Časť 2: Starnúce myši vykazujú poruchu aktualizácie pamäte v novom modeli aktualizácie OUL

pre viac informácií:{0}}

Pls kliknite sem pre časť 1

Kliknite naCistanche herba pre pamäť 

úspešne získané dlhodoboPamäťpre pôvodné tréningové miesta.

boli predstavené informácie,Pamäťpretože pôvodné aj aktualizované informácie boli narušené anisomycínom. Na posúdenie origináluPamäťPorovnali sme prieskum objektu na novom mieste (A4) s objektmi na tréningových miestach A1 a A2 (obr. 2di, ii). Surový percentuálny čas prieskumu pre každý zo štyroch objektov počas testovacej relácie je znázornený na doplnkovom obrázku 5B. Pre objekt A1, v skupine No Update, myši v oboch podmienkach s liekom silne preferovali novú polohu A4 pred tréningovou lokalizáciou A1 (obr. 2di; obojsmerná ANOVA, významná aktualizácia liekovou interakciou (F(1,29) {{ 12}}.66, p=0.039), Sidakovo post hoc porovnanie No Update VEH vs ANI: p=0.84, n=6,6). Na druhej strane v skupine Aktualizácia uprednostňovali objekt A4 iba zvieratá z vozidiel; myši, ktorým bol podaný anizomycín, vykazovali výrazne nižší DI v porovnaní s kontrolami s vehikulom (Sidakovo post hoc porovnanie Update VEH vs ANI: p=0.0004, n=12,9), čo naznačuje, že mali malú preferenciu pre objekt v nová lokalita. Podobný vzor bol pozorovaný pre pôvodný objekt A2 (obr. 2dii), aj keď nebol zaznamenaný žiadny významný účinok anisomycínu v rámci žiadnej z podmienok aktualizácie (dvojcestná ANOVA, významné účinky lieku (F(1,29)=5). 05, p=0.032) a aktualizácia (F(1,29)=5.05, p=0.0324), ale žiadna interakcia liek x aktualizácia, Sidakov post hocs porovnávajúci VEH vs ANI v rámci každej podmienky aktualizácie, p > 0,05), pravdepodobne preto, že objekt A2 nebol prítomný pre zvieratá v podmienke aktualizácie (pozri diskusiu). Tieto výsledky spolu naznačujú, že anizomycín podaný po aktualizácii pamäte narúšaPamäťpre pôvodné informácie o tréningu.

Tiež sme hodnotili, či sa anisomycín prerušilPamäťpre aktualizované informácie porovnaním prieskumu novej polohy A4 s aktualizovanou polohou A3 (obr. 2diii). Myši s vehikulom aj s anisomycínom v stave bez aktualizácie vykazovali podobné úrovne skúmania objektov A3 a A4, čo sa odráža ako DI takmer nula v oboch skupinách (obojsmerná ANOVA, významná aktualizácia interakciou lieku (F(1,29) { {9}}.17, p=0.02), Sidakovo post hoc porovnanie No Update VEH vs ANI: p=0.97). Na druhej strane u myší po aktualizácii došlo k zhoršeniu anizomycínuPamäťpre aktualizované informácie; zvieratá s anisomycínom vykazovali výrazne menšiu preferenciu pre nové umiestnenie v porovnaní so zvieratami, ktoré boli nosičom (Sidakovo post hoc porovnanie aktualizácie VEH vs ANI: p=0.0003). Všetky skupiny vykazovali počas testovacej relácie podobné úrovne celkového prieskumu (obr. 2div; dvojcestná ANOVA, bez významných hlavných účinkov alebo interakcií). Tieto výsledky spolu naznačujú, že anizomycín po aktualizácii narúša aktualizované informácie okrem informácií získaných počas tréningu.

Aktualizácia OUL aktivuje neuronálny súbor podporujúci pôvodnú pamäť

Na doplnenie nášho experimentu s anisomycínom sme tiež použili techniku ​​Arc catFISH, aby sme určili, či aktualizačná relácia reaktivuje neuronálny súbor spojený s pôvodnýmPamäťalebo zapája novú populáciu neurónov v dorzálnom hipokampe. CatFISH využíva dočasnú špecifickosť lokalizácie Arc mRNA po učenia sa, pričom používa subcelulárnu distribúciu Arc ako indikáciu histórie aktivity jednotlivých hipokampálnych neurónov po dvoch samostatných udalostiach [38, 39, 48].

Najprv sme overili, že načasovanie expresie Arc mRNA vyvolanej našimi skúsenosťami sa zhodovalo s predchádzajúcimi správami, ktoré pozorovali intranukleárne ohniská mRNA Arc v priebehu niekoľkých minút po správaní a cytoplazmatický oblúk 15–20 minút po udalosti [39, 48, 49]. . Keďže toto načasovanie je rozhodujúce pre analýzu catFISH, najprv sme preskúmali tento vzor expresie. Po 10-minútovom vystavení novému kontextu boli myši obetované o 5, 15 alebo 30 minút neskôr a hipokampálne plátky boli spracované pre Arc FISH (doplnkový obrázok 2A). V súlade s predchádzajúcimi správami sme pozorovali nízke úrovne expresie Arc v našich kontrolách domácej klietky (doplnkový obrázok 2Bi). U trénovaných zvierat sme päť minút po tréningovej udalosti videli prevažne bodkovanú expresiu mRNA jadrového oblúka, zatiaľ čo 30 minút po tréningu bolo farbenie takmer výlučne cytoplazmatické (doplnkový obrázok 2Bii–iv). Tento časový priebeh expresie Arc sa zhoduje s priebehom mnohých predchádzajúcich správ a potvrdzuje, že kompartmentalizácia Arc sa môže použiť na identifikáciu neurónového súboru aktivovaného počas dvoch samostatných udalostí.

Ďalej sme použili Arc catFISH na určenie, či neuróny aktivované pôvodnými tréningovými informáciami budú tiež zapojené do udalosti aktualizácie. Myši najprv absolvovali tri dni tréningu, aby sa zabezpečilo spoľahlivé učenie sa pôvodných informácií o tréningu (obr. 3a). Myši vykazovali nízke skóre DI počas tréningu, pretože myši skúmali objekty A1 a A2 približne rovnako (doplnkový obrázok 3A, Bi, dvojcestný zmiešaný model ANOVA, žiadny významný hlavný účinok alebo interakcia deň x aktualizácia, ale významný účinok typu aktualizácie (F(3,16)=4.4, p {{1{19}}}.02) bez signifikantného vplyvu akéhokoľvek individuálneho Sidakovho post hoc testu porovnávajúceho podmienky aktualizácie v rámci každého tréningového dňa). Neboli pozorované žiadne skupinové rozdiely pre celkový prieskum objektov počas tréningu, hoci celkový prieskum objektov sa počas tréningových dní znížil (doplnkový obrázok 3Bii, dvojcestný zmiešaný model ANOVA, významný hlavný účinok dňa (F(2,32) {{17 }}.32, p < 0,0001),="" žiadny="" významný="" vplyv="" interakcie="" deň="" alebo="" deň="" x="" aktualizácia).="" nasledujúci="" deň="" ("update="" sessions")="" boli="" myšiam="" podané="" dve="" samostatné="" behaviorálne="" udalosti="" v="" špecifických="" časových="" bodoch="" pred="" usmrtením.="" pre="" epochu="" 1="" boli="" všetky="" zvieratá="" (okrem="" kontrol="" domácej="" klietky)="" znovu="" vystavené="" cvičným="" objektom="" a1="" a="" a2.="" počas="" prvej="" epochy="" sa="" medzi="" skupinami="" nepozoroval="" žiadny="" významný="" rozdiel,="" pričom="" všetky="" skupiny="" vykazovali="" približne="" rovnaké="" skóre="" di="" (doplnkový="" obrázok="" 3ci,="" vľavo,="" f(2,12)="2.38," p="0.135" )="" a="" podobné="" úrovne="" skúmania="" objektov="" (doplnkový="" obrázok="" 3cii,="" vľavo,="" f(2,12)="1.10," p="0.364)." po="" 20-minútovom="" odpočinku="" v="" miestnosti="" s="" kolóniou="" myši="" dostali="" epochu="" 2,="" v="" ktorej="" boli="" buď="" znovu="" vystavené="" umiestneniu="" cvičných="" objektov="" (bez="" aktualizácie/nu),="" boli="" vystavené="" objektu="" presunutému="" do="" nového="" umiestnenie="" (aktualizácia/u),="" alebo="" boli="" trénovaní="" v="" novom="" kontexte="" s="" novými="" objektmi="">Pamäť/NM). Počas 2. epochy myši v skupine Update uprednostňovali pohybujúci sa objekt a vykazovali výrazne vyšší DI ako myši bez aktualizácie a novej pamäte (doplnkový obrázok Ci, vpravo, F(2,12)=8.09, p { {5}}.006, Sidakove post hoc testy porovnávajúce U s NU, p=0,006 a U s NM, p=0,048, NU s NM, p=0,64 ), čo dokazuje, že myši Update si úspešne zapamätali tréningové miesta. Skupiny tiež vykazovali rôzne množstvá celkového prieskumu objektov počas 2. epochy s myšami v NovomPamäťskupina vykazujúca podstatne viac skúmania objektov ako myši v skupine Bez aktualizácie alebo Aktualizácie (doplnkový obrázok 3Cii, vpravo,

Starnúce myši vykazujú zhoršenú aktualizáciu pamäte v románe aktualizácie OUL JL Kwapis et al.

F(2,12)=35.78, p < 0.0001,="" sidakove="" post="" hoc="" testy="" porovnávajúce="" nm="" a="" nu,="" p="">< 0,0001,="" nm="" k="" u,="" p="" {{8="" }}.0001,="" nu="" až="" u,="" p="0.284)." to="" je="" v="" súlade="" s="" mnohými="" správami,="" ktoré="" dokazujú,="" že="" vystavenie="" novým="" informáciám="" (v="" tomto="" prípade="" novým="" objektom)="" poháňa="" prieskum="" u="" hlodavcov="" [40,="" 50–52].="" myši="" boli="" usmrtené="" ihneď="" po="" druhej="" epoche="" a="" hipokampálne="" tkanivo="" ca1="" bolo="" spracované="" na="" catfish.="" predpokladalo="" sa,="" že="" expresia="" cytoplazmatického="" oblúka="" je="" aktivovaná="" epochou="" 1,="" zatiaľ="" čo="" jadrový="" oblúk="" bol="" aktivovaný="" epochou="" 2="" (pozri="" reprezentatívne="" obrázky="" z="" tohto="" experimentu,="" obr.="" 3b),="" čo="" nám="" umožňuje="" vypočítať="" relatívne="" prekrytie="" neurónovej="" populácie="" aktivovanej="" oboma="" udalosti="" [39,="">

Vypočítali sme skóre podobnosti (pozri metódy) pre každú z podmienok správania, aby sme kvantifikovali prekrytie súboru medzi dvoma epochami, ako už bolo opísané [39, 53]. Vysoké skóre podobnosti naznačuje, že rovnaká populácia neurónov bola aktivovaná oboma epochami, zatiaľ čo nízke skóre podobnosti naznačuje, že pri každej udalosti boli aktivované nezávislé populácie neurónov. Zistili sme, že podmienka Aktualizácia vytvorila približne rovnaký stupeň prekrytia súboru ako podmienka Bez aktualizácie (obr. 3c, n=5/skupina; jednosmerná ANOVA, F(2,12)=18. 36, p=0.0002, Sidakovo post hoc porovnanie NU s U, p=0.26), zatiaľ čo NewPamäťtento stav spôsobil výrazne nižšie skóre podobnosti (Sidakovo post hoc porovnanie NU a NM, p=0,0002; Sidakovo post hoc porovnanie U a NM, p=0,003), čo naznačuje výrazne menšie prekrytie populácie v Stav novej pamäte.

Hodnotili sme tiež percento buniek exprimujúcich Arc v cytoplazme, jadre alebo v oboch v podmienkach správania (obr. 3d). Skupina v domácej klietke vykazovala najnižší počet buniek pozitívnych na Arc v každej zo subcelulárnych distribúcií (len cytoplazmatická, iba jadrová alebo obe) (dvojcestná ANOVA, významná aktualizácia interakciou kompartmentu (F(6,32) {{4} }.32, p < 0.0001),="" sidakovo="" post="" hocs="" porovnanie="" domácej="" klietky="" s="" inými="" behaviorálnymi="" podmienkami:="" iba="" cytoplazma,="" p="">< 0,001,="" jadrové-="" iba="" p="">< 0,05,="" obe,="" p="">< 0,0001,="" n="5/skupina)," čo="" potvrdzuje,="" že="" sme="" mali="" nízke="" zafarbenie="" arc.="" v="" súlade="" so="" skóre="" podobnosti="" sme="" nevideli="" žiadny="" významný="" rozdiel="" medzi="" skupinami="" no="" update="" a="" update="" v="" počte="" buniek="" pozitívnych="" na="" farbenie="" cytoplazmatickým="" aj="" nukleárnym="" oblúkom="" ("obaja";="" sidakovo="" post="" hoc,="" s.="0.69)" ,="" čo="" naznačuje,="" že="" približne="" rovnaký="" počet="">Pamäť" bunky boli reaktivované počas relácie aktualizácie OUL. V porovnaní s tým NewPamäťskupina mala podstatne menej buniek pozitívnych na cytoplazmatický aj jadrový oblúk (Sidakovo post hocs, obe NU vs. NM, p=0,0002, obe U vs. NM, p=0,006), čo naznačuje, že viac buniek bolo jedinečne aktivovaných epochami 1 alebo 2. Najmä NovýPamäťstav vykazoval podstatne viac farbenia Arc len na jadre v porovnaní so stavom Bez aktualizácie (Sidakovo post hoc, iba jadrová NU vs NM, p=0.021), čo naznačuje, že nové informácie prezentované počas 2. epochy by mohli aktivovať ďalšie neuróny. Celkovo bol podiel buniek CA1 exprimujúcich Arc v súčasnej štúdii podobný ako v predchádzajúcich štúdiách [48, 53]. Dôležité je, že nebol žiadny rozdiel v celkovom počte buniek spočítaných medzi štyrmi podmienkami správania (obr. 3e, jednosmerná ANOVA, F(3,16)=0.72, p=0.55 ). Spoločne tieto údaje naznačujú, že relácia aktualizácie OUL reaktivuje do značnej miery prekrývajúcu sa sadu neurónov, ktoré boli zapojené počas tvorby pôvodnej pamäte umiestnenia objektu v oblasti CA1 dorzálneho hipokampu. Spolu s výsledkami experimentu s anisomycínom tieto údaje naznačujú, že relácia aktualizácie OUL reaktivuje originálPamäť, namiesto toho, aby boli zakódované ako samostatná asociácia.

Aktualizácia pamäte je u starnúcich myší narušená

Nakoniec sme pomocou úlohy OUL určili, čiPamäťaktualizácia je u starnúcich myší narušená. Trénovali sme mladé a staré zvieratá trojdňovým 10-minútovým tréningom, aby sme zabezpečili úspešné získanie pôvodných informácií (obr. 4a), ako sme už predtým ukázali, že staré (18-mesačné) myši vykazujú deficity v dlhodobom umiestnení objektuPamäťpomocou jednej 10 min

Obr. 3Pamäťaktualizácia aktivuje rovnaký stupeň prekrytia súboru v CA1 ako opätovné vystavenie pôvodným tréningovým informáciám. experimentálny dizajn. V deň 4 (aktualizácia relácie) myši buď zostali vo svojich domovských klietkach (HC) alebo boli vystavené dvom samostatným behaviorálnym udalostiam (epochy 1 a 2) oddeleným 20 minútami. Myši boli usmrtené ihneď po Epoche 2. b Príklady hipokampálnych buniek zo zvierat v a, ktoré boli počítané ako bunky bez zafarbenia Arc, (ii) len nukleárny oblúk (zelená šípka), (iii) iba cytoplazmatický oblúk (žltá šípka) alebo (iv) jadrový aj cytoplazmatický oblúk (biela šípka). Oblúková mRNA je červená, jadrové kontrastné farbivo DAPI je modré. c Súbor sa prekrýva v troch podmienkach správania. Medzi skupinami No Update (NU) a Update (U) nebol žiadny rozdiel v skóre podobnosti, zatiaľ čo medzi skupinami NewPamäť(NM) skupina vykazovala výrazne nižšie skóre podobnosti, čo naznačuje menšie prekrývanie súboru medzi epochami 1 a 2 ako ostatné skupiny. d Percento buniek exprimujúcich Arc v každej subcelulárnej kategórii. Zvieratá v domácej klietke konzistentne vykazovali nižšiu expresiu oblúka ako všetky ostatné podmienky správania. e V každej skupine bol spočítaný podobný počet celkových buniek. Údaje sú prezentované ako priemer ± SEM. *p < 0.05,="" **p="">< 0.01,="" ***p="">< 0,001,="" ****p=""><>

tréningové obdobie [41]. Myšiam sa potom poskytla štandardná 5-minútová relácia aktualizácie v deň 4, po ktorej nasledovala testovacia relácia v deň 5.

Nízke skóre DI bolo pozorované u mladých aj starých myší počas tréningu, pretože myši skúmali objekty A1 a A2 približne rovnako (doplnkový obrázok 4, Bi, Bii, dvojcestný zmiešaný model ANOVA, žiadne významné hlavné účinky alebo interakcia deň x aktualizácia pre mladých (i) alebo starých (ii)). Podobne sa nepozorovali žiadne skupinové rozdiely u mladých ani starých myší pri celkovom skúmaní objektov počas troch dní tréningu, hoci celkový čas skúmania objektov sa počas tréningových dní znížil (doplnkový obrázok 4, iii, iv; obojsmerný zmiešaný model ANOVA, významný hlavný efekt dňa (mladý: F(2,28) {{10}},87, p < 0,0001;="" starý:="" f(2,26)="10,51," p="0.0005)," žiadny="" významný="" vplyv="" aktualizácie="" alebo="" interakcie="" deň="" x="" aktualizácia).="" určiť,="" či="" mladé="" a="" staré="" myši="" úspešne="">Pamäťpodľa trojdňového tréningového protokolu sme merali výkon počas aktualizácie (deň 4). Mladé aj staré myši sa po aktualizácii ukázali neporušenéPamäťna školenie, s oboma skupinami aktualizácie (tj skupiny

vystavené aktualizovanému umiestneniu objektu A3), ktoré ukazuje výraznú preferenciu pre pohybujúci sa objekt. Kontroly bez aktualizácie (tj myši znovu vystavené umiestneniu objektov A1 a A2) vykazovali približne rovnakú preferenciu pre dve známe miesta (obr. 4bi; obojsmerná ANOVA porovnávajúca DI, hlavný efekt aktualizácie (F(1,29) { {8}}.{{10}}8, p < 0.0001),="" ale="" žiadny="" významný="" vplyv="" interakcie="" vek="" alebo="" vek="" x="" aktualizácia,="" sidakove="" post="" hoc="" testy="" porovnávajú="" žiadna="" aktualizácia="" vs.="" aktualizácia,="" mladý:="" p="">< 0,0001,="" starý:="" p="">< 0,0001,="" n="9," 9,="" 7,="" 8).="" mladé="" zvieratá,="" ktorým="" bola="" poskytnutá="" aktualizácia,="" vykazovali="" podstatne="" viac="" skúmania="" objektov="" ako="" ich="" kontroly="" bez="" aktualizácie="" (obr.="" 4bii;="" obojsmerná="" anova,="" významná="" interakcia="" vek="" alebo="" vek="" ×="" aktualizácia="" (f(1,29)="5.39," p="" {{="" 26}}.028),="" sidakov="" post="" hoc="" test="" porovnávajúci="" young="" no="" update="" vs="" update,="" p="">< 0,0001),="" zatiaľ="" čo="" staré="" zvieratá="" vykazovali="" podobný="" celkový="" čas="" prieskumu="" bez="" ohľadu="" na="" to,="" či="" dostali="" aktualizáciu="" (sidakov="" post="" hoc="" test="" porovnávajúci="" old="" no="" update="" vs="" update,="" p="0.33)." to="" naznačuje,="" že="" vystavenie="" novým="" informáciám="" o="" polohe="" viedlo="" k="" zvýšenému="" prieskumu="" iba="" u="" mladých="" myší,="" pravdepodobne="" preto,="" že="" starnutie="" znižuje="" pohyb="" vo="">

[napr. 54]. Mladé aj staré myši sú teda schopné získať pôvodné umiestnenie objektuPamäťs tromi po sebe nasledujúcimi dňami 10-min tréningov.

Nakoniec sme vykonali retenčný test, aby sme zistili, čiPamäťbola úspešne aktualizovaná. Surový percentuálny čas prieskumu pre každý zo štyroch objektov počas testovacej relácie je znázornený na doplnkovom obrázku 5C. Všetky zvieratá vykazovali neporušenú pamäť pre pôvodné informácie, pretože mladé a staré myši v podmienkach aktualizácie aj bez aktualizácie uprednostňovali nové umiestnenie A4 pred pôvodnou polohou A1 (obr. 4ci; obojsmerná ANOVA, žiadne významné hlavné účinky alebo vek × interakcia aktualizácie). Mladé myši sa tiež ukázali neporušenéPamäťpre pôvodný objekt A2 bez ohľadu na to, či dostali aktualizáciu (obr. 4cii; obojsmerná ANOVA, významný vek × interakcia aktualizácie (F(1,29)=7.61, p=0.01 ), Sidakov post hoc test porovnávajúci Young No Update vs. Update, str.=0.56). Naproti tomu staré myši po aktualizačnej relácii vykazovali výrazne nižšie DI pre pôvodný objekt A2 (Sidakovo post hoc

Starnúce myši vykazujú zhoršenú aktualizáciu pamäte v románe aktualizácie OUL JL Kwapis et al.

Obr. 4 Starnúce myši vykazujú poruchy vPamäťaktualizácie. experimentálny dizajn. Mladým (3-mesiacov) a starým (18-mesiacov) myšiam boli poskytnuté tri po sebe nasledujúce dni tréningu pred štvrtým dňom aktualizácie. b Aktualizujte správanie relácie. (i) Mladé aj staré myši v stave Aktualizácia uprednostňujú novú (aktualizovanú) polohu A3 pred známou polohou A1. Myši v skupine Bez aktualizácie vykazujú nízky DI, čo naznačuje, že neuprednostňujú známe miesta A1 alebo A2. (ii) Mladé myši po aktualizácii vykazujú podstatne väčší celkový prieskum ako mladé myši bez aktualizácie. Staré myši vykazujú podobný prieskum v podmienkach aktualizácie a bez aktualizácie. c Testovanie správania relácie. (i) Všetky zvieratá sú neporušenéPamäťpre pôvodný cvičný objekt A1. (ii) Pre pôvodný tréningový objekt A2 vykazovali mladé myši podobnéPamäťvýkon bez ohľadu na to, či dostali aktualizáciu. V porovnaní s tým staré myši vykazovali výrazne nižšie DI pre objekt A2 v stave Aktualizácia v porovnaní so stavom Bez aktualizácie. (iii) Mladé, ale nie staré myši vykazujú neporušenú pamäť pre aktualizované umiestnenie A3. Mladé myši v stave aktualizácie vykazujú výrazne vyšší DI (A3–A4) v ​​porovnaní s kontrolami bez aktualizácie. Pre staré myši skupiny No Update a Update ukazujú DI blízko nule, čo naznačuje, že sa neuprednostňuje nová poloha A4 pred aktualizovanou polohou A3, a to ani po aktualizácii. (iv) Celkový prieskum bol významne nižší u starých zvierat v porovnaní s mladými, ale medzi skupinami s aktualizáciou a bez aktualizácie sa nepozorovali žiadne skupinové rozdiely.

Údaje sú prezentované ako priemer ± SEM. *p < {{0}}.05,="" ****p=""><>

porovnanie starej žiadnej aktualizácie vs. aktualizácie, str.=0.016). To môže odrážať slabšie, menej vytrvaléPamäťpre pôvodné tréningové informácie u starnúcich myší, pretože objekt A2 nebol prítomný počas relácie aktualizácie pre zvieratá v stave Aktualizácia (pozri diskusiu).

Určiť, či sa mladé a staré myši úspešne naučiliPamäťPorovnali sme prieskum aktualizovaného miesta A3 s novým miestom A4. Mladé myši, ktorým bola poskytnutá aktualizácia, vykazovali výrazne vyšší DI v porovnaní s ich kontrolami bez aktualizácie (obr. 4ciii; obojsmerná ANOVA, významná interakcia vek x aktualizácia (F(1,29)=8.70) , p=0.006), Sidakov post hoc test porovnávajúci Young No Update vs. Update, p < 0,0001),="" čo="" naznačuje="">Pamäťpre aktualizovaný objekt A3. Naproti tomu staré myši vykazovali malú preferenciu pre nový objekt bez ohľadu na to, či dostali aktualizačnú reláciu, bez významného rozdielu v DI medzi starými myšami bez aktualizácie a starými aktualizačnými myšami (Sidakov post hoc test porovnávajúci starú žiadnu aktualizáciu vs. aktualizácia, p { {1}}.16). Hoci teda 18-mesiace myši boli schopné získať pôvodnú pamäť, vykazovali zhoršenú schopnosť aktualizovať túto pamäť pomocou nového umiestnenia objektu. Celkovo staré myši počas testovacej relácie skúmali menej ako mladé myši (obr. 4civ; dvojcestná ANOVA, významný vplyv veku (F(1,29)=21,72, p < 0).="" 0001),="" ale="" žiadny="" významný="" hlavný="" účinok="" aktualizácie="" alebo="" interakcie="" vek="" x="" aktualizácia),="" hoci="" medzi="" skupinami="" aktualizácia="" a="" bez="" aktualizácie="" v="" rámci="" jednotlivých="" vekových="" podmienok="" neboli="" žiadne="" rozdiely.="" korelácia="" množstva="" prieskumu="" počas="" tréningu,="" aktualizácie="" alebo="" testovacej="" relácie="" s="" testovacími="" di="" pre="" každý="" objekt="" neodhalila="" žiadny="" významný,="" zmysluplný="" vzťah="" medzi="" celkovým="" časom="" prieskumu="" a="" výkonnosťou="" testu="" u="" mladých="" alebo="" starých="" zvierat,="" čo="" naznačuje,="" že="" znížený="" prieskum="" u="" starnúcich="" myší="" nemôže="" byť="" samotný="" výkon="" aktualizácie="" pamäte.="" myši="" teda="" vykazujú="" poruchy="" súvisiace="" s="" vekom="" v="" ich="" schopnosti="" aktualizovať="">Pamäťs novými informáciami v úlohe OUL.

DISKUSIA

Tu sme vyvinuli a overili novú úlohu aktualizácie pamäte OUL, ktorú možno použiť na pochopenie podporných mechanizmovPamäťaktualizácia u mladých a starých hlodavcov. Ukazujeme, že mladé myši úspešne vykonávajú OUL a vykazujú pamäť pre pôvodné informácie aj aktualizované informácie v jedinej testovacej relácii. Ďalej sme pomocou komplementárnych prístupov (aplikácia catFISH a anisomycín) zistili, že aktualizácia OUL zapája pôvodnú pamäť, a nie podnecuje vytváranie nezávislej asociácie. Nakoniec sme na demonštráciu použili OUL

Starnúce myši vykazujú poruchyPamäťaktualizácia v románe OUL aktualizácia JL Kwapis et al.

že starnúce myši vykazujú deficity vPamäťaktualizácie. Tieto údaje spolu naznačujú, že deficity súvisiace s vekom vPamäťaktualizácia môže prispieť ku kognitívnym poruchám súvisiacim s vekom. Úloha OUL je preto sľubným novým nástrojom na skúmanie tvorby a aktualizácie pamäte vzhľadom na jej jednoduchosť a znížený stres v porovnaní s úlohami založenými na vode a nárazoch. Najdôležitejšie je, že umožňuje rozlíšiť dlhodobú pamäť a aktualizované informácie v rámci jednej testovacej relácie.

Pomocou našej novovytvorenej paradigmy OUL sme zistili, že starnúce, 18-mesačné myši majú problém aktualizovať existujúce spomienky, čo naznačuje, že pamäť sa v starobe stáva menej flexibilnou. Deficity pamäti súvisiace s vekom sú dobre zdokumentované u všetkých druhov [41, 55, 56] a poruchy reverzného učenia [57, 58] a behaviorálnej flexibility [59] sú v starobe bežné. U ľudí sú epizodické spomienky závislé od hipokampu obzvlášť citlivé na starnutie [60, 61], čo môže odrážať buď zníženú reakciu na novosť v starobe, alebo zvýšenú náchylnosť na interferenciu [60, 62]. Tu sa domnievame, že je pravdepodobnejšie, že naše 18-mesačné myši vykazujú nedostatočný hipokampálnyPamäťaktualizácia v dôsledku proaktívneho rušenia, a nie neschopnosti detekovať pohybovaný objekt ako nový. Staré myši vykazujú počas aktualizácie jasnú preferenciu pre objekt na novom mieste (obr. 4b), čo dokazuje, že nové miesto rozpoznávajú ako nové. Zdá sa však, že tieto informácie nie sú začlenené do dlhodobej pamäte, pretože nezobrazujú pamäť pre aktualizované umiestnenie nasledujúci deň (obr. 4ciii). Toto zlyhanie pri naučení aktualizácie môže byť spôsobené proaktívnym rušením, pri ktorom uložená pôvodná pamäť bráni začleneniu (alebo získaniu) nových informácií prezentovaných počas relácie aktualizácie. V skutočnosti je bežné, že starnúci jedinci majú problém zabúdať uložené informácie, aj keď už nie sú relevantné [62]. Tu sa zdá, že pôvodné informácie u starnúcich myší pretrvávajú v pôvodnom stave napriek ich zníženej relevantnosti vzhľadom na aktualizované informácie.

Rekonsolidácia sa od obnoveného záujmu v roku 2000 [8] dôsledne študovala, len nedávno sa však ocenila ako proces nevyhnutný prePamäťaktualizácie. Táto štúdia spolu s inou nedávnou prácou [2, 3, 10, 11, 14, 15, 17, 32, 63, 64] ukazuje, že nové informácie musia byť prezentované počas rešeršnej relácie, aby sa spustil proces rekonsolidácie; keď počas relácie aktualizácie neboli predložené žiadne nové informácie, pamäť nebola ovplyvnená anisomycínom (obr. 2di, skupina Bez aktualizácie). Je pravdepodobné, že keď sú počas vyhľadávania prezentované iba známe informácie, destabilizačné mechanizmy nie sú zapojené a pôvodná pamäť pretrváva, stabilná aj v prítomnosti inhibície syntézy proteínov [3, 17]. Je zaujímavé, že pomocou úlohy rozpoznávania objektov Rossato a kolegovia [64] preukázali, že infúzie anisomycínu neovplyvňujú pôvodnú pamäť po pokuse pseudoreaktivácie, v ktorom sú prezentované dva nové objekty bez niektorého z pôvodných trénovacích objektov. S výsledkami súčasnej štúdie to naznačuje, že originálPamäťsa stane labilným iba vtedy, keď je počas relácie aktualizácie prítomný jeden z pôvodných cvičných objektov spolu s niektorými novými informáciami o umiestnení alebo identite druhého objektu. Je pravdepodobné, že keď sa počas pseudovyhľadávania prezentujú len neznáme informácie, vytvorí sa nová pamäť bez potreby destabilizácie pôvodnej pamäte, ktorá opäť pretrváva v pôvodnom stave. Zdá sa teda, že proces rekonsolidácie umožňuje aktualizovať existujúce pamäte v reakcii na nové informácie.

Jedným zaujímavým zistením v súčasnej štúdii bolo, že mladé aj staré zvieratá v stave aktualizácie vykazovali zníženú pamäť pre umiestnenie objektu A2 pri teste v porovnaní so zvieratami v stave bez aktualizácie (napr. obr. 1dii). Keďže aktualizované zvieratá neboli vystavené A2 počas relácie aktualizácie (dostali iba polohy A1 a A3), táto zvýšená preferencia pre A2 je pravdepodobne spôsobená dlhším obdobím uchovávania (48 hodín) medzi tréningom a testovaním pre toto miesto. Predchádzajúce štúdie tiež pozorovali zvýšené skúmanie objektu prezentovaného menej nedávno v porovnaní s objektom prezentovaným nedávno [65], čo naznačuje, že dĺžka času medzi expozíciou a testovaním môže ovplyvniť subjektívnu novosť objektu alebo silu zvieracieho tela.Pamäťpre ten objekt. V porovnaní s tým žiadne zvieratá s aktualizáciou nedostali polohu objektu A2 počas relácie aktualizácie, a preto mali pre A2 iba 24-hodinové obdobie uchovávania. Pre naše staré myši sme to našliPamäťpre objekt A2 bol výrazne znížený počet aktualizovaných zvierat v porovnaní so zvieratami bez aktualizácie (obr. 4cii), čo naznačuje, že aj pri troch po sebe nasledujúcich dňoch tréningu sa pôvodnýPamäťV starnúcom mozgu sa začína degradovať do 48 hodín. Mladé zvieratá vykazovali robustnú pamäť pre objekt A2 aj 48 hodín po expozícii. Meranie preferencie zvierat pre polohu A2 preto môže poskytnúť dodatočné informácie o pretrvávaní pôvodnej pamäte v porovnaní s nedávno zažitou polohou A1. Keďže OUL má aj časovú zložku, v ktorej sa zvieratá učia, že objekt A3 je prezentovaný po objektoch A1 a A2, prieskum miesta A2 môže poskytnúť určité informácie o časovom aspekte aktualizácie pamäte. Pochopenie toho, ako čas hrá s aktualizáciou pamäte, je dôležitou úvahou, na ktorú by sa mala zamerať budúca práca.

Keďže väčšina pamätí sú modifikácie, a nie úplne de novo spomienky, je dôležité pochopiť, ako sa existujúce spomienky modifikujú na molekulárnej úrovni. Hoci početné štúdie skúmali mechanizmy podporujúce rekonsolidáciu pamäte, veľká časť tejto práce nedokáže rozlíšiť medzi mechanizmami podporujúcimi pôvodnú pamäť.Pamäťoproti tým, ktoré podporujú aktualizované informácie. Naša paradigma aktualizácie OUL je dobre umiestnená na identifikáciu mechanizmov zapojených do aktualizácie pamäte, pretože je schopná posúdiť pôvodnú pamäť aj aktualizované informácie v jedinej testovacej relácii. Budúca práca by mala určiť, či sú na aktualizáciu pamäte potrebné kľúčové mechanizmy, ako je výmena podjednotiek receptora AMPA [26, 27], degradácia proteínov [4, 66, 67] a syntéza kľúčových proteínov, ako sú zif268 a BDNF [17] a či tieto mechanizmy sú v starnúcom hipokampe narušené. Podobne bude zaujímavé určiť, či interferencia informácií vyvoláva opačný účinok na neurónové súbory a molekulárne udalosti.

Na záver sme zistili, že paradigma OUL je citlivá úloha závislá od hipokampu, ktorá je schopná posúdiť ako pôvodnýPamäťa aktualizované informácie v rámci jednej testovacej relácie. Tiež demonštrujeme, že starnúce myši vykazujú deficity vPamäťaktualizácia, čo naznačuje, že neschopnosť aktualizovať existujúce spomienky môže prispieť k poklesu kognitívnych funkcií súvisiacich s vekom. Úloha OUL je preto mocným nástrojom, ktorý možno použiť na pochopenie nervových mechanizmov, ktoré podporujú aktualizáciu pamäte v mladom mozgu, a na určenie, ako sú tieto mechanizmy narušené v starobe.

FINANCOVANIE A ZVEREJNENIE

Tento výskum podporili granty Národného inštitútu zdravia MH101491, AG051807 a AG050787 pre MAW a Národný inštitút pre starnutie (NIA) granty F32 AG052303 a K99 AG056596 pre JLK. Autori nedeklarujú žiadne konkurenčné záujmy. Autori nedeklarujú žiadne konkurenčné záujmy.

POĎAKOVANIE

Radi by sme poďakovali Dr. Johnovi Guzowskému za jeho pomoc pri analýze a interpretácii údajov o catFISH a Dr. Jennifer Czerniawski a Terra White za ich technickú podporu pri vykonávaní experimentov so sumcami. Radi by sme tiež poďakovali Dr. Adeele Syedovej a UC Irvine Optical Biology Center (OBC) za školenie a pomoc pri zbere konfokálnych snímok.

ĎALŠIE INFORMÁCIE

Doplňujúce informácie sú priložené k tomuto dokumentu na adrese (https://doi.org/10.1038/s41386-019-0438-0).

Poznámka vydavateľa: Springer Nature zostáva neutrálny, pokiaľ ide o jurisdikčné nároky v publikovaných mapách a inštitucionálnych pridruženiach.