Îmbunătățirea memoriei de recunoaștere a glucocorticoizilor prin facilitarea interacțiunilor cortexului prelimbic determinată de amigdala basolaterală

pentru mai multe informații:ali.ma@wecistanche.com

Areg Barsegyana,b, Gabriele Mironea,b, Giacomo Ronzonia,b, Chunan Guoa,b, Qi Songa,b, Daan van Kuppevelda,b, Evelien HS Schuta,b, Piray Atsaka,b, Selina Teurlingsa,b, James L. McGaughc,d,1, Dirk Schuberta,b,

și Benno Roozendaala,b,1

a Departamentul de Neurostiinte Cognitive, Centrul Medical al Universitatii Radboud, 6500 HB Nijmegen, Olanda; Institutul bonders pentru Creier, Cogniție și Comportament, Universitatea Radboud, 6525 EN Nijmegen, Țările de Jos; centru pentru Neurobiologia Învățării șiMemorie, Universitatea din California, Irvine, CA 92697-3800; și Departamentul de Neurobiologie și Comportament, Universitatea din California, Irvine, CA 92697-3800

Contribuție de James L. McGaugh, 15 februarie 2019 (trimis pentru revizuire 28 ianuarie 2019; revizuit de Ivan Izquierdo și Barry Setlow)

Dovezi ample indică faptul că amigdala bazolaterală (BLA) interacționează cu alte regiuni ale creierului în medierea hormonului de stres și a efectelor de excitare emoțională asupramemorieconsolidare. Studiile de activare a creierului au arătat că condițiile de trezire conduc la activarea rețelelor neuronale la scară largă și a mai multor conexiuni funcționale între regiunile creierului dincolo de BLA. Fie că astfel de interacțiuni distale pememorieconsolidarea depinde, de asemenea, de activitatea BLA nu este încă cunoscută. Am investigat, la șobolani masculi Sprague-Dawley, dacă activitatea BLA permite interacțiunile cortexului prelimbic (PrL) cu cortexul insular anterior (at) și hipocampul dorsal (HPC) în reglarea efectelor glucocorticoizilor asupra diferitelor componente ale recunoașterii obiectelor.memorie. Agonistul receptorului de glucocorticoizi (GR) RU 28362 a fost administrat în cortexul PrL, dar nu în cortexul infralimbic, imediat după antrenamentul de recunoaștere a obiectelor îmbunătățit 24-orămemorieatât a identității, cât și a locației obiectului prin interacțiuni funcționale cu at și, respectiv, DHCP. Este important că inactivarea BLA după antrenament de către antagonistul noradrenergic propranolol a abolit efectul administrării agonistului GR în PrL asupramemorieîmbunătățirea atât a identității, cât și a locației ob-jack-ului. Inactivarea BLA de către propranolol a blocat, de asemenea, efectul administrării agonistului GR în PrL asupra inducerii modificărilor activității neuronale în at și dHPC în timpul perioadei de consolidare post-învățare, precum și asupra modificărilor structurale ale morfologiei coloanei vertebrale evaluate 24 de ore mai târziu. Aceste descoperiri oferă dovezi că activitatea noradrenergică BLA permite interacțiunile funcționale între PrL și aIC și dHPC în reglarea hormonului de stres și a efectelor de excitare emoțională asupramemorie.

Apasa peCistanche beneficii și efecte secundare și Cistanche pentru memorie

Experiențele stresante și emoționale activează sistemele hormonale și cerebrale care creează amintiri puternice (1, 2). Dovezi ample indică faptul că activarea noradrenergică a amigdalei bazolaterale (BLA), indusă de excitarea emoțională, este implicată în mod crucial în consolidarea consolidării pe termen lung.memorie(2). Am raportat dovezi ample care indică faptul că activarea noradrenergică a BLA joacă, de asemenea, un rol critic în activarea efectelor de intensificare a hormonilor de stres suprarenalian, adică epinefrina și glucocorticoizii, asupramemorieconsolidare (3–5). Multe studii anterioare au investigat modul în care o astfel de activare BLA îmbunătățește consolidareamemorieprin influențarea plasticității neuronale și a proceselor de stocare a informațiilor în anumite regiuni țintă, cum ar fi hipocampul (2, 6-10). Dovezile acumulate din studiile de activare a creierului indică faptul că condițiile de trezire cresc activarea rețelelor neuronale la scară largă (11-13) și afectează, de asemenea, numeroase interacțiuni funcționale între regiunile creierului dincolo de amigdală (14, 15). Cu toate acestea, nu se știe dacă activitatea BLA este necesară pentru reglarea efectelor de excitare emoțională asupra interacțiunilor funcționale dintre astfel de regiuni distale ale creierului.

Am investigat dacă activitatea noradrenergică BLA permite interacțiuni funcționale între cortexul prefrontal medial (mPFC) și cortexul insular anterior (aIC) și hipocampul dorsal (dHPC) în medierea creșterii recunoașterii hormonului glucocorticoid.memoriepentru obiecte și locația acestora. Descoperirile anterioare indică faptul că mPFC contribuie lamemorieprin control cognitiv sau strategic asupramemorieprocesele din alte zone ale creierului (16, 17) și că aIC este implicat în memoria pentru identitatea unui obiect (18). Interacțiunile funcționale dintre mPFC și aIC pot apărea atunci când sunt detectate informații importante din punct de vedere emoțional, inclusiv obiecte noi (19, 20). Descoperirile anterioare indică, de asemenea, că dHPC este implicat în asocierea unui obiect cu contextul sau locul său (21-23) și că procesarea informațiilor contextuale implică o interacțiune funcțională între mPFC și dHPC (24-26). Este important că mPFC (27), aIC (28) și dHPC (29) primesc toate intrări puternice de la BLA. Arătăm că un agonist al receptorului de glucocorticoizi (GR) administrat în cortexul prelimbic (PrL), dar nu în cortexul infralimbic (IL) al mPFC după o experiență de antrenament de recunoaștere a obiectelor, îmbunătățește consolidarea memoriei atât a identității, cât și a locației unui obiect prin intermediul interacțiunea funcțională cu aIC și, respectiv, dHPC. Cel mai important, arătăm că activitatea noradrenergică BLA conduce interacțiunile funcționale între aceste regiuni distale ale creierului. Aceste descoperiri indică faptul că BLA influențează rețelele cerebrale la scară largă

Semnificaţie

Se știe că hormonii de stres faciliteazămemoriede experiențe emoționale, un efect care este mediat de amigdala bazolaterală (BLA) și de interacțiunea acesteia cu alte regiuni ale creierului. Studiile de activare a creierului indică, de asemenea, că excitarea emoțională activează mai multe conexiuni funcționale dincolo de BLA. Cu toate acestea, nu se știe în mare măsură dacă activitatea BLA influențează aceste conexiuni. Aici, raportăm că activitatea BLA permite interacțiuni funcționale între cortexul prelimbic, cortexul insular anterior și hipocampul dorsal în reglarea efectelor hormonului glucocorticoid asupra recunoașterii.memorie. Aceste descoperiri ne măresc înțelegerea modului în care activitatea BLA afectează emoționalmemorieîn cadrul rețelelor mari ale creierului.în reglarea hormonului de stres și a efectelor de excitare emoțională asupra memoriei (13).

Rezultate

a activității GR cu perfuzii post-antrenament ale antagonistului GR, RU 38486 (3 sau 10 ng în 0,5 μL) afecteazămemoriea acelui antrenament. Pentru a determina dacă animalele prezintă o memorie pentru identitatea obiectului (memorie de recunoaștere a obiectelor, ORM), unor șobolani li s-a efectuat un test de reținere de 24-h în care un obiect era familiar, iar celălalt obiect era nou. Acest protocol este descris în Fig. 1A. Pentru a determina dacă animalele prezintă amemoriepentru locația obiectului (memoria locației obiectului, OLM), altor șobolani li sa dat un test de reținere de 24-h în care ambele obiecte erau familiare, dar unul a fost plasat într-o locație nouă (Fig. 1E).

Sarcina ORM. Administrarea agonistului GR în PrL imediat după o încercare de antrenament de 3-minute îmbunătățită 24-hmemoriepentru identitatea obiectului (ANOVA unidirecțională pentru indicele de discriminare: F2,33=10.02, P=0.0004). După cum se arată în Fig. 1B, șobolanii martor tratați cu vehicul nu au exprimat reținerea 24-h a obiectului (testul t pentru un eșantion: t11=0.40, P=0.69) și ambele doze de agonist GR au îmbunătățit semnificativ retenția (3 ng: P < 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" față="" de="" vehicul).="" în="" schimb,="" perfuziile="" de="" agonist="" gr="" administrate="" în="" il="" nu="" au="" afectat="" retenția="" de="" 24-h="" (f2,33="0.25," p="0.78;" fig.="" 1c).="" după="" cum="" se="" arată="" în="" fig.="" 1d,="" administrarea="" antagonistului="" gr="" în="" prl="" după="" o="" sesiune="" de="" antrenament="" de="" 10-minute="" a="" afectat="" semnificativ="">memoriepentru identitatea obiectului (F2,32=13.14, P < 0.0001).="" șobolanii="" tratați="" cu="" vehicul="" au="" exprimat="" o="" retenție="" semnificativă="" (t12="12.08," p=""><0,0001), iar="" ambele="" doze="" de="" antagonist="" gr="" au="" afectat="" performanța="" de="" retenție="" (3="" și="" 10="" ng:="" p=""><0,01). grupurile="" de="" tratament="" nu="" au="" diferit="" în="" timpul="" total="" de="" explorare="" a="" celor="" două="" obiecte="" în="" timpul="" antrenamentului="" sau="" testului="" de="" retenție="" de="" 24-h="" (anexa="" si,="" fig.="">

Sarcina OLM. Administrarea agonistului GR în PrL a îmbunătățit și 24-hmemoriepentru locația obiectului (F2,28=9.69, P=0.0006). După cum se arată în Fig. 1F, șobolanii martor tratați cu vehicul nu au exprimat semnificativmemoriedin încercarea de antrenament {{{0}}min (testul t cu un eșantion: t10=−0,80, P=0},44) și ambele doze de agonistul GR a crescut retenția (3 și 10 ng: P < 0,01).="" administrarea="" agonistului="" gr="" în="" il="" nu="" a="" afectat="" retenția="" 24-h="" (f2,30="0.17," p="0.84;" fig.="" 1g).="" după="" cum="" se="" arată="" în="" fig.="" 1h,="" antagonistul="" gr="" administrat="" în="" prl="" după="" o="" sesiune="" de="" antrenament="" de="" 10-minute="" a="" afectat="">memoriepentru locația obiectului (F2,32=4.30, P=0.02). Șobolanii tratați cu vehicul au exprimat o retenție semnificativă de 24-h (t12= 4,57, P=0,0006), iar doza mai mare de antagonist GR a afectat performanța de retenție (10 ng: P < 0,01).="" grupurile="" de="" tratament="" nu="" au="" diferit="" în="" timpul="" total="" de="" explorare="" a="" celor="" două="" obiecte="" în="" timpul="" antrenamentului="" sau="" testului="" de="" retenție="" de="" 24-h="" (anexa="" si,="" fig.="" s2).="" aceste="" constatări="" indică="" astfel="" că="" administrarea="" agonistului="" gr="" în="" prl,="" dar="" nu="" în="" il,="" în="" ciuda="" nivelurilor="" similare="" de="" expresie="" gr="" (fig.="" 1j),="" îmbunătățește="" consolidarea="" memoriei="" atât="" a="" „ce”="" (identitatea="" obiectului)="" cât="" și="" a="" „unde”="" (locația="" obiectului)="" componente="" ale="" memoriei="" de="" recunoaștere="" a="">

Interacțiunile PrL cu aIC în reglarea efectelor agonistelor GR asupra ORM.Am investigat interacțiunile dintre PrL și aIC în mediarea efectelor agonistelor GR asupramemorieîn sarcinile ORM și OLM. PrL, dar nu IL, trimite proiecții anatomice directe către aIC (31), iar aIC este implicat în memorie pentru identitatea, dar nu locația unui obiect (22, 23). Am examinat dacă o blocare funcțională a aIC prin inhibarea kinazei fosforilate extracelulare reglate de semnal 1/2 (pERK1/2), o cascadă de semnalizare implicată critic în activitatea neuronală și plasticitatea sinaptică (32), previne efectul agonistului GR intra-PrL. administrare pememorieîmbunătățire atât în ​​sarcinile ORM, cât și în cele OLM. După cum se arată în Fig. 2A, administrarea de agonist GR postantrenament (3 sau 10 ng în 0.5 μL) în PrL din stânga (vezi Anexa SI, Fig. S3A pentru locurile de perfuzie) a crescut 24-h memorie pentru identitatea obiectului din sarcina ORM (3 ng:P < 0.05;="" 10="" ng:="" p="">< {{22}="" }.01).="" inhibitorul="" mek="" pd98059="" (50="" ng="" în="" 0,5="" μl)="" administrat="" în="" aic="" ipsilateral="" după="" antrenament="" a="" blocat="" efectul="" agonist="" gr="" asupra="" îmbunătățirii="" memoriei="" pentru="" identitatea="" obiectului="" (3="" ng:="" p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01).="" în="" schimb,="" blocarea="" funcțională="" a="" aic="" cu="" această="" doză="" de="" inhibitor="" mek="" nu="" a="" împiedicat="" efectul="" modulator="" al="" administrării="" agonistului="" gr="" în="" prl="">memoriepentru locația obiectului în sarcina OLM. După cum se arată în Fig. 2B, inhibitor MEK

administrarea numai în aIC a îmbunătățit reținerea 24-h a

Fig. 1. Administrarea postantrenării agonistului GR și antagonistului GR în PrL, dar nu în modulul IL, ORM și OLM. (A) Proiectarea experimentală a sarcinii ORM (Anexa SI, Metode suplimentare). (B) Agonistul GR RU 28362 (3 sau 10 ng în 0,5 μL) administrat în PrL după o încercare de antrenament de 3-min a îmbunătățit 24-h ORM . Datele sunt prezentate ca indice de discriminare (media ± SEM; vezi Metode). n=11 – 13 șobolani/grup. (C) Niciun efect al administrării agonistului GR în IL după o încercare de antrenament de {{10}}min pe 24-h ORM. n=12 șobolani/grup. (D) Antagonistul GR RU 38486 (3 sau 10 ng în 0,5 μL) a fost administrat în PrL după un test de antrenament de 10-min a afectat 24-h ORM. n=10– 13 șobolani/grup. (E) Proiectarea experimentală a sarcinii OLM. (F) Agonistul GR administrat în PrL după o încercare de antrenament de 3-min a îmbunătățit OLM de 24-h. n=9 – 11 șobolani/grup. (G) Niciun efect al administrării agonistului GR în IL după o încercare de antrenament de 3-min pe 24-h OLM. n=10 – 12 șobolani/grup. (H) Antagonistul GR a fost administrat în PrL după un test de antrenament de 10-min a afectat 24-h OLM. n=11– 13 șobolani/grup. *P <0,05; **p=""><0,01. (i)="" locurile="" de="" perfuzie="" în="" prl="" (cercuri="" solide)="" și="" il="" (cercuri="" deschise)="" ale="" șobolanilor="" incluse="" în="" fig.="" 1="" b="" și="" c.="" (j)="" fotomicrografie="" cu="" fluorescență="" care="" arată="" niveluri="" similare="" de="" expresie="" gr="" în="" prl="" și="" il.="" cl,="" claustrum;="" fmi,="" forceps="" minor="" al="" corpului="" calos.="" (bară="" de="" scară,="" 300="" μm.)="" (k)="" imagine="" detaliată="" care="" arată="" coexprimarea="" gr="" (verde)="" și="" markerul="" neuronului="" neun="" (roșu)="" în="" prl.="" (bară="" de="" scară,="" 100="">

(L) Imagine detaliată care arată coexpresia GR (verde) și NeuN (roșu) în IL. (Bară de scară, 100 μm.)

Fig. 2. Inhibarea activității aIC cu un inhibitor MEK blochează selectiv efectul tratamentului cu agonist GR în PrL asupra creșterii ORM. Șobolanii au primit o încercare de antrenament de 3-min, urmată de inhibitor MEK (PD98059, 50 ng în 0,5 μL) sau administrare de vehicul în aIC stânga împreună cu agonistul GR (RU 28362, 3 sau 10 ng în 0.5 μL) sau vehicul în PrL ipsilateral. ORM sau OLM a fost testat 24 de ore mai târziu. (A) Administrarea PD98059 în aIC a blocat îmbunătățirea ORM indusă de administrarea agonistului GR în PrL (n=8 – 11 șobolani/grup, ANOVA bidirecțional: RU 28362 F2,{{ 18}}.44, P=0.04; PD98059 F1,51=16.45, P=0.0002; interacțiune F2,51=5.03, P {{31 }}.01). (B) Administrarea PD98059 numai în aIC a îmbunătățit OLM, dar acest lucru nu a împiedicat modularea memoriei indusă de administrarea agonistului GR în PrL (n=9 – 14 șobolani/grup, ANOVA bidirecțional: RU 28362 F2,{ {39}}.13, P=0.88; PD98059 F1,60=0.02, P=0.88; interacțiune F2,{60=5.38, P {{ 52}}.007). *P < 0,05,="" **p="">< 0,01="" față="" de="" vehicul;="" ◆p="">< 0,05,="" ◆◆p="">< 0,01="" față="" de="" vehicul="" sau="" numai="" ru="">

locația obiectului (P < {{0}}.01)="" și,="" în="" această="" stare,="" administrarea="" agonistului="" gr="" în="" prl="" a="" indus="" o="" afectare="" semnificativă="" a="" memoriei="" (10="" ng:="" p="">< 0,05="" față="" de="" vehicul).="" grupurile="" de="" tratament="" nu="" au="" diferit="" în="" timpul="" total="" de="" explorare="" a="" celor="" două="" obiecte="" în="" timpul="" antrenamentului="" sau="" testului="" de="" retenție="" de="" 24-h="" (siappendix,="" fig.="" s3="" b="" și="" c).="" aceste="" constatări="" indică="" faptul="" că="" prl="" interacționează="" cu="" aic="" în="" reglarea="" efectelor="" agonistelor="" gr="" asupra="" memoriei="" pentru="" identitatea,="" dar="" nu="" locația="">

Interacțiunile PrL cu dHPC în reglarea efectelor agonistelor GR asupra OLM.Apoi, am examinat interacțiunile funcționale dintre PrL și dHPC în medierea efectelor agonistelor GR asupramemorieîn sarcinile ORM și OLM. Deși rolul dHPC în discriminarea familiarității rămâne controversat (33), mai multe constatări indică faptul că asocierea unui obiect cu contextul sau locul său necesită dHPC (22, 23). După cum se arată în Fig. 3A, administrarea de agonist GR (3 sau 10 ng în 0,5 μL) în PrL din stânga după procesul de antrenament a îmbunătățit 24-hmemoriepentru identitatea obiectului din sarcina ORM (10 ng: P < 0.{01)="" și="" blocarea="" concomitentă="" a="" dhpc="" ipsilateral="" cu="" inhibitorul="" mek="" pd98059="" (50="" ng="" în="" 0,5="" μl)="" (vezi="" anexa="" si,="" fig.="" s4a="" pentru="" locurile="" de="" perfuzie)="" nu="" a="" prevenit="" acest="" efect="" agonist="" gr="" (3="" și="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" față="" de="" vehicul).="" în="" schimb,="" inactivarea="" dhpc="" a="" blocat="" complet="" efectul="" agonist="" gr="">memorieîmbunătățirea locației obiectului în sarcina OLM. După cum se arată în Fig. 3B, administrarea agonistului GR în PrL a îmbunătățit reținerea 24-h a locației obiectului (10 ng: P < 0.01.="" ),="" iar="" acest="" efect="" a="" fost="" blocat="" după="" administrarea="" inhibitorului="" mek="" în="" dhpc="" (3="" ng:="" p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" agonist="" gr).="" grupurile="" de="" tratament="" nu="" au="" diferit="" în="" timpul="" total="" de="" explorare="" a="" celor="" două="" obiecte="" în="" timpul="" antrenamentului="" sau="" testului="" de="" retenție="" de="" 24-h="" (anexa="" si,="" fig.="" s4="" b="" și="" c).="" astfel,="" aceste="" constatări="" indică="" faptul="" că="" prl="" interacționează="" cu="" dhpc="" în="" reglarea="" efectelor="" agonistelor="" gr="" asupra="" memoriei="" locației,="" dar="" nu="" a="" identității="">

Impactul activității noradrenergice BLA asupra efectului administrării agonistului GR în PrL asupra ORM și OLM.Pentru a determina dacă activitatea noradrenergică BLA este implicată critic în reglarea efectului administrării agonistului GR în PrL asupramemorieîn sarcinile ORM și OLM, agonistul GR (3 sau 10 ng în 0.5 μL) a fost administrat în PrL stânga și antagonistul receptorilor adrenergici propranolol (0. 3 ug în 0,2 μL) a fost administrat în BLA ipsilateral (vezi SIAnexa, Fig. S5A, pentru locurile de perfuzie) imediat după încercarea de antrenament. După cum se arată în Fig. 4A, administrarea de agonist GR în PrL a îmbunătățit 24-hmemoriepentru identitatea obiectului din sarcina ORM (3 și 10 ng: P < 0.01),="" iar="" administrarea="" de="" propranolol="" în="" bla="" a="" blocat="" acest="" efect="" agonist="" gr.="" (3="" ng:p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" agonist="" gr="" singur).="" după="" cum="" se="" arată="" în="" fig.="" 4b,="" administrarea="" de="" agonist="" gr="" în="" prl="" a="" îmbunătățit,="" de="" asemenea,="">memoriepentru locația obiectului în sarcina OLM (3 și 10 ng:P < 0.01),="" iar="" administrarea="" de="" propranolol="" în="" bla="" a="" blocat="" și="" acest="" efect="" agonist="" gr="" (10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" agonist="" gr="" singur).="" grupurile="" de="" tratament="" nu="" au="" diferit="" în="" timpul="" total="" de="" explorare="" a="" celor="" două="" obiecte="" în="" timpul="" antrenamentului="" sau="" testului="" de="" retenție="" de="" 24-h="" (anexa="" si,="" fig.="" s5="" b="" și="" c).="" astfel,="" aceste="" constatări="" indică="" faptul="" că="" activitatea="" noradrenergică="" bla="" este="" necesară="" pentru="" a="" permite="" efectul="" administrării="" agonistului="" gr="" în="" prl="">memorieîmbunătățirea atât a ORM dependentă de aIC, cât și a OLM dependentă de dHPC.

Impactul activității noradrenergice BLA asupra efectului administrării agonistului GR în PrL asupra modificărilor activității neuronale în cadrul aIC și dHPC.Pentru a examina în continuare dacă BLA noradren-

activitatea energetică permite interacțiuni funcționale între PrL și aIC și dHPC, am investigat dacă administrarea de agonist GR în PrL după antrenamentul de recunoaștere a obiectelor induce modificări ale activității neuronale dependente de activitate în aIC și dHPC în timpul perioadei de consolidare post-învățare (34). ) și, cel mai important, dacă aceste efecte sunt dependente de activitatea noradrenergică BLA. Activitatea neuronală a fost evaluată, la 1 oră după antrenament și tratamentul medicamentos, prin imunofluorescență pentru c-Fos (35), un produs genetic imediat timpuriu care este un marker molecular bine stabilit pentru identificarea celulelor recent activate (36) și cartografierea ansamblurilor neuronale. care au suferit o activitate crescută legată de sarcini (37).

În cadrul aIC, marcarea c-Fos a fost determinată în straturile corticale II/III ale celor trei subdiviziuni principale (SI Apendicele, Fig. S6A). Șobolanii antrenați tratați cu vehicule au prezentat o densitate numerică ridicată a celulelor c-Fos pozitive, care a fost cea mai mare în subdiviziunile agranulare și disgranulare (Anexa SI, Fig. S6B). După cum se arată în Fig. 5A, administrarea de agonist GR (10 ng în 0.5 μL) în PrL stânga a condus la o reducere semnificativă a densității numerice a celulelor c-Fos-pozitive în interiorul aIC ipsilateral (P < 0,01)="" (vezi="" apendicele="" si,="" fig.="" s6b,="" pentru="" analiza="" pe="" subdiviziune).="" dubla="" colorare="" pentru="" c-fos="" și="" pentru="" acid="" glutamic="" decarboxilaza="" 67="" (gad67),="" un="" marker="" pentru="" neuronii="" inhibitori="" gabaergici="" (38),="" a="" arătat="" că="" c-fos="" a="" fost="" exprimat="" predominant="" în="">

Fig. 3. Inhibarea activității dHPC cu un inhibitor MEK blochează selectiv efectul tratamentului cu agonist GR în PrL asupra creșterii OLM. Șobolanii au primit o încercare de antrenament de 3-min, urmată de inhibitor MEK (PD98059, 50 ng în 0,5 μL) sau administrarea vehiculului în dHPC din stânga împreună cu agonistul GR (RU 28362, 3 sau 10 ng în 0.5 μL) sau vehicul în PrL ipsilateral. ORM sau OLM a fost testat 24 de ore mai târziu. (A) Administrarea PD98059 în dHPC nu a blocat îmbunătățirea ORM indusă de administrarea agonistului GR în PrL (n {= 9-13 șobolani/grup, ANOVA bidirecțional: RU 28362 F2,64=12,91, P < 0,0001;="" pd98059="" f1,{64="0,20," p="0,66;" interacțiune="" f2,64="0,10," p="" {{32="" }}.91).="" (b)="" administrarea="" pd98059="" în="" dhpc="" a="" blocat="" îmbunătățirea="" olm="" indusă="" de="" administrarea="" agonistului="" gr="" în="" prl="" (n="9" –="" 13="" șobolani/grup,="" anova="" bidirecțional:="" ru="" 28362="" f2,61="1)." 33,="" p="0,27;" pd98059="" f1,61="14,66," p="0,0003;" interacțiune="" f2,61="3,31," p="0,04" ).="" **p="">< 0,01="" față="" de="" vehicul;="" ◆p="">< 0,05,="" ◆◆p="">< 0,01="" față="" de="" numai="" ru="">

Fig. 6. Blocarea activității noradrenergice BLA previne efectul tratamentului cu agonist GR în PrL asupra modificărilor morfologiei coloanei vertebrale în cadrul aIC, evaluate la 24 de ore după antrenamentul de recunoaștere a obiectelor. (A) Imaginea unui neuron impregnat cu Golgi. (B) Dendrită care prezintă diferite tipuri de coloană vertebrală (100× mărire). (C) Densitățile coloanei vertebrale pentru tipurile de coloane lungi, subțiri, stupoase, ciuperci și ramificate în dendritele apicale. Datele sunt prezentate ca număr de țepi pe micrometru (media ± SEM) [n=15–20 de celule (de la cinci șobolani)/grup: ANOVA bidirecțional, țepi ciuperci: RU 28362 F1,69=7 .72, P=0.007; propranolol F1,69=1.38, P=0.24; interacțiunea F1,69=4.40, P=0.04; tepi ramificati: RU 28362 F1,69=6,40, P=0,01; propranolol F1,69=2.63, P=0.11; interacțiunea F1,69=9.21, P=0.003]. (D) Densitățile coloanei vertebrale în dendritele bazale [n=15 – 18 celule (de la cinci șobolani)/grup: ANOVA în două sensuri, spini ciuperci: RU 28362 F1,62=1.46, P {{46 }}.23; propranolol F1,62=1.84, P {= 0.18; interacțiunea F1,62=5.71, P=0.02; tepi ramificati: RU 28362 F1,62=5,75, P=0,02; propranolol F1,62=2.99, P=0.09; interacţiunea F1,62=4.24, P=0.04]. **P < 0,01="" față="" de="" vehicul;="" ◆◆p="">< 0,01="" față="" de="" numai="" ru="">

plasticitatea structurală se modifică în cadrul aIC în urma antrenamentului de recunoaștere a obiectelor șimemorie-intensificarea tratamentului cu agonist GR.

Discuţie

Prezentul studiu a investigat dacă activitatea noradrenergică BLA reglează interacțiunile PrL cu aIC și dHPC în medierea efectelor glucocorticoizilor asupra diferitelor componente ale recunoașterii obiectelor.memorie. Această întrebare provine din descoperirile anterioare că activitatea BLA facilitează consolidarea memoriei experiențelor emoționale trezite prin interacțiuni cu alte regiuni ale creierului (1, 2). Cu toate acestea, acumularea de dovezi, în special din studiile de neuroimagistică umană, indică faptul că excitarea emoțională induce activarea rețelelor neuronale la scară largă cu mai multe conexiuni funcționale dincolo de BLA (12). Nu a fost investigat dacă activitatea BLA modulează schimbările asociate excitării emoționale în conectivitate între astfel de regiuni distale ale creierului.

În studiul de față, am constatat că activarea postantrenament a GR-urilor în PrL, dar nu și IL a îmbunătățit pe termen lung.memorieatât a identității, cât și a locației obiectului în sarcinile ORM și OLM. În schimb, antagonismul GR în cadrul PrL a afectat consolidarea memoriei în ambele sarcini. Aceste descoperiri oferă dovezi suplimentare că administrarea de glucocorticoizi în mPFC facilitează stocarea pe termen lung a memoriei diferitelor tipuri de experiențe de antrenament (50, 51). În plus, am descoperit că prin blocarea funcțional a activității aIC și dHPC (32, 50), efectul agonist GR asupramemoriepentru identitatea obiectelor necesită interacțiunea PrL cu aIC și că efectul agonist GR asupra memoriei pentru localizarea obiectului depinde de o interacțiune PrL cu dHPC. Aceste constatări sunt în concordanță cu dovezi extinse că aIC și dHPC au contribuții distincte la memoria de recunoaștere. Pentru a susține întregul comportament ghidat de memorie, cele două sisteme trebuie să interacționeze, iar PrL poate servi ca un loc de integrare între cele două sisteme (17). AIC, care a fost implicată în integrarea informațiilor autonome și viscerale în funcțiile emoționale, cognitive și motivaționale (52), este implicată în memoria de recunoaștere și procesarea informațiilor despre itemi (18, 22, 23). Totuși, descoperirea noastră că blocarea funcțională a aIC a indus prin ea însăși îmbunătățirea memoriei pentru locația obiectului sugerează că aIC ar putea contribui, de asemenea, la procesarea informațiilor spațiale și contextuale (53). Pe de altă parte, dHPC-ul este implicat în asocierea unui obiect cu contextul sau locul său (21–23), iar procesarea informațiilor contextuale este cunoscută că antrenează în mod crucial o interacțiune funcțională între mPFC și dHPC (24–23). 26). Dovezi considerabile indică faptul că mPFC și dHPC devin cuplate prin sincronie oscilativă care reflectă fluxul bidirecțional de informații (54).

În sprijinul suplimentar al unor astfel de interacțiuni funcționale, am constatat că administrarea agonistului GR în PrL după antrenamentul de recunoaștere a obiectelor induce modificări ale activității neuronale dependente de activitate în cadrul aIC și dHPC în timpul perioadei de consolidare post-învățare, precum și modificări structurale în morfologia coloanei vertebrale evaluate 24 de ore mai târziu. . Constatarea noastră că agonistul GR a indus îmbunătățirea recunoașteriimemorieeste asociat cu expresia redusă a c-Fos și, posibil, activitatea neuronală a aIC este în acord cu constatările anterioare care indică o activitate neuronală redusă a aIC după tratamentul sistemic cu corticosteron, după antrenamentul de evitare inhibitorie la șobolani (55) sau după eliberarea de glucocorticoizi indusă de stres la om. subiecte (56). O astfel de activitate redusă a aIC ar putea fi necesară pentru a facilita procesele de consolidare locală, eventual prin creșterea temporară a pragului pentru detectarea stimulilor proeminenti (23, 57). Alternativ, deoarece aIC ar putea funcționa ca un „comutator” între diferite sisteme de rețele neuronale (58), activitatea redusă a aIC ar putea reflecta o realocare a resurselor neuronale și, prin urmare, dezinhibarea altor sisteme cerebrale implicate în stocarea informațiilor despre obiect și a cognitive de ordin superior. procese (56). Prin contrast, administrarea de agonist GR a crescut numărul de celule piramidale c-Fos-pozitive din CA1, fără a afecta expresia c-Fos în regiunea dDG a dHPC. În sprijinul părerii că această influență PrL asupra CA1 implică calea indirectă NRE (40-42), am găsit, de asemenea, un număr crescut de celule c-Fos-pozitive în NRE. Împreună, aceste descoperiri oferă dovezi că administrarea de agonist GR în PrL îmbunătățește consolidarea diferitelor componente ale memoriei de recunoaștere prin cuplarea funcțională cu aIC și dHPC.

Constatarea noastră principală este că o blocare a transmiterii noradrenergice în BLA a blocat aceste efecte intra-PrL GR agonist administrare asupramemorieîmbunătățirea, precum și asupra activității neuronale și modificărilor plasticității structurale în cadrul aIC și dHPC. În multe studii anterioare, am raportat că stimularea trezită induce eliberarea de norepinefrină în BLA (2, 59) și că nivelurile crescute de norepinefrină BLA sporesc consolidareamemoriea diferitelor experiențe de antrenament prin influențarea plasticității neuronale și a stocării de informații în regiuni distincte ale creierului, inclusiv mPFC, aIC și dHPC (2, 7, 9, 57, 60). Prezentele descoperiri oferă dovezi că activarea noradrenergică a BLA este, de asemenea, esențială pentru a permite interacțiunile funcționale între astfel de alte regiuni ale creierului și ne măresc înțelegerea rolului BLA în reglarea efectelor de excitare emoțională asupra dinamicii rețelei cerebrale la scară largă.

Metode

Subiecte. Șobolani masculi Sprague-Dawley (Charles River) au fost ținuți individual într-o cameră de vivarium cu temperatură controlată (22 de grade) (luminile aprinse de la 07:00 la 19:00). Antrenamentul și testarea au fost efectuate în timpul fazei ușoare a ciclului între 1000 și 1500 de ore. Toate procedurile experimentale au fost în conformitate cu Directiva Uniunii Europene 2010/63/UE și au fost aprobate de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor de la Universitatea Radboud, Nijmegen, Țările de Jos.

Sarcina de recunoaștere a obiectelor. În procesul de antrenament, șobolanii au explorat două obiecte identice (A1 și A2) timp de 3 sau 10 minute. Retenția a fost testată 24 de ore mai târziu. Pentru ORM, o copie a obiectului familiar (A3) și un obiect nou (B) au fost plasate în aceeași locație cu stimulii în timpul procesului de antrenament. Pentru OLM, o copie a obiectului familiar (A3) a fost plasată în mijlocul cutiei (locație nouă); celălalt obiect familiar (A4) a fost plasat în aceeași locație ca și în timpul probei de antrenament. Un indice de discriminare a fost calculat ca diferența de timp în care explorarea romanului și obiectele (sau locațiile) familiare, exprimată ca raportul dintre timpul total petrecut explorând ambele obiecte (adică [(timpul roman − timp familiar)/(timpul roman plus timpul familiar)] × 100 la sută ) (ref. 23; Anexa SI, Metode suplimentare).

Tratament medicamentos. RU 28362 (11 ,17 -dihidroxi-6,21-dimetil-17 -pregna-4,6- trien-20yn{{9 }}unu, 3 sau 10 ng în 0,5 μL) și RU 38486 [17 -hidroxi{-11 -({4- dimetilaminofenil){{18} }(1-propinil)-estra{-4,9-dien{-3-unu, 3 sau 10 ng în 0,5 μL] au fost dizolvat în 0,5 la sută etanol în ser fiziologic (51). Propranololul (0,3 ug în 0,2 μL) a fost dizolvat în soluție salină (60). PD98059 [2-({2-amino{-3-metoxifenil){-4 H{-1-benzopiran{-4-one, 50 ng în 0,5 μL] a fost dizolvat în 6 procent de DMSO în soluție salină (ref. 50; Anexa SI, Metode suplimentare).

Imunoreactivitate c-Fos. Secțiunile creierului au fost incubate cu anticorpi primari [c-Fos (iepure anti-c-Fos; 1:1,000; Synaptic Systems), GAD67 (șoarece anti-GAD67; 1:250; Millipore), NeuN (pui anti-NeuN; 1:500; Millipore)], urmat de anticorpi secundari adecvați conjugați cu fluorofor. Pentru toate regiunile creierului, au fost fotografiate trei secțiuni per animal (20× sau 40×; Leica DMI 6000B). Numărul de celule imunofluorescente a fost cuantificat cu software-ul ImageJ 1.47v și zona corectată. Pentru GAD67-puncte pozitive, imaginile au fost obținute la o mărire de 63× pe un microscop confocal (Olympus FV1000), iar numărul de GAD67-puncte pozitive per neuron excitator marcat NeuN a fost numărat manual (Anexa SI , Metode suplimentare).

Statistici.

Au fost utilizate ANOVA uni-sau bidirecționale, după caz, urmate de teste de comparație post-hoc. Testele t pentru un eșantion au determinat dacă indicele de discriminare a fost diferit de zero și, prin urmare, dacă a avut loc învățarea. P < 0.05="" a="" fost="" acceptat="" ca="" semnificație="">

MULȚUMIRI.

Mulțumim Chantal Schoenmaker și Masoud Ramuz pentru asistența tehnică. Cercetarea a fost susținută de un Topfund al Universității Radboud (către BR).