Noradrenergní aktivace basolaterální amygdaly udržuje přesnost vzdálené paměti závislou na hippocampu
Mar 14, 2022
Kontakt: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com
Emocionální zlepšení paměti noradrenergními mechanismy je dobře popsáno, ale dlouhodobé důsledky takového zlepšení jsou špatně pochopeny. Předpokládá se, že v průběhu času paměťové stopy procházejí neurální reorganizací, tedy konsolidací systémů, během níž jsou, alespoň večírky, přeneseny z hippocampu do neokortikálních sítí. Tento přenos je doprovázen poklesem epizodické detailnosti. Zde jsme zkoumali, zda podávání norepinefrinu (NE) do bazolaterální amygdaly po tréninku na úkol inhibičního vyhýbání se diskriminaci, který zahrnuje dva odlišné tréninkové kontexty, mění dynamiku konsolidace systémů tak, aby byla zachována epizodická přesnost a závislost na emotivní paměti v hippocampu. Při 2-testu retence potkani, kterým byl podáván fyziologický roztok i NE, přesně rozlišili tréninkový kontext, ve kterém dostali šok do nohy, inaktivace hippocampu musd-mol před retenčním testem narušila rozlišení kontextu šoku v obou léčebných skupinách Ve 28. dni vykazovali potkani, kterým byl podáván fyziologický roztok, vyhledávání nezávislé na hippocampu a nedostatek diskriminace. Naproti tomu krysy ošetřené NE nadále vykazovaly přesnou paměť asociace šok-kontext. Inaktivace hipokampu při tomto testu vzdálené retence blokovala epizodickou přesnost a vyvolala celkové zhoršení paměti. Tato zjištění naznačují, že léčba NE změnila dynamiku konsolidace systémů tím, že udržela zapojení hipokampu do paměti. Tento posun v konsolidaci systémů byl paralelní s časově regulovanou metylací DNA a transkripčními změnami genů souvisejících s pamětí, jmenovitě Reln a Pkwy, v hippocampu a neokortexu. Zjištění poskytují důkazy naznačující, že konsolidace emocionálních vzpomínek noradrenergními mechanismy mění dynamiku konsolidace systémů. a v důsledku toho ovlivňuje udržení dlouhodobé epizodické přesnosti paměti.
Emocionálně vzrušující zážitky jsou dobře uchovány v paměti Fmo2) Kromě zvýšené síly se emocionálně posílené vzpomínky často vyznačují také zvýšenou živostí a subjektivním pocitem zapamatování (3,4). Výzkumy na zvířatech i na lidech ukazují, že noradrenergní aktivace bazolaterální amygdaly (BLA) zlepšuje paměť emocionálně vzrušujících zážitků regulací nervové plasticity a procesů ukládání informací v jiných oblastech mozku (5-12). Většina studií zkoumajících účinky noradrenergní aktivace BLA v paměti se zaměřila na epizodické (deklarativní) nebo kontextové úkoly, které zahrnují fungování hipokampu (13-17). BLA vysílá rozsáhlé projekce do hipokampu (18) a má velký vliv na fungování hipokampu (19-21).
Existují rozsáhlé důkazy, že zlepšení paměti vyvolané aktivací BLA podáním norepinefrinu (NE) nebo emočním vzrušením během učení nebo krátce po něm zahrnuje aktivaci hipokampu (20, 22-24). Tato aktivace může zvýšit sílu epizodických nebo kontextově specifických vzpomínek (22.25). umožňující výraznější oddělení paměťových stop pro jednotlivé položky nebo podobné datové sady (26. 27).
Tím pádem. v současnosti je dobře známo, že noradrenergní aktivace BLA zvyšuje počáteční tvorbu vzpomínek závislých na hippocampu. Nicméně pochopení toho, jak nor-adrenergní aktivace po kódování ovlivňuje pozdější specificitu nebo přesnost vylepšené epizodické paměti, zůstává nepolapitelné. V průběhu času se předpokládá, že paměťové stopy procházejí neurální reorganizací. označované jako konsolidace systémů, během níž jsou, alespoň částečně, přeneseny z hipokampu do neokortikálních sítí (28-32). Tato reprezentace časového posunu v paměti je spojena s transformací v kvalitě paměti (30.33). Získávání vzdálených vzpomínek se spoléhá hlavně na sémantické nebo gist podobné reprezentace v extrahippokampálních strukturách, například přední cingulární kůra (ACC). které pravděpodobně uchovávají základní informace, ale málo kontextových podrobností (29,30,33). Takové dynamické posuny neurální reprezentace v konsolidaci systémů a doprovodná změna v povaze paměti jsou podporovány epigenetickými modifikacemi specifickými pro čas a oblast mozku (34, 35). Základní molekulární mechanismy, jako je methylace DNA, například umlčení exprese kovalentními modifikacemi DNA, poskytují cesty pro samočinné transkripční alternace řízené signály z prostředí. Předchozí zjištění ukázala, že takové epigenetické změny genů souvisejících s pamětí hrají klíčovou roli jak při tvorbě, tak při udržování paměti (35-37). Například. nižší hladiny metylace reelinu (Reln) a zvýšené hladiny metylace proteinové fosfatázy 1 (Pp1) v hipokampu vedly k úspěšné retenci paměti o 1 den později (36), zatímco kortikální exprese protein kinázy M zeta (PKM). N-zkrácená forma proteinkinázy C zeta je nutná pro udržení dlouhodobé paměti(37). Zda je však dynamika konsolidace systémů a časově závislá změna specifičnosti paměti aktivně regulována podmínkami prostředí. jako je stav emočního vzrušení. nemá. dosud vyšetřeno.
Současné experimenty zkoumaly na potkanech, zda aktivace energie boraxu BLA po tréninku na epizodickém rozlišovacím úkolu ovlivňuje dynamiku konsolidace systémů a související epigenetické a transkripční změny, aby se zachovala epizodická přesnost a závislost vzdálené paměti na hippocampu. Takové NE-indukované změny v konsolidaci systémů m: představují kritický mechanismus, který je základem dlouhodobé živosti: emocionálních vzpomínek (3,4).
Zlepšení paměti: cistanche
Výsledek
Noradrenergní aktivace BLA Posttraining udržuje přesnost vzdálené paměti. Nejprve jsme zkoumali účinek posttréninkových infuzí NE do BLA na epizodickou přesnost nedávné a vzdálené paměti. Samci krys Sprague-Dawley byli trénováni na upravenou verzi inhibičního vyhýbacího úkolu, nazývaného inhibiční vyhýbací diskriminační úkol (38), ve kterém zkoumali dva kontextově odlišné inhibiční vyhýbací aparáty v 2-minutovém intervalu, ale došlo k šoku do nohou. pouze v druhém kontextu (obr. LOS ANGELES). NE（1.0 ug v 0,2 μL）nebo fyziologický roztok byl mikroinfuzí bilaterálně podán do BLA bezprostředně po tréninku. Buď 2 d (nedávno) nebo 28 d (vzdáleně) později byly retenční latence testovány ve dvou tréninkových kontextech (tj. „shock box“ a „nonshock“ box), stejně jako v „novém“ boxu, aby se posoudilo, zda krysy přesně rozlišují tréninkový kontext, ve kterém utrpěli šok.
Nejprve jsme určili účinek infuzí NE po tréninku na přesnost paměti v 2-d retenčním testu. Dvoucestná ANOVA pro latence uchování ve třech testovacích prostředích ukázala významný NE(F3=5.25;P=0.03),context(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="">
Dále jsme na samostatných skupinách krys zkoumali účinek infuzí NE po tréninku na přesnost paměti v 28-d retenčním testu. Dvoucestná ANOVA pro retenční latence neodhalila žádný 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="">
Noradrenergní aktivace BLA Posttraining udržuje závislost hippocampu na vzdálené paměti. Dále jsme zkoumali, zda přesná epizodická vzdálená paměť zobrazená krysami léčenými NE nadále spoléhá na hippocampus. Za tímto účelem byl NE nebo fyziologický roztok podán do BLA ihned po tréninku, jak je uvedeno výše, a zapojení hipokampu do exprese paměti bylo určeno inaktivací dorzálního hipokampu agonistou GABAergního receptoru muscimol（0.5 ug za 0,5 μL）20 minut před retenčním testem（39）.
Po 2 dnech odhalila třícestná ANOVA pro retenční latence významné NE(Fi9= 6.37;P= 0.002) a muscimolové účinky (Fi procento=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 dnech ukázala třícestná ANOVA pro retenční latence významnou 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="">
Noradrenergní aktivace BLA Posttraining indukuje časově a tkáňově specifické transkriptomické změny. Naše zjištění naznačují, že aktivace BLA po tréninku podporuje prodlouženou přesnost epizodické paměti prostřednictvím hippocampu
závislý mechanismus. Tato změna v konsolidačním mechanismu by mohla být podpořena trvalými změnami na molekulární úrovni, tj. modifikovanou genovou expresí. Proto jsme měřili transkripční změny v hippocampu (oblast gyrus dentatus) a ACC, mozkových strukturách dříve spojených s časnými a pozdními fázemi konsolidace paměti (29,30). Za tímto účelem jsme trénovali a testovali další kohortu krys na stejném úkolu (obr. 3E). Abychom získali široký obrázek o časově a tkáňově specifických změnách. nejprve jsme použili analýzu obohacení genové sady (GSEA) a zaměřili jsme se na sadu genů souvisejících s pamětí (geny MGS:122: viz Metody SI). Tyto geny byly dříve hlášeny jako rozdílně exprimované v mozku hlodavců po trénování na epizodický paměťový úkol (upraveno podle odkazu 40: Tabulka S1). Posttréninkové podávání NE do BLA bylo spojeno s časově závislou diferenciální expresí MGS v hippocampu (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=""><>
Předchozí studie vztahovaly Rebn k časným stádiím plasticity v hipokampu (36) a Pknt k dlouhodobému udržování paměti v kortexu (37). Naše analýza druhé úrovně se proto zaměřila na expresi těchto dvou genů ve farmakologickém a časově a tkáňově specifickém kontextu. Nejprve jsme zkoumali vzorce exprese Reln a Pkng odděleně pro zvířata ošetřená NE a fyziologickým roztokem (Fi S3), poté jsme zkoumali specifické NE-indukované změny v dynamice exprese těchto genů po zohlednění účinků fyziologického roztoku (obr. 3). V hipokampu zvířat, která obdržela NE. Skutečná exprese byla stabilně up-regulována jak po 2, tak po 28 dnech (obr. S3A), na rozdíl od pouze počáteční up-regulace v časovém bodě 2-d u zvířat léčených fyziologickým roztokem (obr. S3C). Po odečtení účinků fyziologického roztoku byla léčba NE spojena s down-regulací exprese Reln v hipokampu ve 2 d (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 odečtení účinků fyziologického roztoku, většinou kvůli podobné dynamice exprese ve skupinách NE i fyziologickém roztoku (obr. S3 B a D). V ACC. Skutečná exprese v obou NE-a fyziologickým roztokem ošetřených zvířat byla down-regulována na 28 d ve srovnání s 2 d (obr. S3A a C). D). Po odečtení účinků fyziologického roztoku byla léčba NE spojena s up-regulací exprese PkonL i Reln v ACC ve 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; obr. 3B a obr. S4B). Tato časově a tkáňově specifická dynamika exprese je v souladu s našimi behaviorálními pozorováními změněné konsolidace systémů u potkanů léčených NE, vyznačující se trvalou závislostí na hippocampu.
Noradrenergní aktivace BLA Posttraining indukuje časově a tkáňově specifické změny methylace DNA v promotorech genů Reln a Pkmt.
Methylace DNA je kritická pro tvorbu paměti (36) i pro udržení paměti (34,35). Proto jsme dále zkoumali, zda změny v genové expresi indukované aktivací NE mohou být řízeny epigenetickými mechanismy. konkrétně methylace DNA. Skutečně, měření mRNA DNA metyltransferáz (Dnmts), rodiny enzymů, které katalyzují methylaci DNA (36). v hippocampu 30 minut po tréninku odhalila up-regulovanou expresi de novo Dmt3a u potkanů léčených 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="">
Kromě toho, abychom prozkoumali, zda by methylace DNA mohla být spojena s časově a tkáňově specifickými změnami exprese genů souvisejících s pamětí, měřili jsme methylaci DNA promotorů Reln a Pkny v nedávných a vzdálených časových bodech [zprůměrováno napříč CpG v relevantním promotoru oblasti:chr4:9.346.306 až 9.346.547 pro Reln(35) a chr5:172.751.942 až 172.752.163 pro PkomL(41): Obr 3 G a H Dále jsme zkoumali časové změny v expresi Dmmt3a. V hippocampu vykazovala methylace DNA promotoru Rebi opačnou dynamiku závislou na čase u potkanů ošetřených NE a fyziologickým roztokem (obr. S5A a C). Po odečtení účinků fyziologického roztoku. Léčba NE byla spojena s hypermetylací promotoru Reln v hipokampu ve 2 dnech, ale s hypometylací ve 28 dnech (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="">
Zlepšení paměti: cistanche
Diskuse
Naše zjištění naznačují, že podávání NE do BLA po tréninku inhibičního vyhýbání se diskriminaci udržovalo dlouhodobou přesnost paměti závislou na hippocampu. Tyto účinky byly spojeny s časově regulovanou methylací DNA a transkripčními změnami genů souvisejících s pamětí, jmenovitě Reln a Pknt, v hippocampu a neokortexu. Takové NE-indukované změny v dynamice konsolidace systémů mohou představovat kritický mechanismus, který je základem dlouhodobé živosti emocionálních vzpomínek (3. 4).
Desítky let výzkumu poskytly přesvědčivé důkazy, že emocionální vzrušení nebo krátká období stresu po zakódování usnadňují následný výkon paměti (2.12). Důkazy naznačují, že BLA po emočním vzrušení nebo noradrenergní aktivaci moduluje přenos informací a mechanismy nervové plasticity v různých paměťových okruzích, aby se zlepšila konsolidace různých typů tréninkových zkušeností (10,12,42,43). V souladu s údaji na zvířatech výsledky studií na lidech potvrdily klíčovou roli noradrenergního vzrušení ve zlepšení emoční paměti(13, 44). Zjištění lidských neuroimagingových studií dále naznačilo, že vzrušením indukovaná aktivace amygdaly zvyšuje aktivitu hipokampu související s pamětí (16,17,20,22,45). Současná zjištění poskytují důkaz, že taková posttréninková noradrenergní aktivace také ovlivňuje pozdější sílu a přesnost paměti: podání NE do BLA bezprostředně po inhibičním vyhýbání se diskriminačním učením udrželo sílu a také dlouhodobou epizodickou specifičnost paměti. Navíc. nálezy u krys, kterým byly po tréninku podávány NE infuze do BLA, stejně jako inaktivace hipokampu muscimolem během retenčního testování odhalily, že tato epizodická specificita je závislá na hipokampu v nedávných i vzdálených časových bodech. Tato zjištění silně naznačují, že noradrenergní aktivace BLA může změnit časově závislý přenos paměťové stopy z hipokampu do neokortikálních oblastí, čímž také zabrání transformaci detailních, velmi specifických vzpomínek na sémantičtější, gist-jako vzpomínky.
Podle standardního modelu konsolidace systémů jsou vzpomínky zpočátku závislé na hipokampu a následně se ukládají ve své původní podobě v jiných oblastech mozku (28). Zjištění několika studií naznačují, že konsolidace systémů může být dynamičtějším procesem, který zahrnuje transformaci povahy paměti, včetně snížení specifičnosti paměti (30). Pokud jsou zachovány epizodické nebo kontextově specifické vzpomínky, může i nadále vyžadovat hippocampus. Naše zjištění naznačují, že kontrolní krysy s fyziologickým roztokem zpočátku vykazovaly přesnou epizodickou paměť asociace šoku do nohy s tréninkovým kontextem, ale při 28- retenčním testu nebyly schopny rozlišit kontext šoku. V souladu s teorií konsolidace systémů výsledky inaktivace hipokampu během testování retence naznačovaly, že diskriminace v nedávném časovém bodě závisí na hipokampu, ale že vyjádření zobecněné paměti ve vzdáleném časovém bodě již hipokampus nevyžaduje. Naše zjištění dále naznačují, že hipokampus zřejmě nehraje žádnou zásadní roli při zapamatování si averzivních zkušeností nebo tréninkových kontextů jako takových. Hipokampální inaktivace také zachovala počáteční NE-indukované zlepšení paměti, navzdory nedostatku epizodické přesnosti. Protože je známo, že noradrenergní aktivace aktivuje rozsáhlé neuronové sítě (46), je pravděpodobné, že podání NE do BLA mohlo zlepšit počáteční konsolidaci různých aspektů získaných informací současně ve více oblastech mozku (8). Zajímalo nás zejména zjištění, zda přesná dlouhodobá paměť potkanů léčených NE nadále závisí na hipokampu. Důkazy naznačují, že ano; hipokampální inaktivace těchto krys v 28- retenčním testu blokovala projev epizodické přesnosti paměti. Poněkud neočekávaně však hipokampální inaktivace krys ošetřených NE v tomto vzdáleném retenčním testu, odlišném od nedávného retenčního testu, také vedla k obecnému zhoršení paměti. Tato zjištění tedy naznačují, že aktivace BLA infuzemi NE po tréninku indukuje dlouhotrvající přesné a silné vzpomínky, které zapojují hippocampus na delší dobu. Noradrenergní stimulace krátce po učení může nejen zpomalit, ale dokonce zvrátit transformaci paměti a udržet závislost na hipokampu, což umožňuje dlouhodobou přesnou paměť.
Tato konsolidace změněných systémů byla paralelní s dynamickými změnami v methylaci DNA a expresi genů spojených s pamětí. Je velmi pravděpodobné, že komplexní změny v konsolidaci systémů závisí na několika molekulárních mechanismech. Například geny jako Map2 a Grin1 byly v průběhu času také rozdílně regulovány léčbou NE tkáňově specifickým způsobem (tabulka S1), což podporuje roli BLA při ovlivňování hipokampální neurogeneze při emocionálním posílení epizodické paměti (47). . Přesto jsme zde identifikovali Reln a Pknt jako hlavní markery. Časová exprese těchto genů ve dvou anatomických oblastech, dříve uváděných jako oblasti důležité pro specifickou a časově závislou podporu paměti (29,35), byla také změněna, což odráží posun v konsolidaci paměti. První značka. Rel. se podílí na procesech migrace a polohování neuronů ve vyvíjejícím se mozku(48). zvyšuje synaptickou plasticitu regulací dlouhodobé potenciace (49) a podporuje tvorbu nových synapsí (50). Navíc bylo hlášeno, že exprese Reln v hipokampu je aktivně, ale přechodně, up-regulována, aby se usnadnilo ukládání nových vzpomínek, ale vrací se na bazální úrovně 24 hodin po kondicionování strachu (36). V současné studii kontrolní krysy ošetřené fyziologickým roztokem vykazovaly počáteční up-regulaci exprese Reln v hipokampu ve 2. dni, následovanou down-regulací na bazální hladiny ve 28. dni, v souladu s teorií konsolidace systémů. V porovnání. NE léčba BLA po tréninku aktivně zvrátila tuto down-regulaci exprese Reln v hipokampu v 28-d časovém bodě, čímž odrážela pozorované změny chování a podporovala zvýšené zapojení hipokampu do dlouhodobého udržování paměti . Kromě toho noradrenergní aktivace také zrušila časově závislé změny exprese Redln v ACC nalezené u kontrolních zvířat, což pravděpodobně podporuje sníženou roli kortexu v dlouhodobém udržování paměti po léčbě NE.
Druhý hlavní marker, Pkwy, byl spojen s udržováním dlouhodobé paměti v kortexu (37,51). PKMt je nezávislá katalytická doména kompletní proteinkinázy C
Z a je konstitutivně a trvale aktivní. bez potřeby druhého posla (41). Aktivace této kinázy zvyšuje přenos AMPAR (receptory -amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazol propionové kyseliny) v postsynaptické membráně a ovlivňuje plasticitu prostřednictvím modulace pozdní fáze dlouhodobé potenciace (52,53). Shema a kol. (54) uvádí, že inhibice PKM v mozkové kůře ruší dlouhodobou paměť. To je v souladu s teorií konsolidace systémů a ukazuje to na mechanismus údržby vzdálené paměti spojený s kůrou. Jiná zjištění však naznačují, že PKMt je spíše postradatelný a že roli mohou hrát i jiné kinázy (55,56). zvyšující se role kortikálních PKMty při udržování dlouhodobé paměti. Naproti tomu léčba NE zrušila tuto časově závislou kortikální up-regulaci PknL spouštěnou zkušeností s učením, což dále podpořilo změněnou konsolidaci systémů a sníženou roli kůry v dlouhodobém udržování paměťové stopy.
Tato zjištění tedy poskytují důkaz, že noradrenergní aktivace BLA po tréninku zvyšuje sílu a dlouhodobou epizodickou specificitu paměti vyvolanou trvalou závislostí na hippocampu. Je pozoruhodné, že vzdálená paměť zůstala závislá na hipokampu i 4 týdny po tréninku, což naznačuje posun v dynamice konsolidace systémů. Tento posun byl pravděpodobně podpořen epigeneticky řízenými transkripčními změnami genů souvisejících s pamětí v hipokampu i neokortexu.
Zlepšení paměti: extrakt z cistanche
Metody
Předměty. Samci krys Sprague-Dawley (Chares River) byli chováni jednotlivě v místnosti vivária s řízenou teplotou 22 stupňů (od 7:00 do 19:00 hodin zapnuto). Školení a testování byly prováděny během světelného cyklu mezi 1000 a 1500 hodinami. Všechny experimentální postupy byly v souladu se směrnicí Evropské unie 2010/63/EU a byly schváleny Institutional Animal Care and Use Committee of the Radboud University, Nijmegen, The Nizozemí.
Úkol inhibičního vyhýbání se diskriminaci. Krysy byly zpočátku umístěny do startovacího prostoru bezšokového boxu a mohly prozkoumat zařízení po dobu 20 s, aniž by byl aplikován šok do nohou (obr. 1A). Po prodlevě 2 min byly umístěny do startovacího prostoru kontextově odlišného inhibičního vyhýbacího aparátu (shok box). Když krysa vstoupila do tmavého oddělení, posuvná dvířka byla dávkována a byl vydán jediný nevyhnutelný šok do nohy (0,60 mA: 1 s). Na retenčním testu. buď 2 nebo 28 dní po tréninku, byly testovány v náhodném pořadí v obou tréninkových kontextech i v novém kontextu (38) SI metoda
Odběr tkání, homogenizace a extrakce nukleových kyselin. Mozková tkáň obsahující hippocampus nebo ACC byla nařezána na 350-μum tlusté koronální řezy. Oboustranné údery z oblasti gyrus dentatus hippocampu [ante-roposterior(AP):-2.64 až -3.86mm] a ACC(AP: plus 3.{{8 }} až plus 1,92 mm) byly shromážděny ze tří po sobě jdoucích řezů do celkem šesti úderů. Pro transkriptomickou a methylomickou analýzu jsme spojili jednotlivé razy zvířecí tkáně. Paralelní izolace DNA a RNA byla provedena pomocí protokolu chaotropní lýzy (metoda SY).
Transkriptomická analýza. Změny exprese v celém genomu byly měřeny pomocí Rat Gene 2.0 ST Array (Affymetrix 902124) pomocí standardních protokolů (57) (Si metoda).
Analýza obohacení genové sady. Nejprve jsme provzdušnili sadu genů souvisejících s pamětí složenou ze 122 genů, které byly dříve zapleteny do paměti (metody S). GSEA bylo provedeno pomocí standardní vážené Kolmogorov-Smirnovovy statistiky. Nakonec jsme testovali jednotlivé geny z MGS napříč významnými srovnáními a použili jsme Bonferroniho korekci, abychom zohlednili vícenásobné testování (S metody).
Kvantitativní PCR, posttrainingová měření exprese DNA metyltransferázy, stejně jako validace změn exprese z transkriptomické analýzy, byly prováděny pomocí kvantitativní PCR. Všechny reakce byly provedeny v triplikátech (S/Metody).
Pyrosekvenační analýza. Methylace DNA dříve uvedených relevantních promotorových oblastí krysího Ren [chr49.346.306 až 9346.547;RGSC6.0m6 (35); Obr.3G] a PkmL[chr5:172,751,942 až 172,752,163; Geny RGSC (Rat Genome Sequencing CorsortiumVRattus norveqicus)6.0rn6(41);Obr.3H] byly kvantifikovány přímým bisulfitovým pyrosekvenováním (58). Všechny reakce byly provedeny čtyřnásobně (metody SI).
Statistika. Inhibiční vyhýbací se retenční latence byly analyzovány pomocí dvou nebo třícestných ANOVA s retenčními latencemi v různých testovacích kontextech jako opakovaná měření. Po srovnání bylo použito nepárových a párových t-testů. Pro analýzu transkriptomu a metylace DNA jsme analyzovali tři biologické replikáty vytvořené spojením tkáňových úderů od 6 do 1 0 nezávislých zvířat pro každou kombinaci tkáň/léčba. Sloupcové grafy ukazují log násobné změny (FC) rozdíly v expresi a methylaci mezi porovnávanými skupinami. Hladiny dept mRNA byly analyzovány nepárovými t-testy. Pro všechna srovnání byla P < 0,05="" přijata="" jako="" statisticky="" významná.="" pokud="" není="" uvedeno="" jinak,="" byla="" použita="" bonferroniho="" korekce,="" aby="" se="" zohlednilo="" vícenásobné="">
Zlepšení paměti: doplněk cistanche
Odkaz
1. McGaugh JL (2003) Memory and Emotion: The Making of Lasting Memories (Columbia Univ Press, New York).
2. McGaugh JL (2013) Vytváření trvalých vzpomínek: Vzpomínání na významné. Proč Natl Acad Sci USA 110:10402–10407.
3. Talarico JM, Rubin DC (2003) Důvěra, nikoli konzistentnost, charakterizuje paměti flashbulb. Psychol Sci 14:455–461.
4. Sharot T, Delgado MR, Phelps EA (2004) Jak emoce posilují pocit zapamatování. Nat Neurosci 7:1376–1380.
5. Izquierdo I, et al. (1992) Neurotransmiterové receptory zapojené do zpracování paměti po tréninku amygdalou, mediálním septem a hipokampem krysy. Behav Neural Biol 58:16–26.
6. McGaugh JL (2006) Udělejte z mírných okamžiků nezapomenutelné: Přidejte trochu vzrušení. Trends Cogn Sci 10:345–347.
7. Hurlemann R, a kol. (2010) Reaktivita lidské amygdaly je snížena adrenergním antagonistou -nor propranololem. Psychol Med 40:1839–1848.
8. Roozendaal B, McGaugh JL (2011) Modulace paměti. Behav Neurosci 125:797–824.
9. Barsegyan A, McGaugh JL, Roozendaal B (2014) Noradrenergní aktivace bazolaterální amygdaly moduluje konsolidaci paměti rozpoznávání objektů v kontextu. Přední Behav Neurosci 8:160.
10. Izquierdo I, Furini CRG, Myskiw JC (2016) Paměť strachu. Physiol Rev 96:695-750.
11. LaLumiere RT, McGaugh JL, McIntyre CK (2017) Emocionální modulace učení a paměti: Farmakologické důsledky. Pharmacol Rev 69:236-255.
12. Roozendaal B, Hermans EJ (2017) Účinky noradrenalinu na kódování a konsolidaci emoční paměti: Zlepšení synergie mezi studiemi na zvířatech a lidech. Curr Opin Behav Sci 14:115–122.
13. Cahill L, Prins B, Weber M, McGaugh JL (1994) Beta-adrenergní aktivace a paměť pro emoční události. Příroda 371:702–704.
14. Roozendaal B, Nguyen BT, Power AE, McGaugh JL (1999) Noradrenergní vliv bazolaterální amygdaly umožňuje zvýšení konsolidace paměti vyvolané aktivací hipokampálního glukokortikoidního receptoru. Proč Natl Acad Sci USA 96: 11642–11647.
15. Southwick SM, a kol. (2002) Vztah zvýšené aktivity norepinefrinu během konsolidace paměti ke zvýšené dlouhodobé paměti u lidí. Am J Psychiatry 159:1420–1422.
