Noradrenergná aktivácia bazolaterálnej amygdaly udržuje presnosť vzdialenej pamäte závislú od hipokampu
Mar 14, 2022
Kontakt: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com
Emocionálne zlepšenie pamäte noradrenergnými mechanizmami je dobre opísané, ale dlhodobé dôsledky takéhoto zlepšenia nie sú dostatočne pochopené. V priebehu času sa predpokladá, že pamäťové stopy prechádzajú neurálnou reorganizáciou, teda konsolidáciou systémov, počas ktorej sú, aspoň párty, prenesené z hipokampu do neokortikálnych sietí. Tento prenos je sprevádzaný znížením epizodickej detailnosti. Tu sme skúmali, či podávanie norepinefrínu (NE) do bazolaterálnej amygdaly po tréningu v úlohe inhibičného vyhýbania sa diskriminácii, ktorá zahŕňa dva odlišné tréningové kontexty, mení dynamiku konsolidácie systémov, aby sa zachovala epizodická presnosť a závislosť od emotívnej pamäte na hipokampe. V2-teste retencie potkany liečené fyziologickým roztokom aj NE presne rozlíšili tréningový kontext, v ktorom dostali šok do nohy, inaktivácia hipokampu musd-mol pred retenčným testom narušila rozlíšenie kontextu šoku v oboch liečených skupinách V 28. dni sa u potkanov liečených fyziologickým roztokom prejavilo získavanie nezávislé od hipokampu a nedostatok diskriminácie. Na rozdiel od toho potkany liečené NE naďalej vykazovali presnú pamäť asociácie šok-kontext. Inaktivácia hipokampu pri tomto teste vzdialenej retencie blokovala epizodickú presnosť a vyvolala všeobecné zhoršenie pamäte. Tieto zistenia naznačujú, že liečba NE zmenila dynamiku konsolidácie systémov zachovaním zapojenia hipokampu do pamäte. Tento posun v konsolidácii systémov bol paralelný s časovo regulovanou metyláciou DNA a transkripčnými zmenami génov súvisiacich s pamäťou, menovite Reln a Pkwy, v hipokampe a neokortexe. Zistenia poskytujú dôkazy naznačujúce, že konsolidácia emocionálnych spomienok noradrenergnými mechanizmami mení dynamiku konsolidácie systémov. a v dôsledku toho ovplyvňuje udržanie dlhodobej, epizodickej presnosti pamäte.
Emocionálne vzrušujúce zážitky sa dobre uchovávajú v pamäti Fmo2) Okrem zvýšenej sily sa emocionálne posilnené spomienky často vyznačujú zvýšenou živosťou a subjektívnym pocitom zapamätania si (3,4). Výskum na zvieratách aj na ľuďoch naznačuje, že noradrenergná aktivácia bazolaterálnej amygdaly (BLA) zlepšuje pamäť emocionálne vzrušujúcich zážitkov reguláciou neurálnej plasticity a procesov ukladania informácií v iných oblastiach mozgu (5-12). Väčšina štúdií skúmajúcich účinky noradrenergnej aktivácie BLA v pamäti sa zamerala na epizodické (deklaratívne) alebo kontextové úlohy, ktoré zahŕňajú fungovanie hipokampu (13-17). BLA posiela rozsiahle projekcie do hipokampu (18) a má veľký vplyv na fungovanie hipokampu (19-21).
Existujú rozsiahle dôkazy, že zlepšenie pamäte vyvolané aktiváciou BLA podaním norepinefrínu (NE) alebo emocionálnym vzrušením počas učenia alebo krátko po ňom zahŕňa aktiváciu hipokampu (20, 22-24). Táto aktivácia môže zvýšiť silu epizodických alebo kontextovo špecifických spomienok (22.25). umožňujúce výraznejšie oddelenie pamäťových stôp pre jednotlivé položky alebo podobné súbory údajov (26. 27).
Teda. v súčasnosti je dobre známe, že noradrenergná aktivácia BLA zvyšuje počiatočnú tvorbu spomienok závislých od hipokampu. Avšak pochopenie toho, ako nor-adrenergná aktivácia po kódovaní ovplyvňuje neskoršiu špecifickosť alebo presnosť vylepšenej epizodickej pamäte, zostáva nepolapiteľné. V priebehu času sa predpokladá, že pamäťové stopy prechádzajú neurálnou reorganizáciou. označované ako konsolidácia systémov, počas ktorej sa aspoň čiastočne prenesú z hipokampu do neokortikálnych sietí (28-32). Táto reprezentácia časového posunu v pamäti je spojená s transformáciou v kvalite pamäte (30.33). Získavanie vzdialených spomienok sa spolieha hlavne na sémantické alebo gist podobné reprezentácie v extrahippokampálnych štruktúrach, napríklad v prednej cingulárnej kôre (ACC). ktoré pravdepodobne uchovávajú základné informácie, ale málo kontextových detailov (29,30,33). Takéto dynamické posuny neurálnej reprezentácie v konsolidácii systémov a sprievodná zmena v povahe pamäte sú podporované epigenetickými modifikáciami špecifickými pre čas a oblasť mozgu (34, 35). Základné molekulárne mechanizmy, ako je metylácia DNA, napríklad umlčanie expresie kovalentnými modifikáciami DNA, poskytujú cesty pre samočinne sa udržiavajúce transkripčné zmeny poháňané environmentálnymi signálmi. Predchádzajúce zistenia ukázali, že takéto epigenetické zmeny génov súvisiacich s pamäťou hrajú kľúčovú úlohu pri tvorbe aj udržiavaní pamäte (35-37). Napríklad. nižšie hladiny metylácie reelínu (Reln) a zvýšené hladiny metylácie proteínovej fosfatázy 1 (Pp1) v hipokampe viedli k úspešnému zachovaniu pamäte o 1 deň neskôr (36), zatiaľ čo kortikálna expresia proteínkinázy M zeta (PKM). N-skrátená forma proteínkinázy C zeta je potrebná na udržanie dlhodobej pamäte(37). Či však dynamiku konsolidácie systémov a časovo závislú zmenu špecifickosti pamäte aktívne regulujú podmienky prostredia. ako je stav emocionálneho vzrušenia. nemá. zatiaľ vyšetrené.
Súčasné experimenty skúmali na potkanoch, či aktivácia energie bóraxu BLA po tréningu na epizodickej diskriminačnej úlohe ovplyvňuje dynamiku konsolidácie systémov a súvisiace epigenetické a transkripčné zmeny, aby sa zachovala epizodická presnosť a závislosť od vzdialenej pamäte od hippocampu. Takéto NE-indukované zmeny v systémovej konsolidácii m: predstavujú kritický mechanizmus, ktorý je základom dlhodobej živosti: emocionálnych spomienok (3, 4).
Zlepšiť pamäť: cistanche
Výsledky
Noradrenergná aktivácia BLA Posttraining udržuje presnosť vzdialenej pamäte. Najprv sme skúmali účinok posttréningových infúzií NE do BLA na epizodickú presnosť nedávnej a vzdialenej pamäte. Samce potkanov Sprague-Dawley boli trénované na modifikovanú verziu úlohy inhibičného vyhýbania sa, nazývanej úloha inhibičného vyhýbania sa diskriminácii (38), v ktorej skúmali dva kontextovo odlišné inhibičné vyhýbacie aparáty v 2-minútovom intervale, ale bol dodaný šok do nôh len v poslednom uvedenom kontexte (obr. LA). NE（1.0 ug v 0,2 μl）alebo fyziologický roztok bol mikroinfúziou podaný bilaterálne do BLA bezprostredne po tréningu. Buď 2 d (nedávno) alebo 28 d (vzdialene) neskôr boli retenčné latencie testované v dvoch tréningových kontextoch (tj „šokový box“ a „nešokový“ box), ako aj v „novom“ boxe, aby sa posúdilo, či potkany presne rozlišujú tréningový kontext, v ktorom dostali šok do nôh.
Najprv sme určili účinok infúzií NE po tréningu na presnosť pamäte v 2-d retenčnom teste. Dvojcestná ANOVA pre latencie uchovávania v troch testovacích prostrediach naznačila významné NE(F3=5.25;P=0.03),kontext(F2=45.02;P<00001). and="" interaction="" effects="" (f,s="6.66:P=0003).As" shown="" in="" fig.="" 1b,="" rats="" treated="" with="" either="" saline="" or="" ne="" in="" the="" bla="" after="" the="" training="" session="" displayed="" significantly="" longer="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" than="" in="" the="" nonshock="" box=""><0.01)or the="" novel="">< 0.001),="" indicating="" accurate="" discrimination="" of="" the="" shock="" context.="" moreover,="" ne-treated="" rats,="" relative="" to="" saline="" controls,="" had="" longer="" retention="" latencies="" in="" the="" shock=""><0.05), indicating="" increased="" memory="" strength.="" delayed="" infusions="" of="" ne="" given="" 3="" h="" posttraining="" were="" ineffective="" (fig="" 1c),="" supporting="" the="" view="" that="" the="" ne="" effect="" is="" dependent="" on="" a="" consolidation="" process="">
Ďalej sme v samostatných skupinách potkanov skúmali účinok infúzií NE po tréningu na presnosť pamäte v 28-d retenčnom teste. Dvojcestná analýza ANOVA pre latencie retencie neodhalila žiadny NE efekt (FL=0.16; P= 0.69), ale významný kontextový efekt (F2 =18.27:P<0.0001)as well="" as="" a="" significant="" interaction="" be-tween="" ne="" and="" context="" (f246="8.09;P=0.001).As" shown="" in="" fig.="" 1d,="" saline-treated="" rats="" no="" longer="" accurately="" discriminated="" the="" shock="" context,="" as="" indicated="" by="" similar="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" and="" nonshock="" box="" (p'="0.89)." unlike="" saline="" controls,="" ne-treated="" rats="" continued="" to="" display="" accurate="" memory="" of="" the="" shock-context="" association,="" as="" shown="" by="" significantly="" longer="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" than="" in="" the="" nonshock="" box="" (p="" <="" 0.001)="" or="" the="" novel="" box="" (p="" <="" 0.001).="" moreover,="" ne-treated="" rats,="" relative="" to="" saline-treated="" controls,="" had="" longer="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" (p="" <="" 0.01),="" indicating="" that="" the="" ne-induced="" memory="" enhancement="" was="" also="" still="" present="" 4="" wk="">
Noradrenergná aktivácia BLA Posttraining udržuje hippocampus závislosť od vzdialenej pamäte. Ďalej sme skúmali, či sa presná epizodická vzdialená pamäť zobrazovaná potkanmi liečenými NE naďalej spolieha na hipokampus. Na tento účel bol NE alebo fyziologický roztok podaný do BLA ihneď po tréningu, ako je uvedené vyššie, a zapojenie hipokampu do prejavu pamäte sa určilo inaktiváciou dorzálneho hipokampu agonistom GABAergického receptora muscimol（0.5 ug v 0,5 μL）20 minút pred testovaním retencie（39）.
Po 2 dňoch trojcestná ANOVA pre retenčné latencie odhalila významné NE(Fi9= 6.37;P= 0.002) a muscimolové účinky (Fi percentá=12.33;P<0.0001)but no="" significant="" interaction="" between="" these="" factors(f196="2.37:P=" 0.19).="" as="" shown="" in="" fig.="" 24.="" hippocampal="" inactivation="" of="" both="" saline-="" and="" ne-treated="" rats="" disrupted="" the="" expression="" of="" accurate="" memory="" of="" the="" shock-con-text="" association,="" illustrated="" by="" similar="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" and="" nonshock="" box="" (ps="" ≥0.94).="" the="" muscimol="" infusion="" neither="" impaired="" retention="" latencies="" of="" saline="" controls="" (p="0.81)nor" blocked="" the="" ne-induced="" memory="" enhancement="" (p="0.96)indicating" that="" the="" hippocampal="" inactivation="" did="" not="" disrupt="" the="" general="" expression="" of="" memory="" strength.="" moreover,="" the="" muscimol="" infusion="" did="" not="" affect="" the="" discrimination="" of="" the="" two="" training="" contexts="" from="" the="" novel="">< 0.001).="" when="" these="" rats="" were="" tested="" again="" 24="" h="" after="" the="" muscimol="" infusion(fig.s24),="" the="" expression="" of="" accurate="" memory="" of="" the="" shock-context="" association="" had="" returned,="" confirming="" that="" the="" muscimol-induced="" inactivation="" of="" the="" hippocampus="" was="" transient="" and="" had="" worn="" off="" 24="" h="">
Po 28 dňoch ukázala trojcestná ANOVA pre retenčné latencie významné NE（F别=14,07; P<0.0001）. muscimol="" （fs=""><0.0001).and interaction="" effects(fs=""><0.0001).as in="" the="" first="" experiment,="" rats="" administered="" saline="" into="" the="" bla="" after="" training="" no="" longer="" accurately="" discriminated="" the="" shock="" context="" at="" this="" remote="" retention="" test="" (p="0.83;" shock="" vs.="" nonshock="" box)(fig.="" 2b).="" hippocampal="" inactivation="" of="" saline-treated="" rats="" did="" not="" significantly="" alter="" retention="" performance,="" supporting="" the="" systems="" consolidation="" hypothesis="" that="" the="" expression="" of="" remote="" generalized="" memory="" is="" associated="" with="" a="" loss="" of="" hippocampal="" engagement.="" by="" contrast,="" hippocampal="" inactivation="" of="" ne-treated="" rats="" blocked="" the="" expression="" of="" accurate="" memory="" of="" the="" shock-context="" association="" (p="0.63:" shock="" vs.="" nonshock="" box).="" moreover,="" and="" unlike="" at="" the="" 2-d="" retention="" test,="" muscimol="" inactivation="" of="" ne-treated="" rats="" also="" impaired="" general="" expression="" of="" memory.="" as="" shown="" in="" fig.2b.="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" of="" ne-treated="" rats="" administered="" muscimol="" before="" retention="" testing="" were="" significantly="" shorter="" than="" those="" of="" ne-treated="" rats="" administered="" saline="" into="" the="" hippocampus="">< 005).and="" also="" than="" those="" of="" saline-treated="" rats="" administered="" muscimol="" before="" the="" retention="" test="">< 0.05).="" further,="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" did="" not="" differ="" significantly="" from="" those="" in="" the="" novel="" box="" (p="0.13)." indicating="" that="" these="" rats,="" without="" an="" intact="" hippocampus,="" did="" not="" show="" any="" evidence="" of="" retention.="" when="" these="" ne-treated="" rats="" were="" tested="" again="" 24="" h="" after="" the="" muscimol="" inactivation(fig.="" s2b).="" the="" original="" accurate="" discrimination="" of="" the="" shock="" context="" as="" well="" as="" memory="" strength="" had="">
Noradrenergná aktivácia BLA Posttraining indukuje časovo a tkanivovo špecifické transkriptomické zmeny. Naše zistenia naznačujú, že aktivácia BLA po tréningu podporuje predĺženú presnosť epizodickej pamäte prostredníctvom hipokampu
závislý mechanizmus. Táto zmena v konsolidačnom mechanizme by mohla byť podporená trvalými zmenami na molekulárnej úrovni, to znamená modifikovanou génovou expresiou. Preto sme merali transkripčné zmeny v hipokampe (oblasť zubatého gyrusu) a ACC, mozgových štruktúrach predtým spojených so skorými a neskorými fázami konsolidácie pamäte (29, 30). Na tento účel sme trénovali a testovali ďalšiu kohortu potkanov na rovnakú úlohu (obr. 3E). Aby sme získali široký obraz o časovo a tkanivovo špecifických zmenách. najprv sme použili analýzu obohatenia génovej sady (GSEA) a zamerali sme sa na súbor génov spojený s pamäťou (gény MGS: 122: pozri metódy SI). Tieto gény boli predtým hlásené ako rozdielne exprimované v mozgu hlodavcov po tréningu na epizodickú pamäťovú úlohu (upravené z odkazu 40: Tabuľka S1). Podanie NE po tréningu do BLA bolo spojené s časovo závislou diferenciálnou expresiou MGS v hipokampe (Pnaninal =0.007; Padiuse<0.02, global="" test;="" table="" s2).="" next,="" we="" analyzed="" the="" mgs="" genes="" individually="" and="" examined="" nedependent="" changes="" in="" gene="" expression="" at="" the="" remote="" time="" point="" in="" the="" two="" brain="" regions.="" upon="" applying="" a="" bonferroni="" correction,="" reln="" was="" significantly="" up-regulated="" in="" the="" hippocampus="" and="" pkmny="" was="" down-regulated="" in="" the="" acc=""><>
Predchádzajúce štúdie spájali Rebn so skorými štádiami plasticity v hipokampe (36) a Pknt s dlhodobou pamäťou v kortexe (37). Naša analýza druhej úrovne sa preto zamerala na expresiu týchto dvoch génov vo farmakologickom a časovo a tkanivovo špecifickom kontexte. Najprv sme skúmali vzory expresie Reln a Pkng oddelene pre zvieratá liečené NE a fyziologickým roztokom (Fi S3), po čom nasledovalo skúmanie špecifických NE-indukovaných zmien v dynamike expresie týchto génov, po zohľadnení účinkov fyziologického roztoku (obr. 3). V hipokampe zvierat, ktoré dostali SV. Skutočná expresia bola stabilne up-regulovaná na 2 a 28 d (obr. S3A), na rozdiel od iba počiatočnej up-regulácie v 2- d časovom bode u zvierat liečených fyziologickým roztokom (obr. S3C). Po odpočítaní účinkov soľného roztoku bola liečba NE spojená so znížením expresie Reln v hipokampe po 2 dňoch (PBonterni<0.0)and, interestingly,="" an="" up-regulation="" at="" 28="" d="">< 0.05),="" thus="" indicating="" a="" time-regulated="" expression="" shift="" (p="0.0004;" fig.3a="" and="" fig.="" s4a).="" in="" contrast,="" ne="" treatment-associated="" pkong="" expression="" in="" the="" hippocampus="" was="" not="" significantly="" changed="" over="" time="" (p="">0.05: Obr. 3A a Obr. S4A: po odpočítaní účinkov fyziologického roztoku, väčšinou v dôsledku podobnej dynamiky expresie v skupine NE aj v skupine s fyziologickým roztokom (obr. S3 B a D). V ACC. Skutočná expresia u zvierat liečených NE- a fyziologickým roztokom bola down-regulovaná po 28 dňoch v porovnaní s 2 dňami (obr. S3A a C). D). Po odpočítaní účinkov fyziologického roztoku bola liečba NE spojená s up-reguláciou expresie PkonL aj Reln v ACC pri 2 d (PBonfromi<0.06)but only="" transitional="" for="" phonl="" (28="" y.="" 2="" d.p="0.006)," while="" reln="" expression="" remained="" up-regulated="" (28vs.2="" d,="" p="">0.05; 3B a obr. S4B). Táto časovo a tkanivovo špecifická dynamika expresie je v súlade s našimi behaviorálnymi pozorovaniami konsolidácie zmenených systémov u potkanov liečených NE, ktoré sa vyznačujú trvalou závislosťou od hipokampu.
Noradrenergná aktivácia BLA Po tréningu indukuje časové a tkanivovo špecifické zmeny metylácie DNA v promótoroch génov Reln a Pkmt.
Metylácia DNA je rozhodujúca pre tvorbu pamäte (36), ako aj pre udržanie pamäte (34,35). Preto sme ďalej skúmali, či zmeny v génovej expresii vyvolané aktiváciou NE môžu byť riadené epigenetickými mechanizmami. menovite metylácia DNA. Skutočne, merania mRNA DNA metyltransferáz (Dnmts), rodiny enzýmov, ktoré katalyzujú metyláciu DNA (36). v hipokampe 30 minút po tréningu odhalili up-regulovanú expresiu de novo Dmt3a u potkanov liečených NE (P<0.01, after="" subtracting="" saline="" effects;="">< 0.05="" for="" cnb="" transcriptional="" factor="" as="" a="" control;="" fig,="" 3f).="" thus,="" posttraining="" ne="" activation="" of="" the="" bla="" induced="" changes="" in="" de="" noo="" dmmt3a="" expression="" that="" was="" obvious="" shortly="" after="" the="" training="" session,="" during="" the="" initial="" consolidation="">
Okrem toho, aby sme zistili, či by metylácia DNA mohla byť spojená s časovo a tkanivovo špecifickými zmenami expresie génov spojených s pamäťou, merali sme metyláciu DNA promótorov Reln a Pkny v nedávnych a vzdialených časových bodoch [spriemerované naprieč CpG v príslušnom promótore oblasti:chr4:9.346.306 až 9.346.547 pre Reln(35) a chr5:172.751.942 až 172.752.163 pre PkomL(41): Obr 3 G a H Ďalej sme skúmali časové zmeny v expresii Dmmt3a. V hipokampe vykazovala metylácia DNA promótora Rebi opačnú dynamiku závislú od času u potkanov ošetrených NE a fyziologickým roztokom (obr. S5A a C). Po odpočítaní účinkov soľného roztoku. Liečba NE bola spojená s hypermetyláciou promótora Reln v hipokampe po 2 dňoch, ale s hypometyláciou po 28 dňoch (PBfroi<0.05: fig.3c).="" these="" findings="" indicate="" that="" noradrenergic="" activation="" of="" the="" bla="" induced="" a="" temporal="" shift="" in="" relan="" promoter="" dna="" methylation="" in="" the="" hippocampus="" (p="0.0002).Furthermore.Dmt3a" expression="" in="" the="" hippocampus="" was="" accordingly="" down-regulated="" at="" 28=""><0.05.after subtracting="" saline="" effects:="" fig.="" s6),="" suggesting="" that="" the="" sustained="" changes="" in="" dna="" methylation="" and="" gene="" expression="" could="" be="" actively="" maintained.="" in="" the="" acc.dna="" methylation="" at="" the="" reln="" promoter="" increased="" over="" time="" both="" in="" ne-="" and="" saline-treated="" rats="" (fig.="" s5="" a="" and="" c).="" while="" it="" decreased="" at="" the="" pknl="" promoter="" in="" animals="" that="" received="" saline="" only(fig="" s5d).dna="" methylation="" of="" the="" pkonl="" promoter="" in="" the="" accof="" ne-treated="" rats="" did="" not="" show="" a="" change="" across="" time(fig.s5b).after="" accounting="" for="" saline="" effects.="" ne="" treatment="" was="" associated="" with="" hypomethylation="" of="" both="" the="" reb="" and="" pkng="" promoters="" in="" the="" acc="" at="" 2="" d="">< 0.06;="" fig.3d);="" this="" effect="" was="" only="" transitional="" for="" pknl="" (28vs.2d,="" p="0.0004)." while="" reb="" remained="" hypomethylated="" at="" 28d=""><005). ne="" treatment="" did="" not="" significantly="" affect="" dmnt3a="" expression="" levels="" in="" the="" acc="" at="" either="" the="" recent="" or="" remote="" time="" points(fig.="" s6d).="" these="" observed="" dna="" methylation="" changes="" were="" concordant="" and="" negatively="" correlated="" with="" the="" ne="" treatment-associated="" temporal="" expression="" dynamics="" of="" reln="" and="" pkn,="" both="" in="" the="" hippocampus="" and="">
Zlepšiť pamäť: cistanche
Diskusia
Naše zistenia naznačujú, že podávanie NE do BLA po tréningu inhibičnej diskriminácie na vyhýbanie sa udržalo dlhodobú presnosť pamäte závislú od hipokampu. Tieto účinky boli spojené s časovo regulovanou metyláciou DNA a transkripčnými zmenami génov súvisiacich s pamäťou, menovite Reln a Pknt, v hipokampe a neokortexe. Takéto NE-indukované zmeny v dynamike konsolidácie systémov môžu predstavovať kritický mechanizmus, ktorý je základom dlhodobej živosti emocionálnych spomienok (3. 4).
Desaťročia výskumu poskytli presvedčivé dôkazy, že emocionálne vzrušenie alebo krátke obdobia stresu po zakódovaní uľahčujú následný výkon pamäte (2.12). Dôkazy naznačujú, že BLA po emocionálnom vzrušení alebo noradrenergickej aktivácii moduluje prenos informácií a mechanizmy nervovej plasticity v rôznych pamäťových okruhoch, aby sa zlepšila konsolidácia rôznych typov tréningových skúseností (10,12,42,43). V súlade s údajmi na zvieratách výsledky štúdií na ľuďoch potvrdili kľúčovú úlohu noradrenergného vzrušenia pri zlepšovaní emocionálnej pamäte(13, 44). Zistenia ľudských neuroimagingových štúdií ďalej ukázali, že aktivácia amygdaly vyvolaná vzrušením zvyšuje aktivitu hipokampu súvisiacu s pamäťou (16, 17, 20, 22, 45). Súčasné zistenia poskytujú dôkaz, že takáto noradrenergná aktivácia po tréningu ovplyvňuje aj neskoršiu silu a presnosť pamäte: podanie NE do BLA ihneď po inhibičnom vyhýbacom sa rozlišovacom učení si zachovalo silu, ako aj dlhodobú epizodickú špecifickosť pamäte. Navyše. zistenia s potkanmi, ktorým boli po tréningu podávané infúzie NE do BLA, ako aj inaktivácia hipokampu muscimolom počas testovania retencie odhalili, že táto epizodická špecificita je závislá od hipokampu v nedávnych aj vzdialených časových bodoch. Tieto zistenia silne naznačujú, že noradrenergná aktivácia BLA môže zmeniť časovo závislý prenos pamäťovej stopy z hipokampu do neokortikálnych oblastí, čím sa tiež zabráni transformácii podrobných, veľmi špecifických spomienok na sémantickejšie spomienky podobné podstate.
Podľa štandardného modelu konsolidácie systémov sú spomienky spočiatku závislé od hipokampu a následne sa ukladajú vo svojej pôvodnej podobe v iných oblastiach mozgu (28). Zistenia niekoľkých štúdií naznačujú, že konsolidácia systémov môže byť dynamickejším procesom, ktorý zahŕňa transformáciu povahy pamäte, vrátane zníženia špecifickosti pamäte (30). môže aj naďalej vyžadovať hipokampus. Naše zistenia naznačujú, že kontrolné krysy s fyziologickým roztokom spočiatku vykazovali presnú epizodickú pamäť asociácie šoku do nohy s tréningovým kontextom, ale pri 28- retenčnom teste neboli schopné rozlíšiť kontext šoku. V súlade s teóriou konsolidácie systémov výsledky inaktivácie hipokampu počas testovania retencie ukázali, že diskriminácia v nedávnom časovom bode závisí od hipokampu, ale že vyjadrenie zovšeobecnenej pamäte vo vzdialenom časovom bode už nevyžaduje hipokampus. Naše zistenia ďalej naznačujú, že hipokampus zrejme nehrá žiadnu zásadnú úlohu pri zapamätaní si averzívneho zážitku alebo tréningových kontextov ako takých. Hippokampálna inaktivácia tiež zachovala počiatočné NE-indukované zlepšenie pamäte, napriek nedostatku epizodickej presnosti. Keďže je známe, že noradrenergná aktivácia aktivuje rozsiahle neurónové siete (46), je pravdepodobné, že podávanie NE do BLA mohlo zlepšiť počiatočnú konsolidáciu rôznych aspektov získaných informácií súčasne vo viacerých oblastiach mozgu (8). Zaujímalo nás najmä zistenie, či presná dlhodobá pamäť potkanov liečených NE naďalej závisí od hipokampu. Dôkazy naznačujú, že áno; hipokampálna inaktivácia týchto potkanov v 28- retenčnom teste blokovala prejav epizodickej presnosti pamäte. Skôr neočakávane však hipokampálna inaktivácia potkanov liečených NE v tomto teste vzdialenej retencie, ktorý sa líši od nedávneho testu retencie, tiež viedla k všeobecnému zhoršeniu pamäti. Tieto zistenia teda naznačujú, že aktivácia BLA infúziami NE po tréningu indukuje dlhotrvajúce presné a silné spomienky, ktoré zapájajú hipokampus na dlhšie časové obdobia. Noradrenergná stimulácia krátko po učení môže nielen spomaliť, ale dokonca zvrátiť transformáciu pamäte a udržať závislosť na hipokampe, čo umožňuje dlhodobú presnú pamäť.
Táto konsolidácia zmenených systémov bola paralelná s dynamickými zmenami v metylácii DNA a expresiou génov spojených s pamäťou. Je veľmi pravdepodobné, že komplexné zmeny v konsolidácii systémov závisia od viacerých molekulárnych mechanizmov. Napríklad gény ako Map2 a Grin1 boli v priebehu času tiež diferencovane regulované liečbou NE tkanivovo špecifickým spôsobom (tabuľka S1), čo podporuje úlohu BLA pri ovplyvňovaní hipokampálnej neurogenézy pri emocionálnom zlepšení epizodickej pamäte (47) . Napriek tomu sme tu identifikovali Reln a Pknt ako hlavné markery. Dočasná expresia týchto génov v dvoch anatomických oblastiach, predtým uvádzaných ako oblasti dôležité pre špecifickú a časovo závislú podporu pamäte (29, 35), bola tiež zmenená, čo odráža posun v konsolidácii pamäte. Prvá značka. Rel. sa podieľa na procesoch migrácie a polohovania neurónov vo vyvíjajúcom sa mozgu(48). zvyšuje synaptickú plasticitu reguláciou dlhodobej potenciácie (49) a podporuje tvorbu nových synapsií (50). Okrem toho sa uvádza, že expresia Reln v hipokampe je aktívne, ale prechodne, upregulovaná, aby sa uľahčilo ukladanie nových spomienok, ale vracia sa na bazálnu úroveň 24 hodín po kondicionovaní strachu (36). V súčasnej štúdii kontrolné potkany ošetrené fyziologickým roztokom vykazovali počiatočnú up-reguláciu expresie Reln v hipokampe po 2. dni, po ktorej nasledovala down-regulácia na bazálne hladiny po 28. dni, v súlade s teóriou konsolidácie systémov. Na rozdiel od toho. NE liečba BLA po tréningu aktívne zvrátila túto down-reguláciu expresie Reln v hipokampe v 28-d časovom bode, čím odzrkadľovala pozorované zmeny správania a podporovala zvýšené zapojenie hipokampu do dlhodobej udržiavania pamäte . Okrem toho noradrenergná aktivácia tiež zrušila časovo závislé zmeny expresie Redln v ACC zistené u kontrolných zvierat, čo pravdepodobne podporuje zníženú úlohu kôry pri dlhodobej udržiavaní pamäti po liečbe NE.
Druhý hlavný marker, Pkwy, je spojený s udržiavaním dlhodobej pamäte v kôre (37,51). PKMt je nezávislá katalytická doména kompletnej proteínkinázy C
Z a je konštitutívne a trvalo aktívny. bez potreby druhého posla (41). Aktivácia tejto kinázy zvyšuje prenos AMPAR (receptory -amino-3-hydroxy-5-metyl-4-izoxazol propiónovej kyseliny) v postsynaptickej membráne a ovplyvňuje plasticitu prostredníctvom modulácie neskorej fázy dlhodobej potenciácie (52,53). Shema a kol. (54) uvádzajú, že inhibícia PKM v mozgovej kôre ruší dlhodobú pamäť. To je v súlade s teóriou konsolidácie systémov a poukazuje na mechanizmus údržby vzdialenej pamäte súvisiaci s kôrou. Iné zistenia však naznačujú, že PKMt je skôr postradateľný a že svoju úlohu môže zohrávať aj iná kináza (55,56). V súčasnej štúdii kontrolné potkany liečené fyziologickým roztokom vykazovali časovo závislú reguláciu Pkmry v ACC, čo podporuje zvyšujúca sa úloha kortikálnych PKMty pri udržiavaní dlhodobej pamäte. Na rozdiel od toho liečba NE zrušila túto časovo závislú kortikálnu up-reguláciu PknL spustenú skúsenosťou s učením, čo ďalej podporuje konsolidáciu zmenených systémov a zníženú úlohu kôry pri dlhodobom udržiavaní pamäťovej stopy.
Tieto zistenia teda poskytujú dôkaz, že noradrenergná aktivácia BLA po tréningu zvyšuje silu a dlhodobú epizodickú špecificitu pamäte vyvolanú trvalou závislosťou od hippocampu. Je prekvapujúce, že vzdialená pamäť zostala závislá od hipokampu aj 4 týždne po tréningu, čo naznačuje posun v dynamike konsolidácie systémov. Tento posun bol pravdepodobne podporený epigeneticky riadenými transkripčnými zmenami génov súvisiacich s pamäťou v hipokampe aj neokortexe.
Zlepšite pamäť: extrakt z cistanche
Metódy
Predmety. Samce potkanov Sprague-Dawley (Chares River) boli chované individuálne v miestnosti vivária s kontrolovanou teplotou 22 stupňov (od 7:00 do 19:00 zapnuté svetlá). Školenie a testovanie prebiehalo počas svetelného cyklu medzi 1000 a 1500 hodinami. Všetky experimentálne postupy boli v súlade so smernicou Európskej únie 2010/63/EU a boli schválené Inštitucionálnym výborom pre starostlivosť o zvieratá a ich používanie na Radboud University, Nijmegen, Holandsko.
Úloha inhibičného vyhýbania sa diskriminácii. Potkany boli na začiatku umiestnené do štartovacej priehradky bezšokového boxu a mohli skúmať prístroj na 20 s bez toho, aby došlo k šoku do nôh (obr. 1A). Po oneskorení 2 minút boli umiestnené do štartovacieho priestoru kontextovo odlišného inhibičného vyhýbacieho zariadenia (shok box). Keď krysa vstúpila do tmavého oddelenia, posuvné dvierka sa dávkovali a bol dodaný jediný nevyhnutný šok do nohy (0,60 mA: 1 s). Na retenčnom teste. buď 2 alebo 28 dní po tréningu, boli testované v náhodnom poradí v oboch tréningových kontextoch, ako aj v novom kontexte (38) SI metóda
Odber tkaniva, homogenizácia a extrakcia nukleových kyselín. Mozgové tkanivo obsahujúce hippocampus alebo ACC sa narezalo na 350-μum hrubé koronálne rezy. Bilaterálne údery z oblasti gyrus dentatus hipokampu [ante-roposterior (AP):-2,64 až -3.86mm] a ACC(AP: plus 3.{{8 }} až plus 1,92 mm) boli zozbierané z troch po sebe nasledujúcich rezov do celkového počtu šiestich razidiel. Na transkriptomickú a metylomickú analýzu sme spojili jednotlivé razy zvieracieho tkaniva. Paralelná izolácia DNA a RNA sa uskutočnila pomocou protokolu chaotropnej lýzy (metóda SY).
Transkriptomická analýza. Zmeny expresie v celom genóme boli merané pomocou potkanieho génu 2.0 ST Array (Affymetrix 902124) pomocou štandardných protokolov (57) (metóda Si).
Analýza obohatenia génovej sady. Najprv sme prevzdušnili súbor génov spojený s pamäťou zložený zo 122 génov, ktoré sa predtým podieľali na pamäti (metódy S). GSEA sa uskutočnilo pomocou štandardnej váženej štatistiky Kolmogorov-Smirnov. Nakoniec sme testovali jednotlivé gény z MGS naprieč významnými porovnaniami a použili sme Bonferroniho korekciu, aby sme zohľadnili viacnásobné testovanie (metódy S).
Kvantitatívna PCR, posttrainingové merania expresie DNA metyltransferázy, ako aj validácia zmien expresie z transkriptomickej analýzy, boli uskutočnené pomocou kvantitatívnej PCR. Všetky reakcie sa uskutočnili trojmo (S/metódy).
Analýza pyrosekvenovania. Metylácia DNA predtým uvedených relevantných promótorových oblastí potkanieho Ren [chr49.346.306 až 9346.547;RGSC6.0m6 (35); 3G] a PkmL[chr5:172,751,942 až 172,752,163; Gény RGSC(Rat Genome Sequencing CorsortiumVRattus norveqicus)6.0rn6(41);obr.3H] boli kvantifikované priamym bisulfitovým pyrosekvenovaním (58). Všetky reakcie sa uskutočňovali štvormo (metódy SI).
Štatistiky. Retenčné latencie inhibičného vyhýbania sa analyzovali pomocou dvoj- alebo trojcestných ANOVA s retenčnými latenciami v rôznych testovacích kontextoch ako opakované merania. Pri porovnaniach sa použili nepárové a párové t-testy. Na analýzu transkriptómu a metylácie DNA sme analyzovali tri biologické repliky vytvorené spojením tkanivových úderov od 6 do 1 0 nezávislých zvierat pre každú kombináciu tkaniva/liečby. Stĺpcové grafy ukazujú log násobok zmeny (FC) rozdiely v expresii a metylácii medzi porovnávanými skupinami. Hladiny dept mRNA boli analyzované nepárovými t-testmi. Pre všetky porovnania bolo P < 0,05="" akceptované="" ako="" štatisticky="" významné.="" ak="" nie="" je="" uvedené="" inak,="" bonferroniho="" korekcia="" sa="" použila="" na="" zohľadnenie="" viacnásobného="">
Zlepšite pamäť: doplnok cistanche
Odkaz
1. McGaugh JL (2003) Memory and Emotion: The Making of Lasting Memories (Columbia Univ Press, New York).
2. McGaugh JL (2013) Vytváranie trvalých spomienok: Spomienka na to podstatné. Proc Natl Acad Sci USA 110:10402–10407.
3. Talarico JM, Rubin DC (2003) Spomienka na bleskové žiarovky charakterizuje dôvera, nie konzistentnosť. Psychol Sci 14:455–461.
4. Sharot T, Delgado MR, Phelps EA (2004) Ako emócia zvyšuje pocit zapamätania. Nat Neurosci 7:1376–1380.
5. Izquierdo I, a kol. (1992) Neurotransmiterové receptory zapojené do post-tréningového spracovania pamäte amygdala, mediálna priehradka a hipokampus potkana. Behav Neural Biol 58:16–26.
6. McGaugh JL (2006) Urobte z miernych momentov nezabudnuteľné: Pridajte trochu vzrušenia. Trends Cogn Sci 10:345–347.
7. Hurlemann R, a kol. (2010) Reaktivita ľudskej amygdaly je znížená adrenergným antagonistom -nor propranololom. Psychol Med 40:1839-1848.
8. Roozendaal B, McGaugh JL (2011) Modulácia pamäte. Behav Neurosci 125:797–824.
9. Barsegyan A, McGaugh JL, Roozendaal B (2014) Noradrenergná aktivácia bazolaterálnej amygdaly moduluje konsolidáciu pamäte rozpoznávania objektov v kontexte. Front Behav Neurosci 8:160.
10. Izquierdo I, Furini CRG, Myskiw JC (2016) Pamäť strachu. Physiol Rev 96:695-750.
11. LaLumiere RT, McGaugh JL, McIntyre CK (2017) Emocionálna modulácia učenia a pamäte: Farmakologické dôsledky. Pharmacol Rev 69:236-255.
12. Roozendaal B, Hermans EJ (2017) Účinky norepinefrínu na kódovanie a konsolidáciu emocionálnej pamäte: Zlepšenie synergie medzi štúdiami na zvieratách a ľuďoch. Curr Opin Behav Sci 14:115–122.
13. Cahill L, Prins B, Weber M, McGaugh JL (1994) Beta-adrenergná aktivácia a pamäť na emocionálne udalosti. Nature 371:702–704.
14. Roozendaal B, Nguyen BT, Power AE, McGaugh JL (1999) Noradrenergný vplyv bazolaterálnej amygdaly umožňuje zvýšenie konsolidácie pamäte indukovanej aktiváciou hipokampálneho glukokortikoidného receptora. Proc Natl Acad Sci USA 96: 11642–11647.
15. Southwick SM a kol. (2002) Vzťah zvýšenej aktivity norepinefrínu počas konsolidácie pamäte k zlepšenej dlhodobej pamäti u ľudí. Am J Psychiatry 159:1420–1422.
