Disocierea funcțională de-a lungul axei rostrocaudale a hipocampului de prepeliță japoneză partea 2

Histologie

În urma testării, subiecții au fost transportați într-o sală de proceduri, anesteziați cu izofluran, decapitați, iar creierele au fost extrase și congelate rapid în 2-metilbutan (SigmaAldrich, Oakville, ON). Secțiunile coronale au fost tăiate la o grosime de 30 μm folosind un criostat CM3050 (Leica) și montate prin dezgheț pe lamele Superfrost Plus™ (Thermo Scientific, Waltham, MA).

Axa septotemporală este o structură importantă în creierul uman, care controlează auzul, limbajul, memoria și alte funcții ale corpului. Memoria este una dintre abilitățile importante ale creierului uman și este strâns legată de viața noastră. Deci, care este relația dintre axa septotemporală și memorie?

Cercetările arată că axa septotemporală joacă un rol foarte important în procesul de memorie. În procesul de formare a memoriei, axa septotemporală este responsabilă pentru procesarea și stocarea informațiilor precum sunete, cuvinte și imagini. Când încercăm să ne amintim unele informații, neuronii din axa septotemporal stochează rapid informațiile în creier. În plus, axa septotemporală este legată și de emoții și emoții, ceea ce ne poate ajuta să stocăm și să recuperăm mai bine amintirile perceptuale și emoționale.

În plus, pe măsură ce oamenii îmbătrânesc, axa septotemporală degenerează treptat, ceea ce duce și la declinul memoriei. Cu toate acestea, există mai multe moduri prin care putem proteja axa septotemporală și îmbunătăți memoria. De exemplu: faceți mai mult exerciții fizice, mențineți obiceiuri bune de somn și timp regulat de muncă și odihnă, mențineți o atitudine fericită, dezvoltați obiceiuri de citit, implicați-vă în mai multe exerciții de gândire și mentale etc.

Pe scurt, există o relație inseparabilă între axa septotemporală și memorie. Înțelegând această relație, ne putem proteja mai bine creierul, ne putem îmbunătăți memoria și putem trăi o viață mai fericită și mai sănătoasă. Se poate observa că trebuie să îmbunătățim memoria, iar Cistanche deserticola poate îmbunătăți semnificativ memoria, deoarece Cistanche deserticola poate regla și echilibrul neurotransmițătorilor, cum ar fi creșterea nivelului de acetilcolină și a factorilor de creștere. Aceste substanțe sunt foarte importante pentru memorie și învățare. În plus, carnea poate, de asemenea, să îmbunătățească fluxul sanguin și să promoveze livrarea de oxigen, ceea ce poate asigura că creierul primește suficiente nutrienți și energie, îmbunătățind astfel vitalitatea și rezistența creierului.

Faceți clic pe cunoașteți modalități de îmbunătățire a funcției creierului

Fiecare a șasea secțiune a fost apoi colorată folosind verde de metil pentru a observa plasarea și extinderea leziunilor sub un microscop cu lumină. Secțiunile montate în dezgheț au fost fixate timp de 5 minute în formaldehidă tamponată 4%, clătite în apă dublu distilată timp de 5 minute, apoi incubate în verde de metil timp de 5 minute la temperatura camerei. Lamele au fost apoi deshidratate într-o serie gradată de etanol, curățate cu Neo-clear și încorporate în Neo-mount (toți reactivii de histologie au fost obținuți de la Sigma Aldrich, Oakville, ON).

Analiză

Două prepelițe au murit în timpul intervenției chirurgicale, în timp ce alte 2 au fost excluse din cauza lipsei de mișcare în cel puțin unul dintre cele 2 teste, obținând date finale pe 25 de prepelițe (9 rHp, 7 cHp, 7 sham).

Analiza datelor CFC a fost efectuată utilizând o analiză a varianței cu măsuri repetate (ANOVA) a timpului petrecut în congelare în timpul primelor 2 minute ale fiecărei încercări folosind context (adică, împerecheat acustic vs. control) și timp (adică, imediat vs. la distanță) ca factori în interiorul subiectului și grup (adică, rHp, cHp și sham) ca factori între subiecți. Ca un control suplimentar, timpul petrecut înghețând în fiecare context înainte de orice stimulare acustică a fost, de asemenea, comparat folosind un ANOVA 2 (context) x 3 (grup).

În YMD, timpul petrecut în fiecare braț a fost cuantificat ca proporție din timpul total de explorare. Se considera că subiectul explorează un braț dacă întregul său trunchi se afla în interiorul brațului. Timpul petrecut explorând brațele romane (TN) și familiare (TF) (excluzând brațul de pornire) a fost convertit într-un raport de discriminare (DR) pentru fiecare subiect, după cum urmează: DR=(TNTF)/(TN+TF) ). Aceste DR au fost comparate între grupuri folosind o ANOVA unidirecțională.

Testele post-hoc au fost efectuate folosind HSD Tukey. Toate testele statistice au fost efectuate folosind JASP [38].

Rezultate

Leziunile fie la nivelul hipocampului rostral, fie la cel caudal economisesc frica contextuală la prepeliță

Analiza CFC (Fig 2) nu a arătat nicio diferență semnificativă între contexte (F1,20=1.03;p=0.32) sau grupuri (F2,20=1.42 ; p=0.27) înainte de stimularea acustică, arătând că intervențiile chirurgicale nu au indus nicio diferență inițială în comportamentul de îngheț. Examinarea timpului petrecut înghețând în timpul încercărilor după stimulare nu a reușit să arate un efect principal semnificativ al timpului (F1,20=1.03; p=0.32) sau al grupului (F2,20=0 .33; p=0.73). Cu toate acestea, un efect semnificativ al contextului (F1,20=7.83; p=0}.01), precum și o interacțiune semnificativă în funcție de context (F1,20=9.35;p < 0,01) au fost observate.

Acest model de rezultate sugerează că prepelițele din toate grupurile din testul imediat au înghețat selectiv în contextul asociat cu stimulul acustic și nu în mediul de control (context asociat vs. nepereche: p < 0.05 pentru toate grupurile), indicând că pot discrimina între cele două contexte și să păstreze o memorie pentru contextul în care stimulul acustic a fost prezentat.

Astfel, se pare că Hp economisit în oricare grup de leziuni susține acest comportament. În schimb, 24 de ore mai târziu, înghețarea s-a diminuat până la punctul în care nu a putut fi observată nicio diferență semnificativă în niciun grup (p > 0,05 pentru toate grupurile), sugerând că memoria s-a degradat pentru toate prepelițele.

Hipocampul rostral de prepeliță este esențial pentru discriminarea labirintului Y

Analiza YMD (Figura 3), a dat un efect semnificativ al stării (F2, 20=3.99; p=0.03). Testele post-hoc au arătat că, în timp ce prepelițele lezionate de rHp au avut rezultate semnificativ mai proaste. decât shams(p=0.04), prepelițele lezionate de cHp nu au făcut (p=0.12). Acest model de rezultate sugerează că, ca și mamiferele, rHp-ul prepeliței poate sprijini în mod disproporționat sarcinile de învățare spațială.

Discuţie

Rezultatele actuale sunt primele care raportează segregarea funcțională de-a lungul axei rostrocaudale a Hp aviară. Aceste rezultate confirmă parțial existența unui gradient de-a lungul rostrocaudalaxiei care este în anumite moduri comparabil cu axa dorsoventrală a mamiferelor. În special, observăm că rHp este necesar pentru identificarea noutății spațiale în timpul YMD. Această observație este în concordanță cu rezultatele obținute la rozătoare care îndeplinesc sarcini comparabile în urma leziunilor cu dHp ([10, 39]; dar vezi [40]).

Mai mult, rezultatele actuale sunt în concordanță cu rapoartele unui gradient de conținut de informații spațiale în Hp aviar, cu cea mai mare informație spațială reprezentată în celulele principale ale rHp [29]. Acest model, care oglindește schimbarea conținutului de informații observată de-a lungul axei dorsoventrale a rozătoarelor [41], susține și mai mult corpul de dovezi care demonstrează că cea mai rostrală extindere a Hp susține în mod disproporționat procesarea informațiilor spațiale de înaltă rezoluție atât în ​​Aves, cât și în mamifere.

Datele actuale reproduc observațiile anterioare [37] conform cărora, la fel ca rozătoarele, prepelița va reacționa la stimuli noi, inclusiv locații spațiale noi, prin apropierea de stimulul nou, chiar și atunci când noutatea este relativă (adică, stimulul nou a fost văzut de mai puține ori sau mai mult). Este de remarcat, totuși, că în timpul testului de testare a YMD, brațul nou nu a fost văzut timp de 24 de ore. În această întârziere, prepelița nu îngheață selectiv într-un context anterior asociat fricii, sugerând că 24 de ore depășesc capacitatea de memorie spațială a prepeliței.

Observarea înghețului selectiv la intervale mai scurte în timpul antrenamentului cu CFC arată că, ca și mamiferele, prepelițele pot asocia un stimul nociv cu contextul în care a fost prezentat, ducând la înghețarea selectivă a prepeliței în contextul asociat stimulului. Observația că această asociere este păstrată după leziuni fie de rHp, fie de cHp este incompatibilă cu majoritatea datelor privind vHp la mamifer. Având în vedere această observație, sunt posibile mai multe concluzii. Leziunile caudale pot face aici suficient țesut pentru a media CFC.

Unele date sugerează că echivalentul funcțional al vHp poate fi considerabil mai mare la o pasăre decât la un mamifer. Studiile anatomice la porumbei [26] raportează că intrarea din nucleustaeniile amigdalei este absentă în treimea rostrală a HF, dar larg răspândită în cele două treimi caudale ale acestei regiuni. Aceste conexiuni larg răspândite sugerează că majoritatea avianHp este omoloagă cu Hp ventral de mamifer, iar leziunile cHp conduse aici nu au fost suficiente pentru a elimina această structură distribuită în întregime. Acest lucru poate fi valabil mai ales pentru prepelițele japoneze (sau Galliformes în general) în comparație cu alte ordine de păsări. Această sugestie este în concordanță cu observațiile privind diferențele dintre specii în procesarea informațiilor spațiale. Speciile de păsări variază considerabil în ceea ce privește amploarea analogului dHp cu reglaj spațial de înaltă rezoluție[29].

Ar fi intuitiv, deci, să presupunem că păsările cu un rHp mai mic (de exemplu, păsările care nu păstrează hrana în cache) ar avea un cHp proporțional mai mare. Date fiziologice recente care arată o lipsă de celule de loc în prepeliță, chiar și în coordonatele relativ rostrale, sugerează în continuare că rHp poate fi excepțional de mic la prepeliță, chiar și în rândul păsărilor care nu păstrează hrana. Prin extensie, CHP poate fi excepțional de mare la aceste păsări. Această propunere este în concordanță cu un atlas recent de prepeliță bazat pe RMN care susține prezența unui cHp mare [42]. Din punct de vedere funcțional, ideea că prepelița poate avea un centru de „procesare emoțională” excepțional de mare este, de asemenea, în concordanță cu utilizarea prepeliței ca model de reactivitate la stres [43, 44]. În cele din urmă, rămâne posibil ca CFC să fie complet independent de Hp la păsări. Există date la rozătoare care implică cortexul prefrontal în mediarea CFC (revizuit de [45]).

NCL, structura echivalentă la păsări, joacă, de asemenea, un rol în contextul de procesare [46, 47]. Este posibil ca la păsări, spre deosebire de mamifere, theNCL să fie capabil să medieze CFC chiar și în fața unor leziuni extinse ale hipocampului. Această posibilitate pare însă puțin probabilă, având în vedere omologia extinsă găsită până în prezent între hipocampul aviar și cel al mamiferelor. Acest lucru este și mai puțin probabil de două observații suplimentare. Primul este că, chiar și la mamifere, măsura în care dHp sau vHp sunt necesare în mod selectiv pentru CFC este afectată de modificări relativ subtile ale protocolului [48]. În special, prezența unui indiciu discret care semnalează prezența șocului în timpul antrenamentului pare să facă ca înghețarea ulterioară atunci când este expus doar contextului să depindă mai mult de vHp. Acest indiciu a fost absent în experimentul actual.

În plus, cel puțin un experiment a raportat conservarea CFC la rozătoarele cu leziuni selective fie la dHp, fie la vHp [12]. Important, în acest studiu, îndepărtarea întregului Hp a redus dramatic înghețarea într-un context asociat șocului, chiar dacă leziunile selective la oricare jumătate din Hp au lăsat CFC intact. În mod colectiv, aceste observații fac mult mai probabil ca, la fel ca mamiferele în anumite condiții, CFC din prepeliță să poată fi susținut fie de rHp, fie de cHp singur.

În ciuda întrebărilor rămase deschise cu privire la amploarea și eterogenitatea funcțională a CHP, rezultatele actuale demonstrează că, la fel ca omologul său de mamifer, Hp-ul aviar este eterogen din punct de vedere funcțional, cu porțiunea rostrală specializată pentru calcule care sprijină învățarea și memoria spațială.

Contribuții ale autorului

Conceptualizare: Chelsey C. Damphousse, Noam Miller, Diano F. Marrone.

Curatarea datelor: Chelsey C. Damphousse, Diano F. Marrone.

Analiză formală: Chelsey C. Damphousse, Diano F. Marrone.

Achiziție de finanțare: Noam Miller, Diano F. Marrone.

Ancheta: Chelsey C. Damphousse, Diano F. Marrone.

Metodologie: Chelsey C. Damphousse, Noam Miller, Diano F. Marrone.

Administrarea proiectului: Chelsey C. Damphousse, Diano F. Marrone.

Supraveghere: Noam Miller, Diano F. Marrone.

Scriere – schiță originală: Chelsey C. Damphousse.

Scriere – recenzie și editare: Chelsey C. Damphousse, Noam Miller, Diano F. Marrone.

Referinţăs

1. Kimura D. Efectele leziunilor selective ale hipocampului asupra comportamentului de evitare la șobolan. Can J Psychol,1958; 12: 213.

2. Hughes KR. Leziuni ale hipocampului dorsal și ventral și învățare în labirint: influența mediului preoperator. Can J Psychol, 1965; 19: 325–332.

3. Nadel L. Leziunile și comportamentul hipocampului dorsal și ventral. Physiol Beh, 1968; 3: 891–900.

4. Strange BA, Witter MP, Lein ES, Moser EI. Organizarea funcțională a axei longitudinale a hipocampului. Nature Rev Neurosci, 2014; 15: 655–669.

5. Fanselow MS, Dong HW. Hipocampul dorsal și ventral sunt structuri distincte din punct de vedere funcțional? Neuron, 2010; 65: 7–19.

6. Small SA, Schobel SA, Buxton RB, Witter MP, Barnes CA. Un cadru patofiziologic al disfuncției hipocampului în îmbătrânire și boală. Nat Rev Neurosci. 2011; 12: 585–601.

7. Moser E, Moser MB, Andersen P. Deficiența de învățare spațială este paralelă cu magnitudinea leziunilor hipocampului dorsal, dar este aproape prezentă în urma leziunilor ventrale. J Neurosci, 1993; 13: 3916–3925.

8. Moser MB, Moser EI, Forrest E, Andersen P, Morris R. Învățare spațială cu o mini placă în hipocampul dorsal. Proc Natl Acad Sci, 1995; 92: 9697–9701.

9. Gray JA, McNaughton N. Comparație între efectele comportamentale ale leziunilor septale și hipocampale: o revizuire. Neurosci Biobehav Rev. 1983; 7: 119–188.

10. Hunsaker MR, Fieldsted PM, Rosenberg JS, Kesner RP. Disociarea rolurilor CA1 dorsal și ventral pentru procesarea temporală a locațiilor spațiale, a obiectelor vizuale și a mirosurilor. Behav Neurosci, 2008;122: 643.

For more information:1950477648nn@gmail.com