrovným kortexom (aIC) a dorzálnym hipokampom (dHPC) pri sprostredkovaní zlepšenia rozpoznávania glukokortikoidného hormónuPamäťpre objekty a ich umiestnenie. Predchádzajúce zistenia naznačujú, že mPFC prispieva kPamäťprostredníctvom kognitívnej alebo strategickej kontroly nadPamäťprocesy v iných oblastiach mozgu (16, 17) a že aIC je zapojený do pamäte pre identitu objektu (18). Funkčné interakcie medzi mPFC a aIC môžu nastať, keď sa zistia emocionálne významné informácie, vrátane nových objektov (19, 20). Predchádzajúce zistenia tiež naznačujú, že dHPC sa podieľa na spájaní objektu s jeho kontextom alebo miestom (21–23) a že spracovanie kontextových informácií zahŕňa funkčný krížový rozhovor medzi mPFC a dHPC (24–26). Dôležité je, že mPFC (27), aIC (28) a dHPC (29) dostávajú silné vstupy z BLA. Ukázali sme, že agonista glukokortikoidného receptora (GR) podávaný do prelimbickej kôry (PrL), ale nie do infralimbickej kôry (IL) mPFC po skúsenosti s tréningom rozpoznávania objektov, zlepšuje konsolidáciu pamäte identity a polohy objektu prostredníctvom funkčný cross-talk s aIC a dHPC, v danom poradí. Najdôležitejšie je, že ukazujeme, že noradrenergná aktivita BLA riadi funkčné interakcie medzi týmito distálnymi oblasťami mozgu. Tieto zistenia naznačujú, že BLA ovplyvňuje rozsiahle mozgové siete

Význam

Je známe, že stresové hormóny uľahčujúPamäťemocionálne vzrušujúcich zážitkov, efekt, ktorý je sprostredkovaný bazolaterálnou amygdalou (BLA) a jej interakciou s inými oblasťami mozgu. Štúdie aktivácie mozgu tiež naznačujú, že emocionálne vzrušenie aktivuje niekoľko funkčných spojení nad rámec BLA. Je však veľkou neznámou, či aktivita BLA ovplyvňuje tieto spojenia. Tu uvádzame, že aktivita BLA umožňuje funkčné interakcie medzi prelimbickým kortexom, predným ostrovným kortexom a dorzálnym hipokampom pri regulácii účinkov glukokortikoidného hormónu na rozpoznávaniePamäť. Tieto zistenia zvyšujú naše pochopenie toho, ako aktivita BLA ovplyvňuje emocionálnePamäťv rámci veľkých mozgových sietí.v regulácii stresového hormónu a vplyvu emočného vzrušenia na pamäť (13).

Výsledky

aktivity GR s posttréningovými infúziami antagonistu GR, RU 38486 (3 alebo 10 ng v 0,5 μl) zhoršujePamäťtoho školenia. Aby sa určilo, či si zvieratá pamätajú identitu objektu (pamäť na rozpoznávanie objektov, ORM), niektorým potkanom sa podrobil 24-hodinový retenčný test, v ktorom bol jeden objekt známy a druhý nový. Tento protokol je znázornený na obr. 1A. Na určenie, či zvieratá vykazujú aPamäťna umiestnenie objektu (pamäť na umiestnenie objektu, OLM) sa ďalším potkanom podrobil 24-h retenčný test, v ktorom boli oba objekty známe, ale jeden bol umiestnený na novom mieste (obr. 1E).

Úloha ORM. Podanie GR agonistu do PrL ihneď po 3-minútovej tréningovej skúške vylepšenej 24-hPamäťpre identitu objektu (jednosmerná ANOVA pre index diskriminácie: F2,33=10.02, P=0.0004). Ako je znázornené na obr. 1B, kontrolné potkany liečené vehikulom nevykazovali 24-h retenciu objektu (jednovzorkový t test: t11=0.40, P=0.69) a obe dávky GR agonistu významne zvýšili retenciu (3 ng: P < 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" vehikulum).="" naopak,="" infúzie="" gr="" agonistu="" podávané="" do="" il="" neovplyvnili="" 24-h="" retenciu="" (f2,33="0.25," p="0.78;" obr.="" 1c).="" ako="" je="" znázornené="" na="" obr.="" 1d,="" podávanie="" antagonistu="" gr="" do="" prl="" po="" 10-minútovom="" tréningu="" výrazne="" zhoršilo="">Pamäťpre identitu objektu (F2,32=13.14, P < 0.0001).="" potkany="" liečené="" vehikulom="" vykazovali="" významnú="" retenciu="" (t12="12.08," p="">< 0,0001)="" a="" obe="" dávky="" antagonistu="" gr="" zhoršili="" retenčnú="" výkonnosť="" (3="" a="" 10="" ng:="" p="">< 0,01).="" liečebné="" skupiny="" sa="" nelíšili="" v="" celkovom="" čase="" skúmania="" dvoch="" objektov="" počas="" tréningu="" alebo="" 24-h="" retenčného="" testu="" (príloha="" si,="" obr.="">

Úloha OLM. Podávanie GR agonistu do PrL tiež zvýšilo 24-hPamäťpre umiestnenie objektu (F2,28=9.69, P=0.0006). Ako je znázornené na obr. 1F, kontrolné potkany ošetrené vehikulom neexprimovali signifikantnePamäťz {{0}}min tréningového pokusu (jednovzorkový t test: t10=−0.80, P=0.44) a obe dávky agonista GR zvýšil retenciu (3 a 10 ng: P < 0,01).="" podávanie="" gr="" agonistu="" do="" il="" neovplyvnilo="" 24-h="" retenciu="" (f2,30="0.17," p="0.84;" obr.="" 1g).="" ako="" je="" znázornené="" na="" obr.="" 1h,="" antagonista="" gr="" podaný="" do="" prl="" po="" 10-minútovom="" tréningu="" výrazne="">Pamäťpre umiestnenie objektu (F2,32=4.30, P=0.02). Potkany liečené vehikulom vykazovali významnú 24-h retenciu (t12= 4,57, P=0,0006) a vyššia dávka antagonistu GR zhoršila retenciu (10 ng: P < 0,01).="" liečebné="" skupiny="" sa="" nelíšili="" v="" celkovom="" čase="" skúmania="" dvoch="" objektov="" počas="" tréningu="" alebo="" 24-h="" retenčného="" testu="" (príloha="" si,="" obr.="" s2).="" tieto="" zistenia="" teda="" naznačujú,="" že="" podávanie="" agonistu="" gr="" do="" prl,="" ale="" nie="" do="" il,="" napriek="" podobným="" hladinám="" expresie="" gr="" (obr.="" 1j),="" zvyšuje="" konsolidáciu="" pamäte="" ako="" „čo“="" (identita="" objektu),="" tak="" aj="" „kde“="" (umiestnenie="" objektu)="" komponenty="" pamäte="" rozpoznávania="">

PrL interakcie s aIC pri regulácii GR agonistických účinkov na ORM.Skúmali sme interakcie medzi PrL a aIC pri sprostredkovaní účinkov agonistu GR naPamäťv úlohách ORM a OLM. PrL, ale nie IL, posiela priame anatomické projekcie do aIC (31) a aIC sa podieľa na pamäti pre identitu, ale nie umiestnenie objektu (22, 23). Skúmali sme, či funkčná blokáda aIC inhibíciou fosforylovanej extracelulárnej signálom regulovanej kinázy 1/2 (pERK1/2), signálnej kaskády, ktorá sa kriticky podieľa na neuronálnej aktivite a synaptickej plasticite (32), bráni účinku intra-PrL GR agonistu správa naPamäťzlepšenie úloh ORM aj OLM. Ako je znázornené na obr. 2A, podávanie GR agonistu po tréningu (3 alebo 10 ng v 0,5 μl) do ľavej PrL (pozri prílohu SI, obr. S3A pre miesta infúzie) zlepšilo 24-h pamäte pre identitu objektu v úlohe ORM (3 ng:P < 0.05;="" 10="" ng:="" p="">< {{22}="" }.01).="" inhibítor="" mek="" pd98059="" (50="" ng="" v="" 0,5="" μl)="" podaný="" do="" ipsilaterálneho="" aic="" po="" tréningu="" blokoval="" účinok="" gr="" agonistu="" na="" zlepšenie="" pamäti="" pre="" identitu="" objektu="" (3="" ng:="" p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01).="" naopak,="" funkčná="" blokáda="" aic="" touto="" dávkou="" inhibítora="" mek="" nezabránila="" modulačnému="" účinku="" podávania="" gr="" agonistu="" do="" prl="">Pamäťpre umiestnenie objektu v úlohe OLM. Ako je znázornené na obr. 2B, inhibítor MEK

podávanie do samotného aIC zlepšilo 24-h uchovanie

Obr. 1. Posttréningové podávanie GR agonistu a GR antagonistu do PrL, ale nie IL moduluje ORM a OLM. (A) Experimentálny návrh úlohy ORM (príloha SI, doplnkové metódy). (B) Agonista GR RU 28362 (3 alebo 1 0 ng v 0,5 μl) podaný do PrL po 3-minútovom tréningovom pokuse vylepšenom 24-h ORM . Údaje sú prezentované ako rozlišovací index (priemer ± SEM; pozri metódy). n=11 – 13 potkanov/skupina. (C) Žiadny účinok podávania agonistu GR do IL po {{10}}minútovej tréningovej skúške na 24-h ORM. n=12 potkanov/skupina. (D) Antagonista GR RU 38486 (3 alebo 10 ng v 0,5 μl) bol podaný do PrL po 10-minútovom tréningovom pokuse so zhoršenou 24-h ORM. n=10 – 13 potkanov/skupina. (E) Experimentálny návrh úlohy OLM. (F) Agonista GR podávaný do PrL po 3-minútovom tréningovom pokuse zvýšil 24-h OLM. n=9 – 11 potkanov/skupina. (G) Žiadny účinok podávania agonistu GR do IL po 3-minútovom tréningovom pokuse na 24-h OLM. n=10 – 12 potkanov/skupina. (H) Antagonista GR bol podaný do PrL po 10-minútovej tréningovej skúške narušenej 24-h OLM. n=11 – 13 potkanov/skupina. *P < 0,05;="" **p="">< 0,01.="" (i)="" miesta="" infúzie="" v="" prl="" (plné="" krúžky)="" a="" il="" (prázdne="" krúžky)="" potkanov="" zahrnutých="" na="" obr.="" 1="" b="" a="" c.="" (j)="" fluorescenčná="" fotomikrografia="" ukazujúca="" podobné="" hladiny="" expresie="" gr="" v="" prl="" a="" il.="" cl,="" klaustrum;="" fmi,="" kliešte="" minor="" corpus="" callosum.="" (mierka,="" 300="" μm.)="" (k)="" podrobný="" obrázok="" ukazujúci="" koexpresiu="" gr="" (zelená)="" a="" neurónového="" markera="" neun="" (červená)="" v="" prl.="" (mierka,="" 100="">

(L) Podrobný obrázok zobrazujúci koexpresiu GR (zelená) a NeuN (červená) v IL. (Mierka, 100 μm.)

Obr. 2. Inhibícia aIC aktivity inhibítorom MEK selektívne blokuje účinok liečby GR agonistom na PrL na zvýšenie ORM. Potkanom sa podal 3-minútový tréningový pokus, po ktorom nasledoval inhibítor MEK (PD98059, 50 ng v 0,5 μl) alebo sa im do ľavého aIC spoločne podávalo vehikulum s GR agonistom (RU 28362, 3 alebo 10 ng v 0,5 μl) alebo vehikulom do ipsilaterálneho PrL. ORM alebo OLM boli testované o 24 hodín neskôr. (A) Podávanie PD98059 do aIC blokovalo zvýšenie ORM vyvolané podávaním agonistu GR do PrL (n=8– 11 potkanov/skupina, obojsmerná ANOVA: RU 28362 F2, {{ 18}}.44, P=0.04; PD98059 F1,51=16.45, P=0.0002; interakcia F2,51=5.03, P {{31 }}.01). (B) Podávanie PD98059 do samotnej aIC zosilnilo OLM, ale to nezabránilo modulácii pamäte vyvolanej podávaním agonistu GR do PrL (n=9 – 14 potkanov/skupina, obojsmerná ANOVA: RU 28362 F2,{ {39}}.13, P=0.88; PD98059 F1,60=0.02, P=0.88; interakcia F2,60=5.38, P {{ 52}}.007). *P < 0,05,="" **p="">< 0,01="" vs.="" vehikulum;="" ◆p="">< 0,05,="" ◆◆p="">< 0,01="" v="" porovnaní="" s="" vozidlom="" alebo="" samotným="" ru="">

umiestnenie objektu (P < {{0}}="" 0,01)="" a="" v="" tomto="" stave="" podanie="" gr="" agonistu="" do="" prl="" vyvolalo="" významné="" poškodenie="" pamäti="" (10="" ng:="" p="">< 0,05="" vs.="" vehikulum).="" ošetrované="" skupiny="" sa="" nelíšili="" v="" celkovom="" čase="" skúmania="" dvoch="" objektov="" počas="" tréningu="" ani="" 24-h="" retenčného="" testu="" (si="" príloha,="" obr.="" s3="" b="" a="" c).="" tieto="" zistenia="" naznačujú,="" že="" prl="" interaguje="" s="" aic="" pri="" regulácii="" účinkov="" agonistu="" gr="" na="" pamäť="" pre="" identitu,="" ale="" nie="" umiestnenie="">

PrL interakcie s dHPC pri regulácii GR agonistických účinkov na OLM.Ďalej sme skúmali funkčné interakcie medzi PrL a dHPC pri sprostredkovaní účinkov agonistu GR naPamäťv úlohách ORM a OLM. Hoci úloha dHPC pri diskriminácii na základe dôvernosti zostáva kontroverzná (33), niekoľko zistení naznačuje, že spojenie objektu s jeho kontextom alebo miestom si vyžaduje dHPC (22, 23). Ako je znázornené na obr. 3A, podávanie GR agonistu (3 alebo 10 ng v 0,5 μl) do ľavej PrL po tréningovej skúške sa zlepšilo 24-hPamäťna identitu objektu v úlohe ORM (10 ng: P < 0.01)="" a="" súčasnú="" blokádu="" ipsilaterálnej="" dhpc="" inhibítorom="" mek="" pd98059="" (50="" ng="" v="" 0,5="" μl)="" (pozri="" prílohu="" si,="" obr.="" s4a="" pre="" miesta="" infúzie)="" nezabránili="" tomuto="" gr="" agonistickému="" účinku="" (3="" a="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" vehikulum).="" na="" rozdiel="" od="" toho="" inaktivácia="" dhpc="" úplne="" blokovala="" účinok="" gr="" agonistu="">Pamäťvylepšenie umiestnenia objektu v úlohe OLM. Ako je znázornené na obr. 3B, podávanie agonistu GR do PrL zlepšilo 24-h zachovanie polohy objektu (10ng: P < 0.01="" )="" a="" tento="" účinok="" bol="" blokovaný="" po="" podaní="" inhibítora="" mek="" do="" dhpc="" (3="" ng:="" p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" agonista="" gr).="" ošetrované="" skupiny="" sa="" nelíšili="" v="" celkovom="" čase="" skúmania="" dvoch="" objektov="" počas="" tréningu="" alebo="" 24-h="" retenčného="" testu="" (príloha="" si,="" obr.="" s4="" b="" a="" c).="" tieto="" zistenia="" teda="" naznačujú,="" že="" prl="" interaguje="" s="" dhpc="" pri="" regulácii="" účinkov="" agonistu="" gr="" na="" pamäť="" pre="" umiestnenie,="" ale="" nie="" identitu="">

Vplyv noradrenergnej aktivity BLA na účinok podávania agonistov GR do PrL na ORM a OLM.Určiť, či sa noradrenergná aktivita BLA kriticky podieľa na regulácii účinku podávania agonistu GR do PrL naPamäťv úlohách ORM a OLM sa do ľavej PrL podával agonista GR (3 alebo 10 ng v 0,5 μl) a antagonista -adrenoceptora propranolol (0). 3 ug v 0,2 μl) bol podaný do ipsilaterálneho BLA (pozri prílohu SI, obr. S5A, pre miesta infúzie) bezprostredne po tréningovej skúške. Ako je znázornené na obr. 4A, podávanie GR agonistu do PrL zvýšilo 24-hPamäťpre identitu objektu v úlohe ORM (3 a 10 ng: P < 0.01)="" a="" podávanie="" propranololu="" do="" bla="" blokovalo="" tento="" gr="" agonistický="" účinok="" (3="" ng:p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" samotný="" gr="" agonista).="" ako="" je="" znázornené="" na="" obr.="" 4b,="" podávanie="" gr="" agonistu="" do="" prl="" tiež="" zvýšilo="">Pamäťpre umiestnenie objektu v úlohe OLM (3 a 10 ng:P < 0.01)="" a="" podávanie="" propranololu="" do="" bla="" tiež="" blokovalo="" tento="" gr="" agonistický="" účinok="" (10="" ng:="" p="">< 0,01="" oproti="" samotnému="" gr="" agonistovi).="" liečebné="" skupiny="" sa="" nelíšili="" v="" celkovom="" čase="" skúmania="" dvoch="" objektov="" počas="" tréningu="" alebo="" 24-h="" retenčného="" testu="" (príloha="" si,="" obr.="" s5="" b="" a="" c).="" tieto="" zistenia="" teda="" naznačujú,="" že="" noradrenergná="" aktivita="" bla="" je="" potrebná="" na="" umožnenie="" účinku="" podávania="" agonistu="" gr="" do="" prl="">Pamäťzvýšenie ORM závislého od aIC aj OLM závislého od dHPC.

Vplyv noradrenergnej aktivity BLA na účinok podávania agonistu GR do PrL na zmeny neuronálnej aktivity v rámci aIC a dHPC.Ďalej preskúmať, či BLA noradren-

ergická aktivita umožňuje funkčné interakcie medzi PrL a aIC a dHPC, skúmali sme, či podávanie agonistu GR do PrL po tréningu rozpoznávania objektov indukuje zmeny neuronálnej aktivity závislé od aktivity v rámci aIC a dHPC počas obdobia konsolidácie po učení (34 ) a čo je najdôležitejšie, či tieto účinky závisia od noradrenergnej aktivity BLA. Neurónová aktivita bola hodnotená 1 hodinu po tréningu a liečbe liekmi pomocou imunofluorescencie pre c-Fos (35), bezprostredný skorý génový produkt, ktorý je dobre zavedeným molekulárnym markerom na identifikáciu nedávno aktivovaných buniek (36) a mapovanie neuronálnych súborov. ktoré prešli zvýšenou aktivitou súvisiacou s úlohou (37).

V rámci aIC sa značenie c-Fos určilo v kortikálnych vrstvách II/III jeho troch hlavných pododdielov (príloha SI, obr. S6A). Vehikulom ošetrené trénované potkany vykazovali vysokú numerickú hustotu c-Fos-pozitívnych buniek, ktorá bola najvyššia v rámci agranulárnych a dysgranulárnych pododdielov (príloha SI, obr. S6B). Ako je znázornené na obrázku 5A, podávanie GR agonistu (10 ng v 0,5 μl) do ľavej PrL viedlo k významnému zníženiu numerickej hustoty c-Fos-pozitívnych buniek v ipsilaterálna aIC (P < 0,01)="" (pozri="" prílohu="" si,="" obr.="" s6b,="" pre="" analýzu="" na="" pododdiel).="" dvojité="" farbenie="" pre="" c-fos="" a="" pre="" dekarboxylázu="" kyseliny="" glutámovej="" 67="" (gad67),="" marker="" pre="" gabaergické="" inhibičné="" neuróny="" (38),="" odhalilo,="" že="" c-fos="" bol="" exprimovaný="" prevažne="" v="">

Obr. 3. Inhibícia aktivity dHPC s inhibítorom MEK selektívne blokuje účinok liečby GR agonistom do PrL na zvýšenie OLM. Potkanom bola poskytnutá 3-minútová tréningová skúška, po ktorej nasledoval inhibítor MEK (PD98059, 50 ng v 0,5 μl) alebo vehikulum do ľavého dHPC spolu s GR agonistom (RU 28362, 3 alebo 10 ng v 0,5 μl) alebo vehikulom do ipsilaterálneho PrL. ORM alebo OLM boli testované o 24 hodín neskôr. (A) Podávanie PD980}59 do dHPC neblokovalo zvýšenie ORM vyvolané podávaním agonistu GR do PrL (n=9 – 13 potkanov/skupina, obojsmerná ANOVA: RU 28362 F2,64=12,91, P < 0,0001;="" pd98059="" f1,64="0,20," p="0,66;" interakcia="" f2,64="0,10," p="" {{32="" }}.91).="" (b)="" podávanie="" pd98059="" do="" dhpc="" blokovalo="" zvýšenie="" olm="" vyvolané="" podávaním="" agonistu="" gr="" do="" prl="" (n="9" –="" 13="" potkanov/skupina,="" dvojcestná="" anova:="" ru="" 28362="" f2,61="1)." 33,="" p="0.27;" pd98059="" f1,61="14.66," p="0.0003;" interakcia="" f2,61="3.31," p="0.04" ).="" **p="">< 0,01="" vs.="" vehikulum;="" ◆p="">< 0,05,="" ◆◆p="">< 0,01="" oproti="" samotnému="" ru="">

Obr. 6. Blokáda noradrenergnej aktivity BLA bráni účinku liečby GR agonistom do PrL na zmeny morfológie chrbtice v rámci aIC, hodnotené 24 hodín po tréningu rozpoznávania objektov. (A) Obrázok neurónu impregnovaného Golgiho. (B) Dendrit zobrazujúci rôzne typy chrbtice (100× zväčšenie). (C) Hustoty chrbtice pre dlhé tenké, zavalité, hríbovité a rozvetvené typy chrbtice v apikálnych dendritoch. Údaje sú prezentované ako počet tŕňov na mikrometer (priemer ± SEM) [n=15–20 buniek (z piatich potkanov)/ skupina: obojsmerná ANOVA, hríbovité tŕne: RU 28362 F1,69=7 0,72, P=0,007; propranolol F1, 69=1.38, P=0.24; interakcia F1,69=4.40, P=0.04; rozvetvené ostne: RU 28362 F1,69=6.40, P=0.01; propranolol F1, 69=2.63, P=0.11; interakcia F1,69=9.21, P=0.003]. (D) Hustoty chrbtice v bazálnych dendritoch [n=15 – 18 buniek (z piatich potkanov)/skupina: dvojcestná ANOVA, hríbové tŕne: RU 28362 F1,62=1.46, P {{46 }}.23; propranolol F1,62=1.84, P {= 0.18; interakcia F1,62=5.71, P=0.02; rozvetvené ostne: RU 28362 F1,62=5.75, P=0.02; propranolol F1, 62=2,99, P=0,09; interakcia F1,62=4.24, P=0.04]. **P < 0,01="" vs.="" vehikulum;="" ◆◆p="">< 0,01="" oproti="" samotnému="" ru="">

zmeny štrukturálnej plasticity v rámci aIC po tréningu rozpoznávania objektov aPamäť- zlepšenie liečby GR agonistom.

Diskusia

Táto štúdia skúmala, či noradrenergná aktivita BLA reguluje PrL interakcie s aIC a dHPC pri sprostredkovaní glukokortikoidných účinkov na rôzne zložky rozpoznávania objektovPamäť. Táto otázka vychádza z predchádzajúcich zistení, že aktivita BLA uľahčuje konsolidáciu pamäte emocionálne vzrušujúcich zážitkov prostredníctvom interakcií s inými oblasťami mozgu (1, 2). Hromadiace sa dôkazy, najmä z ľudských neuroimagingových štúdií, však naznačujú, že emocionálne vzrušenie vyvoláva aktiváciu rozsiahlych neurónových sietí s niekoľkými funkčnými spojeniami mimo BLA (12). Či aktivita BLA moduluje zmeny spojené s emocionálnym vzrušením v konektivite medzi takými distálnymi oblasťami mozgu, nebolo skúmané.

V tejto štúdii sme zistili, že posttréningová aktivácia GR v PrL, ale nie IL, dlhodobo zvyšujePamäťidentity a umiestnenia objektu v úlohách ORM a OLM. Naopak, antagonizmus GR v PrL narušil konsolidáciu pamäte v oboch úlohách. Tieto zistenia poskytujú ďalší dôkaz, že podávanie glukokortikoidov do mPFC uľahčuje dlhodobé ukladanie pamäte rôznych druhov tréningových skúseností (50, 51). Okrem toho sme zistili, že funkčným blokovaním aktivity aIC a dHPC (32, 50) sa účinok agonistu GR naPamäťidentita objektov vyžaduje interakciu PrL s aIC a že účinok agonistu GR na pamäť na umiestnenie objektu závisí od interakcie PrL s dHPC. Tieto zistenia sú v súlade s rozsiahlymi dôkazmi, že aIC a dHPC výrazne prispievajú k rozpoznávacej pamäti. Na podporu úplného doplnku správania riadeného pamäťou musia tieto dva systémy interagovať a PrL môže slúžiť ako miesto integrácie medzi týmito dvoma systémami (17). AIC, ktorý sa podieľa na integrácii autonómnych a viscerálnych informácií do emocionálnych, kognitívnych a motivačných funkcií (52), sa podieľa na rozpoznávaní pamäte a spracovaní informácií o položkách (18, 22, 23). Naše zistenie, že funkčná blokáda aIC sama o sebe vyvolala vylepšenie pamäte pre umiestnenie objektu, však naznačuje, že aIC môže tiež prispieť k priestorovému a kontextovému spracovaniu informácií (53). Na druhej strane, dHPC je zapojený do asociácie objektu s jeho kontextom alebo miestom (21–23) a je známe, že spracovanie kontextových informácií zásadne zapája funkčný krížový rozhovor medzi mPFC a dHPC (24– 26). Značné dôkazy naznačujú, že mPFC a dHPC sa spájajú prostredníctvom oscilačnej synchronizácie, ktorá odráža obojsmerný tok informácií (54).

Na ďalšiu podporu takýchto funkčných interakcií sme zistili, že podávanie agonistu GR do PrL po tréningu na rozpoznávanie objektov indukuje zmeny neuronálnej aktivity závislé od aktivity v rámci aIC a dHPC počas obdobia konsolidácie po učení, ako aj štrukturálne zmeny v morfológii chrbtice hodnotené o 24 hodín neskôr. . Naše zistenie, že GR agonistom indukované zlepšenie rozpoznávaniaPamäťje spojená so zníženou expresiou c-Fos a možno aj neurónovou aktivitou aIC je v súlade s predchádzajúcimi zisteniami naznačujúcimi zníženú aktivitu neurónov aIC po systémovej liečbe kortikosterónom po tréningu inhibičného vyhýbania sa potkanom (55) alebo po stresom vyvolanom uvoľnení glukokortikoidov u ľudí subjekty (56). Takáto znížená aktivita aIC môže byť potrebná na uľahčenie miestnych procesov konsolidácie, možno dočasným zvýšením prahu pre detekciu významných stimulov (23, 57). Alternatívne, keďže aIC môže fungovať ako „prepínač“ medzi rôznymi systémami neurónových sietí (58), znížená aktivita aIC by mohla odrážať prerozdelenie nervových zdrojov, a teda dezinhibíciu iných mozgových systémov zapojených do uchovávania informácií o objekte a kognitívnych funkcií vyššieho rádu. procesy (56). Na rozdiel od toho podávanie GR agonistu zvýšilo počet c-Fos-pozitívnych pyramidálnych buniek v CA1 bez ovplyvnenia expresie c-Fos v oblasti dDG dHPC. Na podporu názoru, že tento vplyv PrL na CA1 zahŕňa nepriamu dráhu NRE (40–42), zistili sme tiež zvýšený počet c-Fos-pozitívnych buniek v rámci NRE. Tieto zistenia spolu poskytujú dôkaz, že podávanie agonistu GR do PrL zvyšuje konsolidáciu rôznych zložiek rozpoznávacej pamäte prostredníctvom funkčného spojenia s aIC a dHPC.

Naším primárnym zistením je, že blokáda noradrenergného prenosu v rámci BLA blokovala tieto intra-PrL GR agonistické účinky naPamäťzlepšenie, ako aj na neuronálnu aktivitu a zmeny štrukturálnej plasticity v rámci aIC a dHPC. V mnohých predchádzajúcich štúdiách sme uviedli, že vzrušujúca stimulácia indukuje uvoľňovanie norepinefrínu v BLA (2, 59) a že zvýšené hladiny BLA norepinefrínu zvyšujú konsolidáciuPamäťrôznych tréningových skúseností ovplyvňovaním neurálnej plasticity a ukladania informácií v rôznych oblastiach mozgu, vrátane mPFC, aIC a dHPC (2, 7, 9, 57, 60). Súčasné zistenia poskytujú dôkaz, že noradrenergná aktivácia BLA je tiež nevyhnutná na umožnenie funkčných interakcií medzi týmito inými oblasťami mozgu a zvyšuje naše chápanie úlohy BLA pri regulácii účinkov emocionálneho vzrušenia na dynamiku rozsiahlej mozgovej siete.

Metódy

Predmety. Samce potkanov Sprague-Dawley (Charles River) boli chované individuálne v miestnosti vivária s kontrolovanou teplotou (22 stupňov) (od 7:00 do 19:00 zapnuté svetlá). Školenie a testovanie sa vykonávalo počas svetelnej fázy cyklu medzi 1000 a 1500 hodinami. Všetky experimentálne postupy boli v súlade so smernicou Európskej únie 2010/63/EÚ a schválené Inštitucionálnym výborom pre starostlivosť o zvieratá a ich používanie na Radboud University, Nijmegen, Holandsko.

Úloha rozpoznávania objektov. V tréningovej skúške potkany skúmali dva identické objekty (A1 a A2) buď 3 alebo 10 minút. Retencia bola testovaná o 24 hodín neskôr. V prípade ORM sa jedna kópia známeho objektu (A3) a nový objekt (B) umiestnili na rovnaké miesto ako stimuly počas tréningového pokusu. Pre OLM bola jedna kópia známeho objektu (A3) umiestnená do stredu škatule (nové umiestnenie); druhý známy objekt (A4) bol umiestnený na rovnakom mieste ako počas tréningového pokusu. Diskriminačný index sa vypočítal ako rozdiel v čase skúmania nových a známych objektov (alebo lokalít), vyjadrený ako pomer celkového času stráveného skúmaním oboch objektov (tj [(čas nový − čas známy)/(čas nový plus čas známe)] × 100 percent) (odkaz 23; príloha SI, doplnkové metódy).

Liečba drogami. RU 28362 (11 ,17 -dihydroxy-6,21-dimetyl-17 -pregna-4,6- trién-20yn{{9 }}jeden, 3 alebo 10 ng v 0,5 μl) a RU 38486 [17 -hydroxy-11 -(4-dimetylaminofenyl){{18} }(1-propynyl)-estra-4,9-dien-3-jeden, 3 alebo 10 ng v 0,5 μL] boli rozpustený v 0,5 % etanolu vo fyziologickom roztoku (51). Propranolol (0,3 ug v 0,2 ul) sa rozpustil vo fyziologickom roztoku (60). PD98059 [2-(2-amino-3-metoxyfenyl)-4H-1-benzopyrán-4-ón, 50 ng v 0,5 μl] sa rozpustil v 6 percent DMSO vo fyziologickom roztoku (ref. 50; SI príloha, doplnkové metódy).

c-Fos Imunoreaktivita. Rezy mozgu boli inkubované s primárnymi protilátkami [c-Fos (králičia anti-c-Fos; 1:1,000; Synaptic Systems), GAD67 (myšia anti-GAD67; 1:250; Millipore), NeuN (kuracie anti-NeuN; 1:500; Millipore)], po ktorých nasledujú vhodné sekundárne protilátky konjugované s fluorofórom. Pre všetky oblasti mozgu sa zobrazili tri rezy na zviera (20x alebo 40x; Leica DMI 6000B). Počet imunofluorescenčných buniek sa kvantifikoval pomocou softvéru ImageJ 1,47v a korigovala sa plocha. Pre GAD67-pozitívne bodky boli snímky získané pri 63-násobnom zväčšení na konfokálnom mikroskope (Olympus FV1000) a počet GAD67-pozitívnych bodov na excitačný neurón označený NeuN bol spočítaný manuálne (príloha SI , doplnkové metódy).

Štatistiky.

V prípade potreby sa použili jedno- alebo dvojcestné ANOVA, po ktorých nasledovali post hoc porovnávacie testy. Jednovýberové t testy určili, či sa index diskriminácie líši od nuly, a teda či došlo k učeniu. P < 0,05="" bola="" prijatá="" ako="" štatistická="">

POĎAKOVANIE.

Ďakujeme Chantal Schoenmaker a Masoud Ramuz za technickú pomoc. Výskum podporil Radboud University Topfund (do BR).