Interakce mezi amygdalou a mediálním prefrontálním kortexem jako upstream regulátory hippocampu k opětovné konsolidaci a posílení obnovené inhibiční vyhýbavé paměti

Pro více informací:ali.ma@wecistanche.com

Abstraktní

Rekonsolidace pamětipředpokládá se, že udržuje nebo zvyšuje anpůvodní paměťnebo přidat do paměti nové informace. Načtenopaměť inhibičního vyhýbání se (IA).je posílena prostřednictvím opětovné konsolidace paměti aktivací genové exprese v amygdale, mediálním prefrontálním kortexu (mPFC) a hippocampu. Zůstává však nejasné, jak tyto oblasti interagují za účelem opětovné konsolidace/posílení paměti IA Zde jsme našli interakce mezi amygdalou a mPFC jako proti proudu regulátory hipokampu pro IAPaměťrekonsolidace, Farmakologická inaktivace amygdaly, mPFC nebo hippocampu bezprostředně po načtení paměti IA blokovala posílení paměti IA, A co je důležitější, inaktivace amygdaly nebo mPFC blokovala indukci c-Fos v amygdale, mPFC a hippocampu, zatímco blokáda hippocampu pouze v hipokampu. Tato pozorování naznačují interakce mezi amygdalou a mPFC a oba fungují jako upstream regulátory hippocampu k opětovné konsolidaci IAPaměť.Naše zjištění naznačují mechanismy obvodů, které jsou základem vylepšení paměti IA prostřednictvím opětovné konsolidace mezi amygdalou, mPFC a hipokampem.

klíčová slova:Rekonsolidace paměti, Amygdala, Mediální prefrontální kortex, Hippocampus,Načítání paměti, Vylepšení paměti

Paměťnačítání není pasivní proces, ale spíše otevírá paměťové procesy za účelem úpravy a/nebo aktualizace paměti. Získaná paměť se stává labilní a je znovu stabilizována prostřednictvím rekonsolidace paměti, která vyžaduje aktivaci genové exprese [1–9]. Předpokládá se, že rekonsolidace paměti udržuje nebo zlepšuje původní paměť nebo přidává do paměti nové informace [6, 8, 10–12]. Dříve jsme ukázali, že obnovená paměť inhibičního vyhýbání (IA) je posílena prostřednictvím opětovné konsolidace paměti, která vyžaduje genovou expresi v amygdale, mediálním prefrontálním kortexu (mPFC) a hippocampu [9]. Důležité je, že inhibice syntézy proteinů v amygdale narušuje získanou IA paměť, zatímco tato inhibice v mPFC nebo hippocampu blokuje posílení IA paměti bez narušení, což naznačuje, že amygdala je nutná pro rekonsolidaci/posílení IA paměti, zatímco mPFC a hippocampus jsou potřebné pro jeho vylepšení. Tato zjištění naznačují, že neurální sítě mezi amygdalou, mPFC a hipokampem jsou nutné pro rekonsolidaci/posílení paměti IA, ale amygdala hraje odlišné role od mPFC a hippocampu. Zůstává však neznámé, jak tyto oblasti mozku interagují, aby znovu konsolidovaly / zlepšily paměť IA. V této studii jsme zkoumali mechanismy, které jsou základem rekonsolidace/posílení paměti IA zkoumáním interakcí mezi amygdalou, mPFC a hipokampem po načtení paměti IA.

Kliknutím zobrazíte efekty Cistanche pro paměť

Nejprve jsme zkoumali účinky inaktivace amygdaly, mPFC (infralimbické a prelimbické oblasti) nebo hipokampu na rekonsolidaci/posílení paměti IA pomocí mikroinfuze blokátoru sodíkového kanálu lidokainu (LIDO) do těchto oblastí (obr. lac). V úloze IA [9] byly myši umístěny do světlého prostoru. 5 s poté, co vstoupili do tmavého oddělení ze světlého oddělení, byl vydán elektrický šok do nohy (trénink). Myši byly znovu vystaveny světlému oddílu 24 hodin po tréninku (reaktivaci) a byla hodnocena jejich zkřížená latence pro vstup do tmavého oddílu. Myši byly vráceny do svých domovských klecí ihned poté, co vstoupily do tmavého oddělení, aniž by dostaly šok do nohy. Ihned po reaktivaci myši dostaly mikroinfuzi LIDO nebo vehikula (VEH) do amygdaly, mPFC nebo hippocampu. Po 48 hodinách byla zkřížená latence hodnocena dvakrát s intervalem 48 hodin (PR-LTM-1 a-2). Dvoucestná opakovaná analýza rozptylu (ANOVA) identifikovala významné účinky léku a léku vs. čas (obr. lac; doplňkový soubor 1). V souladu s naší předchozí studií [9], post hoc Bonferroniho analýza odhalila, že skupiny VEH vykazovaly významně zvýšenou crossover latenci při PR-LTM-1 ve srovnání s reaktivací, což naznačuje, že získávání paměti IA v lehkém prostoru zlepšilo paměť (obr. lak). Naproti tomu skupiny LIDO vykazovaly srovnatelnou a významně menší zkříženou latenci při PR-LTM-1 ve srovnání se skupinami s reaktivací a VEH, v daném pořadí, což ukazuje, že inaktivace amygdaly, mPFC nebo hippocampu bezprostředně po reaktivaci blokuje zlepšení paměti IA (obr. lac). Důležité je, že skupiny LIDO vykazovaly významně větší a srovnatelnou crossover latenci na PR-LTM-2 ve srovnání se skupinami PR-LTM-1 a VEH na PR-LTM-1, v tomto pořadí, což naznačuje, že Skupiny LIDO vykazovaly zlepšení paměti IA na PR-LTM-2 v nepřítomnosti mikroinfuze LIDO na PR-LTM-1. Souhrnně naše pozorování ukázala, že inaktivace těchto oblastí pomocí LIDO blokovala vylepšení paměti IA vyvolané vyhledáváním.

Dále jsme zkoumali účinky inaktivace amygdaly, mPFC nebo hipokampu mikroinfuzí LIDO na indukci exprese c-Fos v ostatních oblastech po reaktivaci pomocí imunohistochemie [9]. Provedli jsme podobný experiment jako na obr. lac, kromě toho, že exprese c-Fos byla hodnocena 90 minut po reaktivaci [skupiny reaktivace (React)]. Skupiny bez reaktivace (bez reakce) byly trénovány, ale nebyly znovu vystaveny světlu. Počet c-Fos-pozitivních buněk byl spočítán v amygdale, mPFC a hippocampu [9]. Důležité je, že inaktivace amygdaly nebo mPFC ve skupinách React inhibovala indukci exprese c-Fos v ostatních oblastech mozku, ačkoli tato inaktivace ve skupinách bez reakce neovlivnila expresi c-Fos v jiných oblastech mozku (obr. LG, h). Dvoucestná ANOVA identifikovala významnou interakci lék vs. reaktivace (re-expozice nebo žádná re-expozice) v hippocampu (CA1 a CA3), amygdale (laterální a bazolaterální oblasti) a mPFC (prelimbické a infralimbické oblasti)( Doplňkový soubor 1). Skupiny React s infuzí VEH do amygdaly nebo mPFC vykazovaly významnou indukci c-Fos v amygdale, mPFC a hippocampu ve srovnání se skupinami bez reakce. Naproti tomu skupiny React s infuzí LIDO do amygdaly nebo mPFC vykazovaly významně nižší hladiny exprese c-Fos v oblastech mozku ve srovnání se skupinami React-VEH. Tato pozorování ukazují, že inaktivace mPFC nebo amygdaly inhibuje indukci c-Fos v amygdale, mPFC a hippocampu.

Obr. 1 Účinky inaktivace amygdaly, mPFC nebo hipokampu na indukci exprese c-Fos. a–c Mikroinfuze LIDO do amygdaly (a VEH, n=8, LIDO, n=11), mPFC (b VEH, n=9, LIDO, n{{6 }}) nebo hippocampus (c VEH, n=10, LIDO, n=9). *str<0.05; two-way="" repeated=""  anova="" followed="" by="" the="" post="" hoc="" bonferroni="" test.="" d–f="" experimental="" time-course="" and="" representative="" immunohistochemical="" staining="" of="" c-fos-positive="" cells="" in="" the="" ba="" and="" il="" from="" the="" indicated="" group.="" scale="" bar,="" 100="" μm.="" g–i="" c-fos="" expression="" in="" the="" pl="" and="" il="" of="" the="" mpfc,="" ca1,="" ca3,="" and="" dg="" regions="" of="" the="" hippocampus,="" and="" la,="" ba,="" and="" cea="" regions="" of="" the="" amygdala="" 90="" min="" after="" the="" micro-infusion="" of="" lido="" or="" veh="" into="" the="" amygdala="" (g),="" mpfc="" (h)=""  or="" hippocampus="" (i).="" n="7–15" for="" each="" group.=""><0.05; two-way="" anova="" followed="" by="" the="" post="" hoc="" bonferroni="" test.="" anova="" analysis="" of="" variance,="" ba="" basolateral,="" cea="" central,="" dg="" dentate="" gyrus,="" il="" infralimbic,="" la="" lateral,="" lido="" lidocaine,="" no-react="" no="" reactivation,="" pr-ltm-1="" post-reactivation="" long-term="" memory="" test-1,="" pr-ltm-2="" post-reactivation="" long-term="" memory="" test-2,="" pl="" prelimbic,="" react="" reactivation,="" veh="" vehicle.="" error="" bars,="" standard="" error="" of="" the="" mean.="" the="" results="" of="" the="" statistical="" analyses="" are="" presented="" in="" additional="" file="">

Naproti tomu inaktivace hipokampu inhibovala indukci c-Fos pouze v oblastech CA1 a CA3 hippocampu, aniž by ovlivnila expresi c-Fos v amygdale a mPFC (obr. li). Dvoucestná ANOVA identifikovala významnou interakci lék vs. reaktivace v hipokampu (CAl a CA3), ale ne v amygdale a mPFC (dodatečný soubor 1). Skupina Te React s infuzí VEH do hipokampu vykazovala významnou indukci c-Fos v amygdale, mPFC a hippocampu ve srovnání se skupinami bez reakce. Naproti tomu skupina React-LIDO vykazovala významně nižší hladiny exprese c-Fos v hipokampu, ale vykazovala srovnatelnou expresi v amygdale a mPFC ve srovnání se skupinou React-VEH. Tato pozorování ukazují, že inaktivace hipokampu neovlivnila expresi c-Fos v dalších dvou oblastech. Souhrnně naše data naznačují, že amygdala a mPFC se vzájemně ovlivňují a fungují jako upstream regulátory hippocampu.

Již dříve jsme ukázali, že amygdala je nutná pro rekonsolidaci paměti IA, zatímco mPFC a hippocampus jsou vyžadovány pro její posílení, nikoli však pro rekonsolidaci[9], což naznačuje, že amygdala hraje ústřední roli v rekonsolidaci/posílení paměti IA po vyhledání. Současná studie však ukázala, že amygdala a mPFC přispívají stejnou měrou k rekonsolidaci/posílení paměti IA vzájemnou interakcí.

Naše pozorování naznačují, že hippocampus přispívá k vylepšení paměti IA po vyhledání jako downstream regulátor amygdaly a mPFC. Ačkoli hipokampus přijímá přímý vstup z amygdaly [13], zůstává neznámé, jak mPFC reguluje hipokampus, protože hippocampus nepřijímá přímý vstup z mPFC. Hipokampus může být regulován nepřímo mPFC přes amygdalu. Je důležité identifikovat nervové okruhy, které zprostředkovávají vstup z mPFC do hippocampu.

Stručně řečeno, naše pozorování naznačují, že amygdala a mPFC spolu interagují a fungují jako upstream regulátory hipokampu, aby znovu konsolidovaly/posílily získanou IA paměť a že neuronové sítě mezi těmito oblastmi regulují rekonsolidaci/posílení IA paměti.