Șocul rece perturbă memoria generată de antrenamentul în masă la Drosophila

Abstract:

Consolidarea memoriei este un proces dependent de timp, care are loc în ore, zile sau mai mult la diferite specii și necesită sinteza proteinelor. O excepție aparentă este un tip de memorie la Drosophila provocat de un singur episod de condiționare olfactiv, care se consolidează aparent rapid, făcându-l rezistent la perturbarea prin anestezie la rece la câteva ore după antrenament. Această memorie rezistentă la anestezie (ARM) este independentă de sinteza proteinelor. Memoria independentă de sinteza proteinelor poate fi, de asemenea, obținută în Drosophila prin mai multe cicluri masive de condiționare olfactivă, iar acest lucru a condus la ideea predominantă că ambele aceste regimuri de antrenament distincte operațional produc ARM. În mod semnificativ, arătăm că, spre deosebire de ARM bona fide, memoria generată de condiționare în masă rămâne sensibilă la tratamentul amnestic la două ore după antrenament și, prin urmare, nu este ARM. Prin urmare, există două tipuri de memorie independente de sinteza proteinelor în Drosophila.

Memoria se referă la capacitatea creierului uman de a primi, procesa, stoca, reproduce și utiliza informații externe în aspecte fizice și psihologice. Consolidarea memoriei se referă la procesul de întărire și stabilizare a informațiilor noi prin diferite metode și tehnici pentru a le face mai ușor de amintit și extras. Există o legătură inextricabilă între consolidarea memoriei și memorie.

În primul rând, consolidarea memoriei poate îmbunătăți memoria. Procesul de memorie al creierului uman este un proces complex de activitate neuronală, care necesită ca conexiunea dintre neuroni să fie consolidată și stabilizată pentru a obține o înregistrare fiabilă a informațiilor. Prin urmare, prin diferite metode și tehnici de consolidare a memoriei, este posibil să contribuim la întărirea acestei conexiuni între neuroni, îmbunătățind astfel memoria.

În al doilea rând, consolidarea memoriei poate salva „uitarea”. În viața de zi cu zi, oamenii uită adesea din anumite motive, cum ar fi neexaminarea pentru o lungă perioadă de timp, suprasolicitarea memoriei și așa mai departe. Prin consolidarea memoriei, acest tip de uitare poate fi evitat în mod eficient, ajutând oamenii să-și amintească mai bine informațiile și să mențină memoria pe termen lung.

În plus, consolidarea memoriei poate promova și învățarea. În procesul de învățare, este adesea necesară memorarea multor informații, iar consolidarea memoriei poate face ca informațiile să fie mai adânc înrădăcinate în inimile oamenilor, să realizeze asocierea între punctele de cunoaștere și, astfel, să îmbunătățească eficiența generală a învățării.

În concluzie, există o relație strânsă între consolidarea memoriei și memorie, care este una dintre modalitățile importante prin care oamenii își îmbunătățesc memoria, sporesc efectul de învățare și nu uită. Prin urmare, ar trebui să acordăm atenție utilizării diferitelor metode și abilități de consolidare a memoriei, să consolidăm în mod constant memoria și să îmbunătățim memoria. Așa că trebuie să vă îmbunătățiți memoria, iar cistanche vă poate îmbunătăți semnificativ memoria, deoarece pasta de carne este medicina tradițională chineză și are multe proprietăți unice, dintre care una este de a vă îmbunătăți memoria. Beneficiile cărnii tocate provin din numeroasele ingrediente active pe care le conține, inclusiv acizi, polizaharide, flavonoide etc., care pot promova sănătatea creierului într-o varietate de moduri.

Faceți clic pe Cunoaștere pentru a îmbunătăți memoria pe termen scurt

Cuvinte cheie:

Memorie; memorie rezistentă la anestezie; conditionare olfactiva; condiționare în masă; Drosophila.

1. Introducere

Amintirile neconsolidate sunt labile și perturbate de agenții amnestici la toate animalele testate [1,2]. La Drosophila, un scurt șoc rece imediat după condiționarea olfactivă întărită negativ are ca rezultat pierderea completă a memoriei asocierii. Cu toate acestea, dacă este livrat la câteva ore după antrenament, este incomplet perturbator, cu memoria reziduală numită memorie rezistentă la anestezie (ARM), deoarece persistă în șocul rece aparent anestezic, imobilizator [3] și este independentă de sinteza proteinelor [2] ,4]. ARM pare să se consolideze relativ rapid, deoarece este parțial labil la câteva minute după condiționare [5] și stabil la 2 ore după antrenament [3,6]. O memorie independentă de sinteza proteinelor apare și după mai multe runde consecutive (condiționare în masă-MC) de condiționare olfactivă întărită negativ [3]. Deși tratamentul cu șoc rece după o singură rundă de condiționare este de obicei folosit pentru a sonda memoria 3-h și protocolul MC este utilizat pentru evaluarea memoriei 24-h, presupusa independență a sintezei proteinelor a condus la aceste două tipuri de memorie. fiind numit ARM.

În ciuda dovezilor care sugerează că ambele tipuri de memorie distincte operațional și temporal implică mecanisme comune sau similare [4,7,8], nu este clar dacă reflectă același rezultat cognitiv testat în momente diferite sau sunt tipuri de memorie distincte.

În timp ce protocoalele de șoc rece și de cinci sau zece runde MC sunt utilizate pe scară largă pentru a răspunde întrebărilor referitoare la ARM [3,4,7], datele obținute printr-o metodă de antrenament nu sunt de obicei verificate încrucișat cu cealaltă. Pentru a elucida dacă memoria cu aceleași proprietăți se formează cu ambele metode, am emis ipoteza că, dacă ARM este echivalent sau același cu MC a generat 24-h memorie, un șoc rece eliberat la 2 ore după antrenament ar trebui să aibă un efect similar. pe ambele. Cu toate acestea, această noțiune nu ar fi susținută dacă acest tratament amnestic afectează 24-h memoria MC. În acest scop, am condiționat Drosophila de tip sălbatic să asocieze un miros aversiv cu șocul electric al piciorului prin antrenament cu cinci runde MC. Le-am supus unui singur șoc rece înainte de testare sau la 2 ore după antrenament. Am folosit un MC cu cinci runde [4] pentru că în mâinile noastre oferă o rezoluție mai mare decât protocoalele mai intensive care pot produce efecte de „plafon”. Raportăm că 2 ore după antrenament, MC în cinci runde oferă o memorie sensibilă la șocul rece și ARM.

2. Rezultate
Condiționarea a fost efectuată folosind paradigma clasică de condiționare aversivă, care asociază un miros aversiv (stimul condiționat-CS+) cu șocuri electrice ale piciorului (stimulul necondiționat-US), în timp ce un al doilea miros la fel de aversiv neîmperecheat în mod explicit cu șocul piciorului (CS-) servește ca un control [9]. Memoria imediat după o rundă de condiționare conține o componentă ARM [5,10]. Cu toate acestea, șocul rece definitoriu, folosit în mod obișnuit pentru a dezvălui componenta de memorie non-labilă ARM, la 3 ore după o singură rundă de condiționare [3,11], nu a fost aplicat după cinci runde de MC din cunoștințele noastre. Șocul rece imediat după o rundă de antrenament perturbă complet memoria [11]. Cu toate acestea, acest efect imediat nu poate fi abordat în experimentele noastre, deoarece timpul necesar pentru a oferi cinci runde de antrenament duce inevitabil la testare la douăzeci de minute după asocierea șoc/miros la primul picior. Prin urmare, în toate experimentele noastre, șocul rece este livrat la orele indicate după ultima rundă de antrenament.

După cum se arată în Figura 1A, memoria 8-min după cinci runde de MC este, de asemenea, în mare parte labilă și perturbată de un scurt șoc rece. În mod neașteptat, un șoc rece de 2-min de 2 ore după cinci runde de MC a dus la o reducere semnificativă a memoriei de 3-h (Figura 1B). Acest efect nu este specific tulpinii w 1118, deoarece o scădere identică a memoriei a fost descoperită la muștele Canton S (Figura 1B). Prin urmare, memoria generată de cinci runde de MC nu produce doar ARM, ci mai degrabă atât componente de memorie sensibile la șocuri la rece, cât și insensibile la șocuri la rece. Rezultă că memoria consolidată după MC nu este aceeași cu cea după o singură rundă de antrenament. Nu este surprinzător, având în vedere cinetica memoriei pe termen lung sensibile la sinteza proteinelor (LTM) [3], cinci runde de condiționare distanțată, o paradigmă în care rundele de antrenament sunt distanțate cu cincisprezece minute, ceea ce duce la formarea LTM [2,3, 6], a dat, de asemenea, o componentă de memorie consolidată și labilă la 3 ore după antrenament (Figura 1C). Acest lucru sugerează că amintirile provocate de condiționare în masă și distanțate sunt compuse din componente labile chiar și la 3 ore după antrenament. Memoria reziduală care persistă tratamentul amnestic după antrenamentul distanțat este probabil ARM, așa cum sa sugerat anterior [3].

Sunt amintirile consolidate 2 ore post-condiționare după o singură sau cinci runde MC, echivalente sau proporționale cu intensitatea antrenamentului? Pentru a compara direct nivelurile de memorie, am antrenat muște fie cu o rundă, fie cu cinci runde MC și am administrat șoc rece 2 ore mai târziu. Memoria 3-h a cinci animale antrenate cu MC netratate a fost semnificativ diferită de cea a muștelor antrenate într-o singură rundă (Figura 1D), ceea ce indică faptul că antrenamentul intensiv MC duce la o memorie mai robustă de trei ore. Cu toate acestea, amintirile rezistente la șocuri reci nu au fost semnificativ diferite, ceea ce sugerează că componenta consolidată ARM nu este afectată de intensitatea antrenamentului. Observațiile de mai sus au fost, de asemenea, evidente atunci când a fost calculată memoria relativă neconsolidată post-șoc rece, ceea ce a demonstrat că, deși nu există o diferență semnificativă statistic între cele două paradigme, valoarea medie absolută a declinului memoriei este mai mare decât cea obținută de cele cinci MC rotund (Figura 1E). Acest lucru reflectă probabil memoria labilă crescută produsă de MC.

Am emis ipoteza că componenta sensibilă la șocul rece după MC poate reflecta consolidarea memoriei cu cinetică lentă. Prin urmare, un șoc rece a fost administrat cu 1 oră înainte de evaluarea memoriei de 24-h după MC pentru a investiga stabilitatea memoriei în acest moment. Acest șoc rece pre-testare nu a afectat memoria, deoarece performanța nu a fost diferită de muștele antrenate în mod similar care nu au fost supuse tratamentului amnestic (Figura 2A). Acest rezultat demonstrează că memoria generată de MC a fost consolidată la 23 de ore după antrenament și verifică că tratamentul cu șoc rece nu afectează în general reamintirea. În schimb, un șoc rece eliberat la 2 ore după un MC de cinci runde a dus la o memorie de 24-h semnificativ redusă în comparație cu cea a muștelor nesocate de frig sau a animalelor supuse tratamentului amnestic cu 1 oră înainte de testare (Figura 2B) . Prin urmare, memoria generată de un MC cu cinci runde include o componentă labilă semnificativă la 2 ore după antrenament, care atunci când este blocată se reflectă în memoria asociativă olfactivă compromisă 24-h. Colectiv, aceste rezultate sugerează cu tărie că un MC cu cinci runde produce un tip de memorie care se consolidează lent, fiind labil la 3 ore, în timp ce ARM nu este [3].

3. Discuție

Condiționarea în masă (MC) într-o sarcină de condiționare olfactivă întărită negativ produce o memorie 24-h independentă de translație. Din 1995, când protocolul a fost raportat pentru prima dată, s-a presupus că memoria generată de condiționare în masă este echivalentă cu 3- h memorie generată de o singură rundă de condiționare și dezvăluită ca rezistentă la un șoc rece la 2 ore după antrenament. . Memoria 3-h ARM și 24-h generată de MC sunt independente de sinteza proteinelor [2,3] și se raportează că implică componente moleculare standard [3,4,12]. Cu toate acestea, spre deosebire de ARM, memoria de cinci runde generată de MC nu este rezistentă la tratamentul amnestic la 2 ore după antrenament (Figura 1E). În plus, tratamentul amnestic la 2 ore după antrenament aproape elimină 24-h memoria evenimentului, susținând și mai mult ideea că, spre deosebire de ARM, această memorie generată de MC nu este consolidată în acel moment.

Prin urmare, MC provoacă un tip distinct de memorie cu consolidare lentă care rămâne sensibilă la șocul rece amnestic la două ore după condiționare, spre deosebire de memoria rezistentă la amnestic prezentă la două ore după o singură rundă de condiționare. Prin urmare, susținem că cele două amintiri sunt distincte și că MC cu cinci runde aparent nu dă numai ARM, ci și o memorie labilă. Sugerăm termenul de memorie independentă de sinteza proteinelor (PSIM) pentru memoria labilă generată de protocoalele MC și ARM pentru memoria 3-h rezistentă la șocuri la rece după o singură rundă de antrenament pentru a le distinge. Dovezile colective prezentate aici sugerează cu tărie că o rundă de antrenament a provocat ARM nu este echivalentă cu memoria generată de cinci runde și cel mai probabil zece runde de MC, care produce ARM și PSIM; prin urmare, termenii nu trebuie folosiți în mod interschimbabil

Chiar dacă s-a raportat că mai multe gene și căi moleculare funcționează în ARM, dovezile care susțin implicarea lor provin în mare parte dintr-una dintre cele două teste, fie memoria 3-h după un șoc rece (ARM), fie după MC, cu puține testate. în ambele teste [4,7,13] descoperind defecte similare. Cu toate acestea, pentru acestea și altele care au fost caracterizate exclusiv prin protocoale MC, efectul șocului rece la 2 ore după antrenament asupra memoriei 24-h nu a fost evaluat, așa că rămâne o întrebare deschisă dacă defectele acestor mutanții rezultă din componenta ARM sau PSIM. Mutanții arhetipici, cum ar fi ridichea cu deficite clare în ARM [12,14], nu au fost supuși cunoștințelor noastre despre tratamentele amnestice după MC, astfel încât deficitul lor de memorie 24-h raportat după 10-ronda MC [3] , poate avea, de asemenea, un deficit PSIM. Mai mult, ar fi interesant de investigat dacă PSIM este afectat sau este paralel cu memoria labilă compromisă la mutanți precum amnezicii [15,16]. Componentele moleculare comune ale PSIM și ale altor tipuri de memorie labile ar sugera mecanisme moleculare care se suprapun cel puțin parțial, dar poate suficient de distincte pentru a diferenția cele două procese, o ipoteză aflată în prezent în investigație.

4. Materiale și Metode

4.1. Cultură și tulpini de Drosophila

Tulpinile de tip sălbatic Cantonized w 1118 și Canton S au fost cultivate în hrană din făină de grâu-zahăr așa cum s-a descris anterior [4] și crescute într-un ciclu de 12 ore noapte/întuneric, la 25 ◦ C și 50% umiditate.

4.2. Experimente comportamentale

Muștele de 2–4-zile au fost folosite în toate experimentele, care au fost efectuate la 25 ◦C și 55–65% umiditate sub lumină roșie slabă. Condiționarea olfactivă aversivă a folosit șocuri electrice de picior de 90 de volți ca stimuli necondiționați (SUA), asociate cu unul dintre odoranții aversivi 5% benzaldehidă (BNZ) sau 50% octanol (OCT) diluat în miristat de izopropil ca stimuli condiționati (CS). Un ciclu de antrenament a constat din 12 perechi CS/US de 1,25 s cu un interval interstimul 4-s, urmat de 30 s de odihnă înainte de a prezenta un alt miros în absența șocului. Oricare miros a fost asociat cu șoc, în timp ce celălalt a servit drept control. Condiționarea în masă (MC) a implicat cinci cicluri de antrenament consecutive cu 30 de secunde între cicluri. Antrenamentul la distanță a fost identic, cu excepția intervalului dintre cicluri a fost de 15 minute. Tratamentul cu șoc rece a fost administrat așa cum s-a descris anterior [4] la 1 min, 2 sau 23 de ore după runda finală de antrenament, așa cum este indicat în fiecare experiment. Testarea memoriei a implicat prezentarea simultană a ambelor mirosuri timp de 90 de secunde, așa cum este descris [4]. Pentru a calcula ∆, diferența dintre amintirile labile și cele consolidate, două grupuri de animale au fost antrenate simultan cu 1 rundă de antrenament, iar jumătate au fost supuse șocului rece, în timp ce celelalte nu au fost. ∆ a fost calculată ca diferența de performanță între animalele netratate și șocate la rece antrenate simultan. O metodă similară a fost utilizată pentru a calcula ∆ pentru animalele antrenate cu 5 runde MC.

4.3. Analiza datelor

Analiza datelor brute a fost efectuată cu software-ul JMP7 (SAS Institute Inc., Cary, NC, SUA). Comparațiile statistice au fost efectuate așa cum este detaliat în legenda figurii. Comparația între două grupuri a fost efectuată cu ANOVA și comparații ulterioare planificate de LSM sau, în cazurile diferitelor variații între grupuri, testul t Welch parametric nepereche atunci când variațiile măsurătorilor au fost inegale. Detaliile statistice sunt prezentate în Tabelul 1. Graficele au fost create cu software-ul GraphPad Prism 8.0.1 și arată medii ± SEM.

Contribuții ale autorului

Conceptualizare, AB și EMCS; metodologie: AB și EMCS; analiza formală: AB; scris — pregătire originală a proiectului, AB; scriere — revizuire și editare: EMCS; supraveghere: EMCS Toți autorii au citit și au fost de acord cu versiunea publicată a manuscrisului.
Finanțarea:

Această cercetare a fost susținută de un grant de la Fondation Santé către EMCS.

Declarația Comisiei de revizuire instituțională:

Nu se aplică.

Declarație de consimțământ informat:

Nu se aplică.

Declarație de disponibilitate a datelor:

Toate datele relevante sunt prezentate în acest manuscris.

Mulțumiri:

Autorii ar dori să-i mulțumească lui M. Loizou pentru ajutorul tehnic, Maroulakou pentru sfat și Fondation Santé pentru sprijin.

Conflicte de interes:

Autorii nu declară niciun conflict de interese.

Referințe

1. Alberini, C.; Milekic, M.; Tronel, S. Mecanisme de stabilizare și destabilizare a memoriei. Cell Mol. Life Sci. 2006, 63, 999–1008. [CrossRef] [PubMed]

2. DeZazzo, J.; Tully, T. Disecția formării memoriei: de la farmacologia comportamentală la genetica moleculară. Trends Neurosci. 1995, 18, 212–218. [CrossRef]

3. Tully, T.; Preat, T.; Boynton, SC; Del Vecchio, M. Genetic dissection of consolidated memory in Drosophila. Cell 1994, 79, 35–47. [CrossRef]

4. Kotoula, V.; Moressis, A.; Semelidou, O.; Skoulakis, semnalizarea mediată de EMC Drk către Rho kinaza este necesară pentru memoria rezistentă la anestezie la Drosophila. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 2017, 114, 10984–10989. [CrossRef] [PubMed]

5. Bouzaiane, E.; Trannoy, S.; Scheunemann, L.; Placais, PY; Preat, T. Două circuite independente de ieșire a corpului ciupercii recuperează cele șase componente discrete ale memoriei aversive pentru Drosophila. Cell Rep. 2015, 11, 1280–1292. [CrossRef] [PubMed]

6. Margulies, C.; Tully, T.; Dubnau, J. Deconstructing Memory in Drosophila. Curr. Biol. 2005, 15, R700–R713. [CrossRef] [PubMed]

7. Lee, PT; Lin, HW; Chang, YH; Fu, TF; Dubnau, J.; Hirsh, J.; Chiang, A. SSerotonina-circuit de ciuperci care modulează formarea memoriei rezistente la anestezie la Drosophila. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 2011, 108, 13794–13799. [CrossRef] [PubMed]

8. Noyes, N.; Walkinshaw, E.; Davis, R. Ras acționează ca un comutator molecular între două forme de memorie consolidată la Drosophila. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 2020, 117, 2133–2139. [CrossRef] [PubMed]

9. Tully, T.; Quinn, W. Condiționare și reținere clasică la Drosophila melanogaster normală și mutantă. J. Comp. Physiol. 1985, 157, 263–277. [CrossRef] [PubMed]

10. Knapek, S.; Sigrist, S.; Tanimoto, H. Bruchpilot, o proteină din zonă activă sinaptică pentru memorie rezistentă la anestezie. J. Neurosci. 2011, 31, 3453–3458. [CrossRef] [PubMed]

11. Quinn, WG; Dudai, Y. Faze de memorie în Drosophila. Natura 1976, 262, 576–577. [CrossRef] [PubMed]

12. Folkers, E.; Waddell, S.; Quinn, WG Gena ridichei Drosophila codifică o proteină necesară pentru memoria rezistentă la anestezie. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 2006, 103, 17496–17500. [CrossRef] [PubMed]

13. Drago, I.; Davis, RL Inhibarea calciului mitocondrial Uniporter în timpul dezvoltării afectează memoria la Drosophila adult. Cell Rep. 2016, 16, 2763–2776. [CrossRef] [PubMed]

14. Folkers, E.; Dren, P.; Quinn, WG Radish, un mutant Drosophila cu deficit de memorie consolidată. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 1993, 90, 8123–8127. [CrossRef] [PubMed]

15. Turrel, O.; Goguel, V.; Preat, T. Amnezicul este necesar în corpul ciupercii adulte pentru formarea memoriei. J. Neurosci. 2018, 38, 9202–9214. [CrossRef] [PubMed]

16. Waddell, S.; Armstrong, JD; Kitamoto, T.; Kaiser, K.; Quinn, WG Produsul genei amnezice este exprimat în doi neuroni din creierul Drosophila, care sunt critici pentru memorie. Cell 2000, 103, 805–813. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com