Časť 3: Identifikácia dopaminergných neurónov, ktoré dokážu vytvoriť asociatívnu pamäť a akútne ukončiť jej prejavy správania
Mar 19, 2022
Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
test, zaviedli sme čakaciu dobu. Počas tohto obdobia boli larvy buď držané v tme alebo vystavené modrému svetlu na 3 minúty na aktiváciu 864-DAN (obr. 7A). Keď bol test vyvolania vykonaný v tme, významnéPamäťvyhľadávanie založené na princípe vyhľadávania bolo pozorované bez ohľadu na aktiváciu 864-DAN počas čakacej fázy (obr. 7A, rámčekový graf vľavo a v strede). To naznačuje, že aktivácia 864- DAN počas čakacej doby nepodporuje zabúdanie.
Nedávno sa zistilo, že nepriama aktivácia DAN prostredníctvom dvojstupňovej medzikompartmentovej spätnej väzby z MBON podporuje vyhynutie dospelých múch (Felsenberg et al., 2018). Extinkcia sa vzťahuje na učenie, ku ktorému dochádza, keď je prítomný zápach, ale žiadne vonkajšie posilnenie. Aby sme zistili, či 864-aktivácia DAN podporí tento proces, zopakovali sme experiment, ale tentoraz sme prezentovali predtým natrénovaný zápach počas čakacej doby (bez externého posilnenia), buď bez aktivácie 864-DAN, alebo vrátane. Opäť sme pozorovali robustnosťPamäť-založené vyhľadávanie v teste vyvolania v oboch prípadoch (obr. 7B, ľavý a stredný rámčekový graf). 864-Aktivácia DAN úplne ukončila naučené vyhľadávanie v oboch experimentoch (obr. 7A, B).
Tieto výsledky spolu naznačujú, že aktivácia 864-DAN, ktorá spoľahlivo pokrýva iba neurón DAN-i1, nepodporuje zabudnutie alebo zánik. Skôr 864-aktivácia DAN môže obom poskytnúť signál odmenyPamäťformácia počas tréningu a signál ukončenia akútneho hľadania počas testu vyvolania.
Vzhľadom na to, že neuróny 58E02- a 864-DAN, rovnako ako prirodzené odmeny, môžu sprostredkovať odmeny aj signály ukončenia vyhľadávania, rozhodli sme sa ďalej preskúmať behaviorálny vzťah medzi signálmi prenášanými týmito neurónmi a prirodzenou odmenou. .
Vzťah aktivácie 58E02- a 864-DAN k odmene za cukor Aby sme otestovali vzťah medzi signálmi prenášanými 58E02- a 864-DAN a odmenou za prírodný cukor, použili sme výhoda povahyPamäťsprávanie založené na vyhľadávaní. Pokiaľ ide o prirodzené odmeny, už sme predtým ukázali, že aPamäť-založené hľadanie odmeny je ukončené odmenou len vtedy, ak sa hľadaná odmena zhoduje s odmenou, ktorá je prítomná (Schleyer et al., 2011, 2013, 2015a). Ak by teda aktivácia týchto neurónov a cukrová odmena očividne znamenala pre larvy to isté, hľadanie jedného by malo byť úplne a vzájomne ukončené prítomnosťou druhého. V prípade 58E02-DAN je však tento efekt čiastočný a nie vzájomný; a v prípade 864-DAN je to plné, ale nie vzájomné (obr. 8):
• Pamäťvyhľadávanie na základe 58E02-DAN aktivácie počas tréningu bolo v prítomnosti cukru počas testu vyladené asi na polovicu (obr. 8A). Pri použití paradigmy diferenciálneho kondicionovania s dvoma pachmi sa pozoroval rovnaký výsledok (obr. 8E). Naproti tomu cukor úplne skončilPamäť-založené vyhľadávanie, keď sa na tréning použila špecifickejšia 864-aktivácia DAN (obr. 8B; dve opakovania tohto experimentu pozri na obr. 8F, G). Tieto výsledky možno vysvetliť vyjadrením odmeny za cukor, ktorá čiastočne pokrýva 58 E02-DAN a úplne pokrýva 864-dni. Nie je známe, či sú tieto DAN potrebné na pozorované účinky cukru na správanie pri vyhľadávaní.
• Po druhé, spýtali sme sa, čiPamäťvyhľadávanie cukru môže byť zase ukončené aktiváciou 58E02- DAN alebo 864-DAN, teda či by aktivácia týchto DAN postačovala na ukončenie hľadania cukru. Toto nebol prípad tohto typu testu (obr. 8C, D). Pokiaľ ide o jeho behaviorálny význam, existujú hlavné aspekty reprezentácie odmeny za cukor, na ktoré sa nevzťahujú ani 58E02-DAN, ani 864-DAN, výsledkom čoho je, že hľadanie cukru pokračuje aj napriek signál ukončenia vyhľadávania prenášaný týmito neurónmi.
S ohľadom na behaviorálnu relevantnosť v tomto type testu je teda prijateľnou pracovnou hypotézou, že reprezentácia odmeny za cukor sa čiastočne prekrýva s 58E02-DAN a plne zahŕňa 864-DAN (obr. 8H ). Aby sme tento scenár ešte viac podporili, skúmali sme, či 864-aktivácia DAN zdieľa ďalšie základné behaviorálne funkcie s cukrovou odmenou. Najprv sme sa pýtali, či 864-aktivácia DAN, podobne ako cukor, môže vyvolať spomienky na opačnú valenciu spôsobom závislým od nepredvídaných okolností.
864-Aktivácia DAN vyvoláva spomienky na opačnú valenciu spôsobom závislým od nepredvídaných okolností
Po spárovanom tréningu s vôňou a cukrom sa preferencie vône počas testu oproti východiskovej hodnote zvýšia, zatiaľ čo po prezentácii vône a cukru nepárovým spôsobom (tj počas samostatných pokusov) sa preferencie vône znížia (obr. 9A) (Saumweber et al., 2011; Schleyer a kol., 2011, 2015b; Paisios a kol., 2017; prehľad pozri Schleyer a kol., 2018). To je v súlade so široko aplikovanou teóriou učenia (Rescorla a Wagner, 1972; Sutton a Barto, 1981; Malaka, 1999) a dáva to aj intuitívny zmysel: po párovom tréningu zápach-cukor vôňa predpovedá, kde sa cukor môže nachádzať; zatiaľ čo po prezentácii vône oddelene od cukru vôňa presne predpovedá, kde sa cukor nenachádza. V oboch prípadoch správanie zvierat odráža aPamäť-založené hľadanie cukru, ale ichPamäťvedie ich v opačných smeroch vzhľadom na zápach. Optogenetická aktivácia 864- DAN vytvára oba tieto typyPamäť(obr. 9B),
Obrázok 8. Vzťah aktivácie 58E02- a 864-DAN k odmene za cukor. Larvy boli trénované aktiváciou 58E02-DAN ako na obrázku 6.Pamäť-založené vyhľadávanie je vyjadrené vtedy, keď sa test stiahnutia z obehu vykonáva v neprítomnosti cukru, ale v jeho prítomnosti je vyladený. Veľkosti vzoriek: 31, 21. B, Rovnaké ako v A, ale s 864-aktiváciou DAN. Pamäťové vyhľadávanie sa pozoruje, keď sa test vyvolávania uskutočňuje v neprítomnosti cukru, ale je ukončený v jeho prítomnosti. Veľkosť vzoriek: 24 kusov. C, Larvy boli vycvičené tak, že zápach bol prezentovaný buď spárovaný, alebo nespárovaný s cukrom. APamäťvyhľadávanie cukru na báze bolo pozorované bez ohľadu na to, či bol 58E02-DAN aktivovaný modrým svetlom počas testu stiahnutia. Veľkosti vzoriek: 19, 17. D, rovnaké ako v C, ale s aktiváciou 864-DAN. Pamäťové vyhľadávanie cukru bolo pozorované bez ohľadu na to, či 864-DAN bol alebo nebol aktivovaný modrým svetlom počas testu vyvolania. Veľkosti vzoriek: 18, 18. E, Experiment zobrazený na A, s použitím 58E02-DAN, bol replikovaný s použitím diferenciálnej verzie experimentu s dvoma zápachmi s n-amylacetátom zriedeným 1:50 a neriedeným {{ 16}}oktanol. Každý tréningový pokus trval 5 minút a tréning a test sa uskutočnili na Petriho miske s vnútorným priemerom 9 cm. Larvy vykazovali vyhľadávanie založené na pamäti v neprítomnosti cukrovej odmeny. Keď bol cukor prezentovaný počas testovacieho testu, vyhľadávanie založené na pamäti bolo vyladené. Veľkosti vzoriek: 14, 13. F, V replikácii experimentu znázorneného na B, s použitím 864-DAN, sa tréning aj test uskutočnili na Petriho miske s vnútorným priemerom 9 cm. Larvy sa ukázaliPamäť-založené vyhľadávanie v neprítomnosti, ale nie v prítomnosti cukrovej odmeny. Veľkosti vzoriek: 10, 11. G, V ďalšej replikácii experimentu znázorneného na B sa pozoroval rovnaký výsledok. Veľkosti vzoriek: 19, 18. H, Výsledky z A–G naznačujú, ako pracovná hypotéza, že reprezentácia odmeny za cukor sa čiastočne prekrýva s 58E02-DAN a úplne zahŕňa 864-DAN. Rôzne písmená nad rámčekovými grafmi označujú párovú významnosť (Mann–Whitney U test, p , 0.05, korigované podľa Bonferroniho-Holma). *Významnosť od nuly (jednovýberový znamienkový test, p , 0,05, korigované podľa Bonferroni-Holma). Všetky štatistické testy a ich výsledky sú uvedené spolu so zdrojovými údajmi na obrázku rozšírených údajov 1-1.
čo naznačuje, že rovnako ako v prípade cukru, signál odmeny prenášaný 864- DAN môže vyvolať spomienky na opačnú valenciu v závislosti od náhodnosti jeho výskytu s prezentáciou vône. Je zarážajúce, že výsledné tendencie správania,Pamäťprístup založený na zápachu a averzia sú ukončené 864-aktiváciou DAN počas testu (obr. 9C). Aktivácia 864-DAN teda, podobne ako cukor, poskytuje signál odmeny, ktorý môže vyvolať spomienky na opačnú valenciu počas tréningu, a signál na ukončenie vyhľadávacieho správania založeného na obochPamäťpočas testu. Ďalej sme sa opýtali, či konkrétnejšie 864-aktivácia DAN vedie k rovnakým „mikrobehaviorálnym“ moduláciám správania pri vyhľadávaní ako cukor.
Obrázok 9. 864-Aktivácia DAN indukuje spomienky na opačnú valenciu spôsobom závislým od náhody. A, Po párovom tréningu zápach-cukor sa larvy pri testovaní na obyčajnej agaróze priblížili k zápachu; po nepárovom tréningu sa zápachu vyhli. Tento rozdiel bol zrušený v prítomnosti cukru, čo znamená, že larvy sa správali nezávisle od ich asociácie zápachu a cukru.Pamäť. Preto sa údaje z tohto stavu môžu skombinovať ako základná línia, proti ktorej sú účinky asociatívnePamäťmožno posúdiť (prerušovaná čiara). To ukazuje, že párový a nepárový tréning s prirodzenou odmenou vytvára spomienky na opačnú valenciu, čo vedie k zvýšenej alebo zníženej preferencii v porovnaní so základnou líniou počas testovania (prehľad pozri Schleyer et al., 2018). Veľkosti vzoriek: 29, 29, 28, 28. Tieto údaje sú základom PI skóre uvedených na obrázku 1A. B, Po spárovanom tréningu s 864-aktiváciou DAN sa tiež preferencia zápachu zvýši, zatiaľ čo po nespárovanom 864-tréningu DAN sa zníži v porovnaní so základnou preferenciou, keď sa test vyvolávania v prítomnosť cukru. To demonštruje, že signál odmeny prenášaný 864-DAN môže vytvoriť spomienky na opačnú valenciu v závislosti od kontingencie so zápachom. Veľkosti vzoriek: 43, 42, 42, 43. Tieto údaje sú združené z experimentov uvedených na obrázku 8B, G. C. Rovnako ako cukor, aktivácia 864-DAN počas testu vyvolávania ukončí pach založený na pamäti. prístup po párovom tréningu aPamäť-zamedzenie zápachu po nepárovom tréningu. Veľkosť vzoriek: 47 každá. Tieto údaje sú spojené z údajov uvedených na obrázku 6B, D. Rôzne písmená nad rámčekovými grafmi označujú párovú významnosť (Mann-Whitney U test, p, 0.05, korigované podľa Bonferroni-Holma). Všetky štatistické testy a ich výsledky sú uvedené spolu so zdrojovými údajmi na obrázku rozšírených údajov 1-1.
cistanche pharma špeciál
864-Aktivácia DAN ovplyvňuje rovnaké aspekty správania pri hľadaní ako cukor Správanie lariev v gradiente zápachu možno charakterizovať relatívne priamymi chodmi, prerušovanými bočnými HC, po ktorých nasledujú zmeny smeru (obr. 10A, B). Toto vyhľadávanie sme našli na základe 864-DANPamäť, rovnako ako spomienky na cukor (Schleyer a kol., 2015b; Paisios a kol., 2017; Thane a kol., 2019), možno charakterizovať moduláciami oboch týchto dvoch aspektov správania, konkrétne mierou HC a ich smer (obr. 10C, D) (Saumweber et al., 2018):
• Po spárovanom tréningu so zápachom a aktiváciou {{0}}DAN larvy vytvorili viac HC, keď smerovali od zápachu, ako keď smerovali k nemu (obr. 10C, krabicový graf úplne vľavo zobrazujúci HC modulácia rýchlosti. 0). Takáto modulácia ich HC privádza zvieratá bližšie k zdroju zápachu. Po nepárovom tréningu so zápachom a aktiváciou 864-DAN bol pozorovaný opak (obr. 10C, druhý rámčekový graf zľava ukazujúci moduláciu rýchlosti HC, 0).
• Okrem toho, po párovom tréningu zvieratá nasmerovali svoje HC viac k zdroju zápachu ako po nepárovom tréningu (obr. 10D, čierno vyplnené krabicové grafy).
Ďalej nás zaujímalo, či 864-aktivácia DAN počas testu môže tiež ukončiť oba tieto behaviorálne účinky, ako bolo hlásené pre cukor (Schleyer a kol., 2015b; Paisios a kol., 2017), a skutočne sme zistili, že prípad (obr. 10C, D, modro vyplnené krabicové grafy). Signál odmeny prenášaný 864-DAN teda spôsobuje rovnaké moduláciePamäť-založené vyhľadávanie ako cukor a signál ukončenia vyhľadávania prenášaný 864-DAN, rovnako ako cukor, ukončí obe tieto modulácie správania.
cistanche pharma špeciál
Diskusia
Súčasná štúdia ukazuje, že optogenetická aktivácia DAN môže mať dva účinky: môže poskytnúť signál odmeny počas tréningu tak, že sa naučia súvisiace pachy a môžu sa neskôr
ktoré zviera používa na usmernenie hľadania odmeny. A počas testu vyvolania môže aktivácia tých istých DAN poskytnúť signál na akútne ukončenie tohto hľadania. Predtým, ako budeme diskutovať o tom, ktorí zo synaptických partnerov DAN by mohli prijímať tieto signály, porovnávame účinky aktivácie DAN s účinkami cukru ako prirodzenej odmeny.
Vzťah medzi prirodzenými odmenami a optogenetickou aktiváciou DAN
Optogenetická 864-aktivácia DAN, rovnako ako cukor ako prirodzená odmena (obr. 9A) (Saumweber a kol., 2011; Schleyer a kol., 2011, 2015b; Paisios a kol., 2017; prehľad nájdete v Schleyerovi et al., 2018), môžu vytvoriť spomienky na opačnú behaviorálnu valenciu u lariev v závislosti od kontingencie so zápachom (obr. 9B). 864-Aktivácia DAN ako taká teda nesignalizuje valenciu. Pokiaľ ide o prirodzené odmeny, valencia 864-aktivácie DAN vzniká iba pri konvergencii s čuchovým spracovaním. Extrapoláciou z toho, čo sa zistilo u dospelých D. melanogaster, by to mohlo na fyziologickej úrovni zodpovedať depresii synapsie KC!MBON, ktorá bola pozorovaná po párovom tréningu zápach-DAN a jej potenciácii po ich nepárovej prezentácii (Cohn et al., 2015; pozri tiež Yarali a kol., 2012; Handler a kol., 2019). Dôležité je, že spomienkam zo spárovaného aj nepárového 864-tréningu DAN možno zabrániť v prejave správania optogenetickou aktiváciou 864-DAN počas testu vyvolania (obr. 9C), ako je to v prípade cukru (obr. 9A )(Schleyer a kol., 2018). To ukazuje, že signál ukončenia vyhľadávania sa tiež týka spomienok vytvorených864-DAN, bez ohľadu na ich lavínovité správanie.
Čuchové spomienky z 864-aktivácie DAN ktorejkoľvek valencie sa ďalej podobajú cukrovým spomienkam v špecifických moduláciáchPamäť-založené vyhľadávacie správanie (obr. 10) (Paisios et al., 2017; Saumweber et al., 2018). Okrem toho, aktivácia 864-DAN aj cukor môžu tiež ukončiť protichodné modulácie správania, ktoré sú základom naučeného správania pri vyhľadávaní po párovom a nepárovom tréningu (obr. 10).
Obrázok 10. 864-Aktivácia DAN ovplyvňuje rovnaké aspekty správania pri vyhľadávaní ako cukor. A, Ukážka stopy z videozáznamu larvy s výbehmi a HC. HC sa deteguje vždy, keď uhlová rýchlosť hlavy prekročí 635 stupňov/s (podrobnosti pozri Paisios et al., 2017). B, Keď sa test pripomenutia vykonáva v tme, larvy sa zvyčajne priblížili k zápachu po spárovanom tréningu pomocou zápachu a aktivácie 864-DAN a vyhýbali sa zápachu po nepárovom tréningu (čierne krúžky). Pri testovaní na svetle (tj keď bol aktivovaný 864-DAN), preferencia zvierat po párovom a nepárovom tréningu bola nerozoznateľná (modré krúžky). Pre každý stav sú zobrazené štyri príklady stôp. Šípky označujú začiatok a koniec skladieb. C, Po spárovanom tréningu so zápachom a aktiváciou 864-DAN larvy modulovali svoju rýchlosť HC tak, že vytvárali relatívne viac HC, keď smerovali od zdroja zápachu, ako keď smerovali k nemu. Po nepárovom tréningu bola pozorovaná opačná modulácia. Keď sa 864-DAN aktivoval počas testovacieho testu, larvy sa správali nezávisle od ich predchádzajúceho tréningu. D, Po spárovanom tréningu so zápachom a aktiváciou {{11}DAN larvy nasmerovali svoje HC viac na zdroj zápachu ako po nepárovom tréningu. Keď bol 864-DAN aktivovaný počas testu vyvolania, larvy sa správali nezávisle od ich tréningu. Na túto analýzu sa použili údaje z experimentov znázornených na obrázkoch 6B, D. Veľkosti vzoriek zľava doprava: 46, 48, 48, 45. Rôzne písmená nad rámčekovými grafmi označujú párovú významnosť (Mann–Whitney U test, p, 0,05, korigované podľa Bonferroni-Holma). Všetky štatistické testy a ich výsledky sú uvedené spolu so zdrojovými údajmi na obrázku rozšírených údajov 1-1.
Okrem toho signál ukončenia vyhľadávania z aktivácie 864-DAN, ako je signál poskytovaný cukrom (obr. 1) (Schleyer et al., 2011, 2015a,b), ovplyvňuje ibaPamäť-na základe čuchového vyhľadávania, ale nie vrodenej preferencie pachu (obr. 6). Tento špecifický účinok aktivácie 864- DAN na iba naučené správanie kontrastuje s nedávno oznámeným zlepšením vrodeného správania pri využívaní potravy u C. elegans sprostredkovaným DAN (Oranth et al., 2018).
Nakoniec sa skončí prítomnosť cukruPamäť-založené vyhľadávanie po 864-tréningu DAN, čo naznačuje, že po takomto tréningu môžu larvy hľadať odmenu podobnú cukru (obr. 8B).
Avšak signál ukončenia vyhľadávania sprostredkovaný aktiváciou 864- DAN je dostatočný na ukončenie vyhľadávania po 864-trénovaní DAN (obr. 6, 7), ale nie po tréningu cukru (obr. 8D), čo je v súlade s {{ 5}}DAN sú len podskupinou neurónov reprezentujúcich cukrovú odmenu (obr. 8H). Navyše nie je známe, či je pri experimente aktivácia 864-DAN potrebná na to, aby cukor ukončil vyhľadávanie. Naše výsledky teda naznačujú, že 864-aktivácia DAN vo svojej behaviorálnej relevantnosti má určitú podobnosť s cukrovou odmenou, ale rozhodne sa jej nerovná.
Kto prijíma signály DAN?
Vzhľadom na dva efekty aktivácie DAN (tj poskytnutie odmeny a signál ukončenia vyhľadávania) a vzhľadom na to, že DAN má dva hlavné ciele (tj KC a MBON), vyvstáva otázka, aké sú účinky prijatia signálu DAN v KC a MBON.
Pokiaľ ide o KC, zistilo sa, že počas tréningu je koincidencia aktivácie zápachu a dopamínergného vstupu detegovaná adenylátcyklázou typu I a premenená na presynaptickú depresiu synapsie KC!MBON (pre larvy: prehľad pozri Widmann et al., 2018; Thum a Gerber, 2019; dospelí: Cognigni a kol., 2018; Tumkaya a kol., 2018). V prípade DAN prenášajúcich signál odmeny by to viedlo k menšej túžbe po MBON podporujúcich vyhýbanie sa, a teda k priťahovaniu zápachu na základe zvyškového, neporušeného pohonu od KC k MBON podporujúcim priblíženie v iných oddeleniach (dospelí: Aso et al., 2014b; Hige a kol., 2015; Oswald a kol., 2015; Felsenberg a kol., 2018). Prezentácia zápachu nespárovaného z aktivácie DAN môže viesť k potenciácii KC!MBON synapsie (Cohn et al., 2015), čo je proces, ktorý ešte nie je pochopený na molekulárnej úrovni. Počas tréningu teda môže mať signalizácia z DAN opačné účinky na KC v závislosti od stavu aktivity KC (pozri tiež Aso a kol., 2019; Handler a kol., 2019). V tomto prípade by takáto depresia/potenciácia KC!MBON synapsie mohla podporovať prístup/vyhýbanie sa zápachu, ktorý pozorujeme po spárovaní/nespárovaní zápachu z aktivácie 864-DAN (obr. 9B). Stručne povedané, signál odmeny generovaný optogenetickou 864-aktiváciou DAN je veľmi pravdepodobne dodávaný prostredníctvom synapsií DAN!KC.
O MBONoch je známe oveľa menej, takmer výlučne o dospelých muchách. Avšak skutočnosť, že sú potrebné na vyjadrenie naučeného správania (larvy: Saumweber et al., 2018; dospelí: Sejourne et al., 2011; Places et al., 2013; Bouzaiane et al., 2015; Oswald et al. ., 2015; Shyu a kol., 2017; Wu a kol., 2017) z nich robí pravdepodobných kandidátov na prijatie signálu ukončenia vyhľadávania z DAN počas testu vyvolania. Riadenie dospelých DAN má monosynaptický, excitačný účinok na MBON, ktorý je sprostredkovaný dopamínom (Takemura a kol., 2017), a dospelé MBONy exprimujú všetky štyri typy dopamínových receptorov D. melanogaster (Perisse a kol., 2016; Crocker a kol. , 2016; Takemura a kol., 2017; Aso a kol., 2019). Či niektorý z týchto receptorov sprostredkuje signál ukončenia vyhľadávania, však zostáva neznáme. Presynapsie DAN môžu skutočne obsahovať vezikuly s hustým jadrom aj číre vezikuly, čo naznačuje, že môžu používať ďalší neurotransmiter (dospelí: Takemura a kol., 2017; larvy: Eichler a kol., 2017) a niektoré DAN u dospelých môžu signalizovať oxid dusnatý (Aso et al., 2019). V každom prípade je prijateľnou pracovnou hypotézou, že po párovom tréningu by aktivácia 864-DAN počas testu zvýšila zníženú aktivitu MBON späť na základné úrovne (Takemura et al., 2017), takže rovnováha medzi vyhýbaním sa - a MBON podporujúce prístup boli obnovené a naučené správanie bolo ukončené. Po nepárovom tréningu by sa podľa takéhoto scenára aktiváciou DAN znížila zvýšená aktivita MBON. Inými slovami, veľmi podobné tomu, čo bolo diskutované vyššie pre účinok aktivácie DAN na KC, aktivácia DAN môže mať aj opačné účinky na MBON, v tomto prípade v závislosti od stavu aktivity MBON. Chceli by sme dodať, že alternatívou by bolo použitie signálu DAN na skratovanie MBON podporujúcich vyhýbanie sa a priblíženie, takže čistý výstup siete MBON by bol neutrálny. Dospelé MBON skutočne exprimujú innexínové gény (Aso et al., 2019) a existuje precedens pre dopamínovo závislú elektrickú väzbu v srdcových motorických neurónoch u krabov, Mauthnerových bunkách u rýb a sietnici cicavcov (Cachope a Pereda, 2012; Lane a kol., 2018; Roy a Field, 2019). Stručne povedané, hoci je prijateľná pracovná hypotéza, že signál ukončenia vyhľadávania z DAN funguje cez MBON, priame dôkazy stále chýbajú.
Všeobecný princíp?
V pavlovskej terminológii zápach v našej paradigme zodpovedá podmienenému stimulu, cukor nepodmienenému stimulu (US) a optogenetická aktivácia DAN posilňovacej kapacite USA. Okrem toho naučené správanie voči zápachu v našej paradigme zodpovedá podmienenej reakcii, zatiaľ čo správanie voči cukru by zodpovedalo nepodmienenej reakcii. Ukončenie naučeného hľadania v prítomnosti USA v pavlovovských podmienkach by teda zodpovedalo „nadvláde“ nepodmienenej odpovede nad podmienenou odpoveďou.
Hoci sa to zdá byť vo všeobecnosti adaptívne, pretože US majú vnútornú hodnotu, zatiaľ čo podmienené stimuly nie, nie je známe, ako všeobecne sa takéto pravidlo uplatňuje. Testovanie použiteľnosti tohto pravidla si skutočne vyžaduje testovanie podmienenej reakcie v prítomnosti USA, čím sa popiera to, čo by sa dalo nazvať klauzula jedna Pavlovovej praxe. V tomto prípade nám to umožnilo odhaliť, že v mozgu larvy D. melanogaster môžu tie isté DAN meditovať na jednej strane signál odmeny počas tréningu na vytvorenie asociatívnehoPamäťa na druhej strane signál, ktorý môže ukončiť jeho behaviorálny prejav. Vzhľadom na úlohu DAN pri sprostredkovaní posilňovacích signálov medzi zvieratami a ľuďmi nás zaujíma, či to odráža princíp funkcie DAN.
cistanche pharma špeciál
Referencie
Apostolopoulou AA, Hersperger F, Mazija L, Widmann A, Wust A, Thum AS (2014) Zloženie agarózového substrátu ovplyvňuje behaviorálny výstup lariev Drosophila. Predné Behav Neurosci 8:11.
Aso Y, Rubin GM (2016) Dopaminergné neuróny píšu a aktualizujú pamäte s pravidlami špecifickými pre bunkový typ. Elife 5:e16135.
Aso Y, Rubin GM (2020) Smerom k lokalizácii pamäťových engramov v nanometroch v Drosophila. J Neurogenet 34:151–155.
Aso Y, Hattori D, Yu Y, Johnston RM, Iyer NA, Ngo TT, Dionne H, Abbott LF, Axel R, Tanimoto H, Rubin GM (2014a) Neurónová architektúra tela huby poskytuje logiku pre asociatívne učenie. Elife 3: e04577.
Aso Y, Sitaraman D, Ichinose T, Kaun KR, Vogt K, Belliard-Guérin G, Plaçais PY, Robie AA, Yamagata N, Schnaitmann C, Rowell WJ, Johnston RM, Ngo TT, Chen N, Korff W, Nitabach MN, Heberlein U, Preat T, Branson KM, Tanimoto H a kol. (2014b) Výstupné neuróny tela húb kódujú valenciu a vedeniePamäť-založený výber akcie v Drosophila. Elife 3: e04580.
Aso Y, Ray RP, Long X, Bushey D, Cichewicz K, Ngo TT, Sharp B, Christoforou C, Hu A, Lemire AL, Tillberg P, Hirsh J, Litwin-Kumar A, Rubin GM (2019) Oxid dusnatý pôsobí ako vysielač v podskupine dopamínergných neurónov na diverzifikáciu dynamiky pamäte. Elife 8:e49257.
Berck ME, Khandelwal A, Claus L, Hernandez-Nunez L, Si G, Tabone CJ, Li F, Truman JW, Fetter RD, Louis M, Samuel AD, Cardona A (2016) Schéma zapojenia glomerulárneho čuchového systému. Elife 5:e14859.
Berry JA, Cervantes-Sandoval I, Nicholas EP, Davis RL (2012) Dopamín je potrebný na učenie a zabúdanie u Drosophila. Neuron 74:530–542.
Berry JA, Cervantes-Sandoval I, Chakraborty M, Davis RL (2015) Spánok uľahčuje pamäť tým, že blokuje zabúdanie sprostredkované dopamínovými neurónmi. Cell 161:1656–1667.
Bilz F, Geurten BR, Hancock CE, Widmann A, Fiala A (2020) Vizualizácia distribuovaného synaptického systémuPamäťkód v mozgu Drosophila. Neuron 106:963–976.e4.
Bouzaiane E, Trannoy S, Scheunemann L, Placais PY, Preat T (2015) Dva nezávislé výstupné obvody hubového tela získavajú šesť diskrétnych komponentov averzívnej DrosophilaPamäť. Cell Rep 11:1280–1292.
Cachope R, Pereda AE (2012) Dve nezávislé formy potenciácie závislej od aktivity regulujú elektrický prenos na zmiešaných synapsiách na Mauthnerovej bunke. Brain Res 1487:173–182.
Claridge-Chang A, Roorda RD, Vrontou E, Sjulson L, Li H, Hirsh J, Miesenböck G (2009) Zápis pamätí pomocou svetelne adresovateľných výstužných obvodov. Cela 139:405–415.
Cogigni P, Felsenberg J, Waddell S (2018) Urobte správnu vec: mechanizmy neurónových sietíPamäťformovanie, expresia a aktualizácia v Drosophila. Curr Opin Neurobiol 49:51–58.
Cohn R, Morantte I, Ruta V (2015) Koordinovaná a kompartmentalizovaná neuromodulácia formuje senzorické spracovanie u Drosophila. Cell 163:1742–1755.
Crocker A, Guan XJ, Murphy CT, Murthy M (2016) Analýza transkriptómu špecifického pre bunkový typ v tele huby Drosophila odhaľuje zmeny v génovej expresii súvisiace s pamäťou. Cell Rep 15:1580–1596.
Dawydow A, Gueta R, Ljaschenko D, Ullrich S, Hermann M, Ehmann N, Gao S, Fiala A, Langenhan T, Nagel G, Kittel RJ (2014) Channelrhodopsin-2-XXL, výkonný optogenetický nástroj pre nízke ľahké aplikácie. Proc Natl Acad Sci USA 111:13972–13977.
Eichler K, Li F, Litwin-Kumar A, Park Y, Andrade I, Schneider-Mizell CM, Saumweber T, Huser A, Eschbach C, Gerber B, Fetter RD, Truman JW, Priebe CE, Abbott LF, Thum AS, Zlatic M, Cardona A (2017) The Complete connectome of a learning andPamäťcentrum v mozgu hmyzu. Príroda 548:175–182.
Eschbach C, Fushiki A, Winding M, Schneider-Mizell CM, Shao M, Arruda R, Eichler K, Valdes-Aleman J, Ohyama T, Thum AS, Gerber B, Fetter RD, Truman JW, Litwin-Kumar A, Cardona A , Zlatic M (2020) Rekurentná architektúra pre adaptívnu reguláciu učenia v mozgu hmyzu. Nat Neurosci 23:544–555.
Felsenberg J, Jacob PF, Walker T, Barnstedt O, Edmondson-Stait AJ, Pleijzier MW, Otto N, Schlegel P, Sharifi N, Perisse E, Smith CS, Lauritzen JS, Costa M, Jefferis G, Bock DD, Waddell S ( 2018) Základom je integrácia paralelných protichodných pamätíPamäťvyhynutie. Cell 175:709-722. e715.
Gerber B, Hendel T (2006) Očakávania výsledkov riadia naučené správanie u lariev Drosophila. Proc Biol Sci 273:2965-2968.
Groessl F, Munsch T, Meis S, Griessner J, Kaczanowska J, Pliota P, Kargl D, Badurek S, Kraitsy K, Rassoulpour A, Zuber J, Lessmann V, Haubensak W (2018) Dorzálne tegmentálne dopamínové neuróny brána asociatívne učenie strachu . Nat Neurosci 21:952–962.
Handler A, Graham TG, Cohn R, Morantte I, Siliciano AF, Zeng J, Li Y, Ruta V (2019) Odlišné dráhy dopamínových receptorov sú základom časovej citlivosti asociatívneho učenia. Cela 178:60–75.e19.
Hige T, Aso Y, Modi MN, Rubin GM, Turner GC (2015) Heterosynaptická plasticita je základom averzívneho čuchového učenia u Drosophila. Neuron 88:985-998.
Holm S (1979) Jednoduchý sekvenčne odmietavý viacnásobný testovací postup. Scan JStat6:65–70.
Kaufman RP (2005) Hľadanie skupín v údajoch: úvod do zhlukovej analýzy. New York: Wiley.
Kaun KR, Rothenfluh A (2017) Dopaminergné pravidlá zapojenia pre pamäť u Drosophila. Curr Opin Neurobiol 43:56–62.
Kudow N, Miura D, Schleyer M, Toshima N, Gerber B, Tanimura T (2017) Preferencia a učenie sa aminokyselín v larválnej Drosophila. Biol Open 6:365–369.
Kudow N, Kamikouchi A, Tanimura T (2019) Snímanie a učenie mäkkosti u lariev Drosophila. J Exp Biol 222:jeb196329.
Lammel S, Lim BK, Ran C, Huang KW, Betley MJ, Tye KM, Deisseroth K, Malenka RC (2012) Vstupne špecifická kontrola odmeny a averzie vo ventrálnej tegmentálnej oblasti. Nature 491:212–217.
Lane BJ, Kick DR, Wilson DK, Nair SS, Schulz DJ (2018) Dopamín udržuje synchronizáciu siete prostredníctvom priamej modulácie medzerových spojov v srdcovom gangliu kôrovcov. Elife 7:e39368.
Li HH, Kroll JR, Lennox SM, Ogundeyi O, Jeter J, Depasquale G, Truman JW (2014) Zdroj ovládača GAL4 pre vývojové a behaviorálne štúdie na larválnom CNS drozofily. Cell Rep 8:897-908.
Liu C, Placais PY, Yamagata N, Pfeiffer BD, Aso Y, Friedrich AB, Siwanowicz I, Rubin GM, Preat T, Tanimoto H (2012) Podskupina dopamínových neurónov signalizuje odmenu za zápachPamäťv Drosophila. Nature 488:512–516.
Malaka R (1999) Modely klasického podmieňovania. Bull Math Biol 61:33–83. Menegas W, Akiti K, Amo R, Uchida N, Watabe-Uchida M (2018)
Dopamínové neuróny vystupujúce do zadného striata posilňujú vyhýbanie sa ohrozujúcim stimulom. Nat Neurosci 21:1421–1430.
Michels B, Saumweber T, Biernacki R, Thum J, Glasgow RD, Schleyer M, Chen YC, Eschbach C, Stocker RF, Toshima N, Tanimura T, Louis M, Arias-Gil G, Marescotti M, Benfenati F, Gerber B ( 2017) Pavlovské podmieňovanie larválnej drozofily: ilustrovaný, viacjazyčný, praktický manuál pre učenie sa vôňou a chuťou u červov. Predné Behav Neurosci 11:45.
Oranth A, Schultheis C, Tolstenkov O, Erbguth K, Nagpal J, Hain D, Brauner M, Wabnig S, Steuer Costa W, McWhirter RD, Zels S, Palumbos S, Miller DM III, Beets I, Gottschalk A (2018) Jedlo vnem moduluje lokomóciu dopamínovou a neuropeptidovou signalizáciou v distribuovanej neurónovej sieti. Neurón 100:1414– 1428.e1410.
Owald D, Waddell S (2015) Čuchové učenie skresľuje výstupné cesty tela húb na riadenie voľby správania u Drosophila. Curr Opin Neurobiol 35:178–184.
Owald D, Felsenberg J, Talbot CB, Das G, Perisse E, Huetteroth W, Waddell S (2015) Aktivita definovaných výstupných neurónov hubového tela je základom naučeného čuchového správania u Drosophila. Neurón 86:417–427.
Paisios E, Rjosk A, Pamir E, Schleyer M (2017) Spoločná mikro behaviorálna „stopa“ dvoch odlišných tried podmienenej averzie. Naučte sa Mem 24:191–198.
Pauls D, Selcho M, Gendre N, Stocker RF, Thum AS (2010) Larvy Drosophila vytvárajú apetitívne čuchové spomienky prostredníctvom neurónov húb embryonálneho pôvodu. J Neurosci 30:10655–10666.
Perisse E, Owald D, Barnstedt O, Talbot CB, Huetteroth W, Waddell S (2016) Averzívne učenie a apetitívna motivácia prepínať inhibíciu vpred v tele huby Drosophila. Neuron 90:1086–1099.
Pfeiffer BD, Jentt A, Hammonds AS, Ngo TT, Misra S, Murphy C, Scully A, Carlson JW, Wan KH, Laverty TR, Mungall C, Svirskas S, Kadonaga JT, Doe CQ, Eisen MB, Celniker SE, Rubin GM (2008) Nástroje pre neuroanatómiu a neurogenetiku u Drosophila. Proc Natl Acad Sci USA 105:9715–9720.
Pfeiffer BD, Ngo TT, Hibbard KL, Murphy C, Jenett A, Truman JW, Rubin GM (2010) Spresnenie nástrojov pre cielenú génovú expresiu u Drosophila. Genetics 186: 735–755.
Placais PY, Trannoy S, Friedrich AB, Tanimoto H, Preat T (2013) Dva páry hubových telesných eferentných neurónov sú potrebné na apetitívne vyhľadávanie dlhodobej pamäte u Drosophila. Cell Rep 5:769–780.
Rescorla RA, Wagner AR (1972) Teória Pavlovovho podmieňovania: Variácie v účinnosti vystuženia a nevystuženia. In: Klasické podmieňovanie: II. Súčasný výskum a teória (Black AH, Prokasy WF, eds.), s. 64–99. New York: Appleton-Century-Crofts.
Rohwedder A, Pfitzenmaier JE, Ramsperger N, Apostolopoulou AA, Widmann A, Thum AS (2012) Účinky závislé od nutričnej hodnoty a nezávislé od nutričnej hodnoty na správanie lariev Drosophila melanogaster. Chem Senses 37:711-721.
Rohwedder A, Wenz NL, Stehle B, Huser A, Yamagata N, Zlatic M, Truman JW, Tanimoto H, Saumweber T, Gerber B, Thum AS (2016) Štyri individuálne identifikované spárované dopamínové neuróny signalizujú odmenu u larvy Drosophila.Curr Biol 26 :661–669.
Roy S, Field GD (2019) Dopaminergná modulácia spracovania sietnice od hviezdneho svetla po slnečné svetlo. J Pharmacol Sci 140:86–93.
Saumweber T, Husse J, Gerber B (2011) Vrodená príťažlivosť a asociatívna schopnosť učenia sa pachov môžu byť u lariev Drosophila oddelené. Chem Senses 36:223–235.
Saumweber T, Rohwedder A, Schleyer M, Eichler K, Chen YC, Aso Y, Cardona A, Eschbach C, Kobler O, Voigt A, Durairaja A, Mancini N, Zlatic M, Truman JW, Thum AS, Gerber B (2018) Funkčná architektúra učenia odmeny vo vonkajších neurónoch tela húb larválnej Drosophila. Nat Commun 9:1104.
Scherer S, Stocker RF, Gerber B (2003) Čuchové učenie v individuálne testovaných larvách Drosophila. Naučte sa Mem 10:217–225.
Schipanski A, Yarali A, Niewalda T, Gerber B (2008) Behaviorálne analýzy spracovania cukru pri výbere, kŕmení a učení u lariev Drosophila. Chem Senses 33:563-573.
Schleyer M, Saumweber T, Nahrendorf W, Fischer B, von Alpen D, Pauls D, Thum A, Gerber B (2011) Model obvodu založený na správaní o tom, ako očakávania výsledku organizujú naučené správanie u larvy Drosophila. Naučte sa Mem 18:639–653.
Schleyer M, Diegelmann S, Michels B, Saumweber T, Gerber B (2013) 'Rozhodovanie' v larválnej Drosophila. In: Učenie a pamäť bezstavovcov (Menzel R, Benjamin P, eds.), s. 41–55. Amsterdam: Elsevier.
Schleyer M, Miura D, Tanimura T, Gerber B (2015a) Učenie sa o špecifickej kvalite posilnenia chuti u larvy Drosophila. Elife 4:e04711.
Schleyer M, Reid SF, Pamir E, Saumweber T, Paisios E, Davies A, Gerber B, Louis M (2015b) Vplyv pamäte odmeny zápachom na chemotaxiu u larválnej drozofily. Naučte sa Mem 22:267–277.
Schleyer M, Fendt M, Schuller S, Gerber B (2018) Asociatívne učenie stimulov spárovaných a nepárových s posilnením: hodnotenie dôkazov od červov, múch, včiel a potkanov. Front Psychol 9:1494.
Schroll C, Riemensperger T, Bucher D, Ehmer J, Voller T, Erbguth K, Gerber B, Hendel T, Nagel G, Buchner E, Fiala A (2006) Svetlom indukovaná aktivácia odlišných modulačných neurónov spúšťa apetitívne alebo averzívne učenie u Drosophila larvy. Curr Biol 16:1741–1747.
Schultz W (2015) Neurónová odmena a rozhodovacie signály: od teórií k údajom. Physiol Rev 95:853-951.
Schwaerzel M, Monastirioti M, Scholz H, Friggi-Grelin F, Birman S, Heisenberg M (2003) Dopamín a oktopamín rozlišujú medzi averzívnymi a apetitívnymi čuchovými spomienkami u Drosophila. J Neurosci 23:10495–10502.
Sejourne J, Placais PY, Aso Y, Siwanowicz I, Trannoy S, Thoma V, Tedjakumala SR, Rubin GM, Tchenio P, Ito K, Isabel G, Tanimoto H, Preat T (2011) Hubové telesné eferentné neuróny zodpovedné za averzívnu čuchovú pamäť získavanie v Drosophila. Nat Neurosci 14:903–910.
Selcho M, Pauls D, Han KA, Stocker RF, Thum AS (2009) Úloha dopamínu v klasickom čuchovom kondicionovaní lariev Drosophila. PLoS One 4: e5897.
Shuai Y, Hirokawa A, Ai Y, Zhang M, Li W, Zhong Y (2015) Rozoberanie nervových dráh na zabúdanie v čuchovej averzívnej pamäti Drosophila. Proc Natl Acad Sci USA 112:E6663–E6672.
Shyu WH, Chiu TH, Chiang MH, Cheng YC, Tsai YL, Fu TF, Wu T, Wu CL (2017) Neurónové obvody pre dlhodobú vodnú odmenuPamäťspracovanie v smädnom Drosophila. Nat Commun 8:15230.
Strauch M, Hartenstein V, Andrade IV, Cardona A, Merhof D (2018) Komentované dendrogramy pre neuróny z mozgu larvy ovocnej mušky. In: Eurographics Workshop on Visual Computing for Biology and Medicine (Puig Puig A, Schultz T, Vilanova A, eds). Goslar: Eurographics Association
Sutton RS, Barto AG (1981) Smerom k modernej teórii adaptívnych sietí: očakávanie a predikcia. Psychol Zj 88:135–170.
Takemura SY, Aso Y, Hige T, Wong A, Lu Z, Xu CS, Rivlin PK, Hess H, Zhao T, Parag T, Berg S, Huang G, Katz W, Olbris DJ, Plaza S, Umayam L, Aniceto R , Chang LA, Lauchie S, Ogundeyi O, a kol. (2017) A
konektóm centra učenia a pamäti v mozgu dospelých drozofilov. Elife 6:e26975.
Thane M, Viswanathan V, Meyer TC, Paisios E, Schleyer M (2019) Modulácie mikro správania pomocou sily asociatívnej pamäte u lariev Drosophila. PLoS One 4:e0224154.
Thum AS, Gerber B (2019) Connectomics and function of aPamäťsieť: hubovité telo larvy Drosophila. Curr Opin Neurobiol 54:146– 154. Tumkaya T, Ott S, Claridge-Chang A (2018) Systematický prehľad genetiky krátkodobej pamäte Drosophila: metaanalýza odhaľuje robustné
reprodukovateľnosť. Neurosci Biobehav Rev 95:361–382.
Waddell S (2013) Signalizácia zosilnenia u Drosophila: dopamín to predsa robí všetko. Curr Opin Neurobiol 23:324–329.
Widmann A, Artinger M, Biesinger L, Boepple K, Peters C, Schlechter J, Selcho M, Thum AS (2016) Genetická disekcia averzívneho asociatívneho čuchového učenia a pamäte u lariev Drosophila. PLoS Genet 12:e1006378.
Widmann A, Eichler K, Selcho M, Thum AS, Pauls D (2018) Učenie zápachu a chuti u lariev Drosophila. J Insect Physiol 106:47–54.
Wu JK, Tai CY, Feng KL, Chen SL, Chen CC, Chiang AS (2017) Dlhodobá pamäť vyžaduje sekvenčnú syntézu proteínov v troch podskupinách výstupných neurónov tela húb v Drosophila.Sci Rep 7:7112.
Yarali A, Nehrkorn J, Tanimoto H, Herz AV (2012) Načasovanie udalostí v asociatívnom učení: od dynamiky biochemickej reakcie k pozorovaniu správania. PLoS One 7:e32885.
