Activarea noradrenergică a amigdalei bazolaterale menține acuratețea memoriei de la distanță dependentă de hipocamp
Mar 14, 2022
Contact: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com
Îmbunătățirea emoțională a memoriei prin mecanisme noradrenergice este bine descrisă, dar consecințele pe termen lung ale unei astfel de îmbunătățiri sunt puțin înțelese. De-a lungul timpului, se crede că urmele de memorie suferă o reorganizare neuronală, adică o consolidare a sistemelor, în timpul căreia sunt, cel puțin parte, transferate din hipocamp în rețelele neocorticale. Acest transfer este însoțit de o scădere a detaliului episodic. Aici am investigat dacă administrarea norepinefrinei (NE) în amigdala bazolaterală după antrenamentul pe o sarcină de discriminare prin evitarea inhibitoare, care cuprinde două contexte de antrenament distincte, modifică dinamica de consolidare a sistemelor pentru a menține acuratețea episodică și dependența de hipocamp a memoriei emoționale. La un2-test de retenție, atât șobolanii tratați cu soluție salină, cât și cu NE au discriminat cu acuratețe contextul de antrenament în care au primit șocul la picioare, inactivarea hipocampului cu musd-mol înainte de testarea de retenție a perturbat discriminarea contextului de șoc în ambele grupuri de tratament. .La 28 d, șobolanii tratați cu soluție salină au prezentat o recuperare independentă de hipocamp și lipsă de discriminare. În schimb, șobolanii tratați cu NE au continuat să afișeze o memorie exactă a asocierii șoc-context. Inactivarea hipocampului la acest test de retenție la distanță a blocat acuratețea de tip episodic și a indus tulburări generale de memorie. Aceste constatări sugerează că tratamentul cu NE a modificat dinamica de consolidare a sistemelor prin menținerea implicării hipocampului în memorie. Această schimbare în consolidarea sistemelor a fost paralelă cu metilarea ADN-ului reglată în timp și modificările transcripționale ale genelor legate de memorie, și anume Reln și Pkwy, în hipocamp și neocortex. Descoperirile oferă dovezi care sugerează că consolidarea amintirilor emoționale prin mecanisme noradrenergice modifică dinamica de consolidare a sistemelor. și, în consecință, influențează menținerea acurateței pe termen lung a memoriei de tip episodic.
Îmbunătățiți memoria: cistanche
Experiențele care trezesc emoțional sunt bine păstrate în memorie Fmo2) Dincolo de puterea lor crescută, amintirile îmbunătățite emoțional sunt adesea caracterizate de o intensitate crescută și sentimentul subiectiv al amintirii (3,4). Atât cercetările pe animale, cât și pe cele umane indică faptul că activarea noradrenergică a amigdalei bazolaterale (BLA) îmbunătățește memoria experiențelor trezitoare emoțional prin reglarea plasticității neurale și a proceselor de stocare a informațiilor în alte regiuni ale creierului (5-12). Majoritatea studiilor care investighează efectele activării noradrenergice a BLA în memorie s-au concentrat pe sarcini episodice (declarative) sau contextuale care implică funcționarea hipocampului (13-17). BLA trimite proiecții extinse către hipocamp (18) și are un impact major asupra funcționării hipocampului (19-21).
Există dovezi extinse că îmbunătățirea memoriei indusă de activarea BLA prin administrarea de norepinefrină (NE) sau excitarea emoțională în timpul sau la scurt timp după învățare implică activarea hipocampului (20, 22-24). Această activare poate crește puterea amintirilor de tip episodic sau specifice contextului (22.25). permițând o separare mai distinctă a urmelor de memorie pentru articole individuale sau seturi de date similare (26. 27).
Prin urmare. este de acum bine stabilit că activarea noradrenergică a BLA sporește formarea inițială a amintirilor dependente de hipocamp. Cu toate acestea, o înțelegere a modului în care activarea nor-adrenergică după codificare afectează specificitatea ulterioară sau acuratețea memoriei îmbunătățite de tip episodic rămâne evazivă. În timp, se crede că urmele de memorie suferă o reorganizare neuronală. denumită consolidare a sistemelor, în timpul căreia acestea sunt, cel puțin parțial, transferate de la hipocamp în rețelele neocorticale (28-32). Această schimbare temporală de reprezentare în memorie este asociată cu o transformare a calității memoriei (30.33). Recuperarea amintirilor de la distanță se bazează în principal pe reprezentări semantice sau de tip esențial în structurile extrahipocampale, de exemplu, cortexul cingulat anterior (ACC). care sunt susceptibile de a menține informațiile de bază, dar puține detalii contextuale (29,30,33). Astfel de schimbări dinamice ale reprezentării neuronale în consolidarea sistemelor și schimbarea însoțitoare a naturii memoriei sunt susținute de modificări epigenetice specifice timpului și regiunii creierului (34, 35). Mecanismele moleculare care stau la baza, cum ar fi metilarea ADN-ului, de exemplu, atenuarea expresiei prin modificări covalente ale ADN-ului, oferă căi pentru alternanțele transcripționale auto-perpetuate conduse de semnale de mediu. Descoperirile anterioare au indicat că astfel de modificări epigenetice ale genelor legate de memorie joacă un rol crucial atât în formarea, cât și în menținerea memoriei (35-37). De exemplu. nivelurile scăzute de metilare ale reelin (Reln) și nivelurile crescute de metilare ale proteinei fosfatazei 1 (Pp1) în hipocamp au condus la reținerea cu succes a memoriei 1 zi mai târziu (36), în timp ce expresia corticală a proteinei kinazei M zeta (PKM). forma N-trunchiată a proteinei kinazei C zeta este necesară pentru menținerea memoriei pe termen lung(37). Cu toate acestea, dacă dinamica consolidării sistemelor și schimbarea dependentă de timp în specificul memoriei sunt reglementate activ de condițiile de mediu. cum ar fi starea de excitare emoțională. nu are. încă investigat.
Experimentele prezente au investigat, la șobolani, dacă activarea energiei borax a BLA după antrenamentul pe o sarcină de discriminare episodică afectează dinamica de consolidare a sistemelor și modificările epigenetice și transcripționale asociate pentru a menține acuratețea episodică și dependența de hipocamp a memoriei de la distanță. Astfel de modificări induse de NE în consolidarea sistemelor m: reprezintă un mecanism critic care stă la baza intensității pe termen lung a amintirilor emoționale(3,4).
Îmbunătățiți memoria: cistanche
Rezultate
Activarea noradrenergică a postantrenamentului BLA menține acuratețea memoriei de la distanță. Am investigat mai întâi efectul perfuziilor de NE după antrenament în BLA asupra acurateței episodice a memoriei recente și de la distanță. Șobolanii masculi Sprague-Dawley au fost antrenați pe o versiune modificată a sarcinii de evitare inhibitoare, denumită sarcina de discriminare a evitării inhibitorii (38), în care au explorat două aparate de evitare inhibitorie distincte din punct de vedere contextual într-un interval de 2-min, dar șocul la picioare a fost eliberat. numai în acest din urmă context （Fig. LA). NE（1.0 ug în 0.2 μL）sau soluție salină a fost microinfuzată bilateral în BLA imediat după sesiunea de antrenament. Fie 2 d (recent) fie 28 d (de la distanță) mai târziu, latențele de retenție au fost testate în cele două contexte de antrenament (adică „cutie de șoc” și casetă „non șoc”), precum și într-o cutie „nouă” pentru a evalua dacă șobolanii au discriminat cu precizie. contextul de antrenament în care primiseră șocul la picioare.
Am determinat mai întâi efectul perfuziilor NE după antrenament asupra acurateței memoriei la un test de retenție 2-d. ANOVA bidirecțională pentru latențe de retenție în cele trei medii de testare a indicat NE semnificativă (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="">
Apoi, am examinat, în grupuri separate de șobolani, efectul perfuziilor de NE după antrenament asupra acurateței memoriei la un test de retenție 28-d. ANOVA bidirecțională pentru latențe de retenție nu a evidențiat niciun efect NE (FL=0.16; P{= 0.69), dar un efect semnificativ de context (F{2 =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="">
Activarea noradrenergică a postantrenamentului BLA menține dependența hipocampului de memorie la distanță. Apoi am investigat dacă memoria precisă la distanță, asemănătoare episodică, afișată de șobolanii tratați cu NE continuă să se bazeze pe hipocamp. Pentru aceasta, NE sau ser fiziologic a fost administrat în BLA imediat după antrenament, ca mai sus, iar implicarea hipocampului în exprimarea memoriei a fost determinată prin inactivarea hipocampului dorsal cu agonistul receptorului GABAergic muscimol（0.5 ug în 0.5 μL）20 min înainte de testarea retenției （39）.
La 2 zile, ANOVA cu trei căi pentru latențe de retenție a evidențiat efecte semnificative NE(Fi9= 6.37;P= 0.002) și muscimol (Fi procent {{{9= 6.33;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="">
La 28 d, ANOVA cu trei căi pentru latențe de retenție a arătat NE semnificativă (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="">
Activarea noradrenergică a postantrenamentului BLA induce modificări transcriptomice specifice timpului și țesutului. Descoperirile noastre indică faptul că activarea BLA după antrenament promovează acuratețea prelungită a memoriei de tip episodic printr-un hipocamp.
mecanism dependent. Această schimbare a mecanismului de consolidare ar putea fi susținută de modificări susținute la nivel molecular, adică de expresie modificată a genelor. Prin urmare, am măsurat modificările transcripționale în hipocamp (zona girusului dentat) și ACC, structuri ale creierului asociate anterior cu fazele timpurii și, respectiv, târzii de consolidare a memoriei (29,30). Pentru aceasta, am antrenat și testat o altă cohortă de șobolani cu aceeași sarcină (Fig. 3E). Pentru a obține o imagine amplă a modificărilor specifice timpului și țesuturilor. am folosit mai întâi analiza de îmbogățire a setului de gene (GSEA) și ne-am concentrat pe un set de gene asociat memoriei (MGS:122 gene: vezi Metodele SI). Aceste gene au fost raportate anterior ca fiind exprimate diferențiat în creierul rozătoarelor după antrenamentul pe o sarcină de memorie de tip episodic (adaptat din ref. 40: Tabelul S1). Administrarea NE după antrenament în BLA a fost asociată cu o expresie diferențială dependentă de timp a MGS în hipocamp (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=""><>
Studiile anterioare au asociat Rebn cu stadiile incipiente ale plasticității în hipocamp (36) și Pknt cu menținerea memoriei pe termen lung în cortex (37). Prin urmare, analiza noastră de al doilea nivel s-a concentrat pe expresia acestor două gene într-un context farmacologic și specific timpului și țesuturilor. Am examinat mai întâi modelele de expresie Reln și Pkng separat pentru animalele tratate cu NE și soluție salină (Fi S3), urmate de examinarea modificărilor specifice induse de NE în dinamica expresiei acestor gene, după ce am luat în considerare efectele saline (Fig. 3). În hipocampul animalelor care au primit NE. Expresia reală a fost reglată în sus în mod stabil atât la 2, cât și la 28 d (Fig S3A), spre deosebire de o singură reglare inițială în creștere la punctul de timp 2-d la animalele tratate cu soluție salină (Fig. S3C). După scăderea efectelor saline, tratamentul cu NE a fost asociat cu o reglare în jos a expresiei Reln în hipocamp la 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: Fig.3A și Fig. S4A: după scăderea efectelor saline), în principal datorită dinamicii de expresie similare atât în grupul NE, cât și în grupul salin (Fig. S3 B și D). În ACC. Expresia reală atât la animalele tratate cu NE, cât și la animalele tratate cu soluție salină a fost reglată în jos la 28 d, comparativ cu 2 zile (Fig. S3A și C). D). După scăderea efectelor saline, tratamentul cu NE a fost asociat cu o reglare în sus a expresiei PkonL și Reln în ACC la 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; Fig.3B și Fig S4B). Această dinamică de expresie specifică timpului și țesuturilor este în concordanță cu observațiile noastre comportamentale ale consolidării sistemelor modificate la șobolanii tratați cu NE, marcată de o dependență susținută de hipocamp.
Activarea noradrenergică a postantrenamentului BLA induce modificări specifice de metilare a ADN-ului în timp și țesut în promotorii genei Reln și Pkmt.
Metilarea ADN-ului este critică pentru formarea memoriei (36), precum și pentru menținerea memoriei (34.35). Prin urmare, am examinat în continuare dacă modificările expresiei genelor induse de activarea NE ar putea fi determinate de mecanisme epigenetice. anume metilarea ADN-ului. Într-adevăr, măsurătorile ARNm ale ADN-metiltransferazelor (Dnmts), o familie de enzime care catalizează metilarea ADN-ului (36). în hipocamp, la 30 de minute după antrenament, au evidențiat expresia reglată în sus a Dmt3a de novo la șobolanii tratați cu 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="">
În plus, pentru a examina dacă metilarea ADN-ului ar putea fi asociată cu modificările de expresie specifice timpului și țesuturilor ale genelor asociate memoriei, am măsurat metilarea ADN-ului promotorilor Reln și Pkny la momentele de timp recente și îndepărtate [medie pe CpG în promotorul relevant. regiuni: chr4:9.346.306 până la 9.346.547 pentru Reln(35) și chr5:172.751.942 până la 172.752.163 pentru PkomL(41): Fig 3 G și H În continuare, am examinat modificările temporale ale expresiei Dmmt3a. În hipocamp, metilarea ADN-ului promotor Rebi a arătat o dinamică opusă dependentă de timp la șobolanii tratați cu NE și soluție salină (Fig, S5A și C). După scăderea efectelor saline. Tratamentul NE a fost asociat cu hipermetilarea promotorului Reln în hipocamp la 2 zile, dar o hipometilare la 28 zile (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="">
Îmbunătățiți memoria: cistanche
Discuţie
Descoperirile noastre indică faptul că administrarea NE în BLA după antrenamentul de discriminare prin evitarea inhibitoare a menținut acuratețea memoriei dependentă de hipocampus pe termen lung. Aceste efecte au fost asociate cu metilarea ADN-ului reglată în timp și modificările transcripționale ale genelor legate de memorie, și anume Reln și Pknt, în hipocamp și neocortex. Astfel de modificări induse de NE în dinamica consolidării sistemelor pot reprezenta un mecanism critic care stă la baza intensității pe termen lung a amintirilor emoționale (3.4).
Decenii de cercetare au furnizat dovezi convingătoare că excitarea emoțională sau perioadele scurte de stres după codificare facilitează performanța ulterioară a memoriei (2.12). Dovezile indică faptul că BLA la excitarea emoțională sau la activarea noradrenergică modulează transferul de informații și mecanismele de plasticitate neuronală în diferite circuite de memorie pentru a îmbunătăți consolidarea diferitelor tipuri de experiențe de antrenament (10,12,42,43). În conformitate cu datele animalelor, concluziile studiilor umane au confirmat rolul cheie al excitației noradrenergice în îmbunătățirea memoriei emoționale (13, 44). Descoperirile studiilor de neuroimagistică umană au indicat în continuare că activarea amigdalei indusă de excitare îmbunătățește activitatea hipocampală legată de memorie (16,17,20,22,45). Prezentele descoperiri oferă dovezi că o astfel de activare noradrenergică postantrenament afectează, de asemenea, puterea și acuratețea ulterioară a memoriei: administrarea NE în BLA imediat după învățarea prin discriminare prin evitarea inhibitorie a menținut puterea, precum și specificitatea episodică pe termen lung a memoriei. În plus. Constatările cu șobolanii cărora li s-au administrat perfuzii de NE după antrenament în BLA, precum și inactivarea hipocampului cu muscimol în timpul testării de retenție au arătat că această specificitate episodică este dependentă de hipocamp atât la momentele recente, cât și la cele îndepărtate. Aceste descoperiri sugerează cu tărie că activarea noradrenergică a BLA poate modifica transferul dependent de timp al urmelor de memorie de la hipocamp în zonele neocorticale, prevenind astfel și transformarea amintirilor detaliate, foarte specifice, în amintiri mai semantice, asemănătoare esenției.
Conform modelului standard de consolidare a sistemelor, amintirile sunt inițial dependente de hipocamp și sunt ulterior stocate, în forma lor originală, în alte zone ale creierului (28). Concluziile mai multor studii sugerează că consolidarea sistemelor poate fi un proces mai dinamic care implică o transformare a naturii memoriei, inclusiv o scădere a specificității memoriei (30). În măsura în care amintirile episodice sau specifice contextului sunt reținute, acestea ar putea continua să necesite hipocampus. Descoperirile noastre indică faptul că șobolanii de control cu soluție salină au arătat inițial o memorie episodică precisă a asocierii șocului la picioare cu contextul de antrenament, dar la testul de retenție 28-d nu au putut discrimina contextul șocului. În concordanță cu teoria consolidării sistemelor, rezultatele inactivării hipocampului în timpul testării de retenție au indicat că discriminarea la momentul recent depinde de hipocamp, dar că expresia memoriei generalizate la momentul îndepărtat nu mai necesită hipocamp. Descoperirile noastre sugerează în plus că hipocampul nu pare să joace niciun rol crucial în amintirea experienței aversive sau a contextelor de antrenament în sine. Inactivarea hipocampului a păstrat, de asemenea, îmbunătățirea inițială a memoriei indusă de NE, în ciuda lipsei de acuratețe de tip episodic. Deoarece activarea noradrenergică este cunoscută pentru a activa rețelele neuronale la scară largă (46), este probabil ca administrarea NE în BLA să fi îmbunătățit consolidarea inițială a diferitelor aspecte ale informațiilor dobândite simultan în mai multe regiuni ale creierului (8). Am fost în special interesați să determinăm dacă memoria exactă pe termen lung a șobolanilor tratați cu NE continuă să depindă de hipocamp. Dovezile indică faptul că o face; inactivarea hipocampului a acestor șobolani la testul de retenție 28-d a blocat expresia acurateței memoriei de tip episodic. În mod destul de neașteptat, totuși, inactivarea hipocampului a șobolanilor tratați cu NE la acest test de retenție la distanță, diferit de testul recent de retenție, a dus, de asemenea, la o afectare generală a memoriei. Aceste descoperiri indică astfel că activarea BLA prin perfuzii de NE post-antrenament induce amintiri precise și puternice de lungă durată b angajând hipocampul pentru perioade mai lungi de timp. Stimularea noradrenergică la scurt timp după învățare poate nu numai să decelereze, ci chiar să inverseze transformarea memoriei și să mențină dependența de hipocamp, permițând o memorie precisă pe termen lung.
Această consolidare a sistemelor modificate a fost paralelă cu schimbări dinamice în metilarea ADN-ului și expresia genelor asociate memoriei. Este foarte probabil ca schimbările complexe în consolidarea sistemelor să depindă de mai multe mecanisme moleculare. De exemplu, gene precum Map2 și Grin1 au fost, de asemenea, reglementate diferențiat de tratamentul NE de-a lungul timpului într-o manieră specifică țesutului (Tabelul S1), susținând un rol pentru BLA în afectarea neurogenezei hipocampului în îmbunătățirea emoțională a memoriei episodice (47) . Cu toate acestea, am identificat aici Reln și Pknt drept principalii markeri. Expresia temporală a acestor gene în cele două regiuni anatomice, raportate anterior ca regiuni importante pentru suportul specific și dependent de timp al memoriei (29, 35), a fost, de asemenea, modificată, reflectând schimbarea consolidării memoriei. Primul marker. rel. este implicat în procesele de migrare și poziționare neuronală în creierul în curs de dezvoltare(48). îmbunătățește plasticitatea sinaptică prin reglarea potențialării pe termen lung (49) și susține formarea de noi sinapse (50). Mai mult, s-a raportat că expresia Reln în hipocamp este activ, dar tranzitoriu, reglată pentru a facilita stocarea de noi amintiri, dar revine la niveluri bazale la 24 de ore după condiționarea fricii(36). În studiul actual, șobolanii de control tratați cu soluție salină au prezentat o reglare inițială a exprimării Reln în hipocamp la 2 zile, urmată de o reglare în jos la nivelurile bazale la 28 de zile, în conformitate cu teoria consolidării sistemelor. În contrast. Tratamentul NE al BLA după antrenament a inversat în mod activ această reglare în jos a expresiei Reln în hipocamp la momentul 28-d, reflectând astfel modificările comportamentale observate și susținând o implicare sporită a hipocampului în întreținerea memoriei pe termen lung. . Mai mult, activarea noradrenergică a abolit și modificările de expresie dependente de timp ale Redln în ACC găsite la animalele de control, susținând posibil un rol diminuat al cortexului în menținerea memoriei pe termen lung după tratamentul NE.
Al doilea marker principal, Pkwy, a fost legat de menținerea memoriei pe termen lung în cortex (37,51). PKMt este un domeniu catalitic independent al proteinei kinazei C de lungime completă.
Z și este activ constitutiv și persistent. fără a avea nevoie de un al doilea mesager(41). Activarea acestei kinaze îmbunătățește traficul AMPAR-urilor (receptorii -amino-3-hidroxi{-5-metil{-4-izoxazol propionic) în membrana postsinaptică și afectează plasticitatea prin modularea potențarii pe termen lung a fazei târzii. (52,53). Shema și colab. (54) au raportat că inhibarea PKM în cortexul cerebral desființează memoria pe termen lung. Acest lucru este în acord cu teoria consolidării sistemelor și indică un mecanism asociat cortexului de întreținere a memoriei la distanță. Cu toate acestea, alte descoperiri sugerează că PKMt este mai degrabă dispensabil și că și alte kinaze pot juca un rol, de asemenea (55.56). În studiul actual, șobolanii de control tratați cu soluție salină au prezentat o reglare crescută a Pkmry dependentă de timp în ACC, susținând o rolul crescând al PKMty cortical în întreținerea memoriei pe termen lung. În schimb, tratamentul NE a abolit această suprareglare corticală dependentă de timp a PknL declanșată de experiența de învățare, susținând în continuare o consolidare a sistemelor modificate și rolul diminuat al cortexului în menținerea pe termen lung a urmelor de memorie.
Astfel, aceste descoperiri oferă dovezi că activarea noradrenergică postantrenament a BLA îmbunătățește puterea și specificitatea episodică pe termen lung a memoriei induse de dependența susținută de hipocampus. În mod surprinzător, memoria de la distanță a rămas dependentă de hipocamp chiar și la 4 săptămâni după antrenament, ceea ce sugerează o schimbare în dinamica consolidării sistemelor. Această schimbare a fost probabil susținută de modificările transcripționale determinate epigenetic ale genelor legate de memorie atât în hipocamp, cât și în neocortex.
Îmbunătățiți memoria: extract de cistanche
Metode
Subiecte. Șobolanii masculi Sprague-Dawley (râul Chares) au fost ținuți individual într-o cameră de vivarium cu temperatură controlată de 22 de grade (lumini aprinse de la 07:00 la 19:00). Antrenamentul și testarea au fost efectuate în timpul ciclului de lumină 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, Olanda.
Sarcina de discriminare prin evitarea inhibitorie. Șobolanii au fost plasați inițial în compartimentul de pornire al cutiei antișoc și au putut explora aparatul timp de 20 s fără să fie furnizat șocul la picioare (Fig.1A). După o întârziere de 2 minute, acestea au fost plasate în compartimentul de pornire al unui aparat de evitare a inhibitorilor diferit din punct de vedere contextual (cutie șok). Când șobolanul a pășit în compartimentul întunecat, ușa glisantă a fost dozată și a fost eliberat un singur șoc de picior inevitabil (0,60 mA: 1 s). La testul de retenție. fie la 2, fie la 28 de zile după antrenament, aceștia au fost testați, într-o ordine randomizată, în ambele contexte de instruire, precum și într-un context nou (38) Metoda SI
Colectarea țesuturilor, omogenizarea și extracția acidului nucleic. Țesutul cerebral care conține hipocampul sau ACC a fost tăiat în bucăți coronale de 350-μum groase. Puncturi bilaterale din zona girusului dintat a hipocampului [ante-roposterior(AP):-2.64 până la-3.{86mm] și ACC(AP: plus 3.{{8} }} la plus 1,92 mm) au fost colectate din trei felii consecutive la un total de șase pumni. Pentru analiza transcriptomică și metilomică, am combinat pumnii individuale de țesut animal. Izolarea paralelă de ADN și ARN a fost efectuată folosind un protocol de liză haotropă (Metoda SY).
Analiza transcriptomică. Modificările de expresie la nivelul genomului au fost măsurate cu Rat Gene 2.0 ST Array (Affymetrix 902124) prin utilizarea protocoalelor standard (57) (Metoda Si).
Analiza îmbogățirii setului de gene. În primul rând, am aerat un set de gene asociate memoriei compus din 122 de gene implicate anterior în memorie (Metode S). GSEA a fost efectuată utilizând o statistică standard ponderată Kolmogorov-Smirnov. În cele din urmă, am testat gene individuale din MGS prin comparații semnificative și am aplicat corecția Bonferroni pentru a lua în considerare testele multiple (Metode S).
PCR cantitativ, măsurătorile exprimării ADN metiltransferazei posttraining, precum și validarea modificărilor expresiei din analiza transcriptomică, au fost efectuate prin PCR cantitativă. Toate reacțiile au fost efectuate în triplicat (S/Metode).
Analiza de pirosecvențiere. Metilarea ADN-ului regiunilor promotoare relevante raportate anterior ale Ren de șobolan [chr49.346.306 până la 9346.547;RGSC6.0m6 (35); Fig. 3G] şi PkmL[chr5:172.751.942 până la 172.752.163; Genele RGSC (Rat Genome Sequencing CorsortiumVRattus norveqicus) 6.0rn6(41);Fig.3H] au fost cuantificate prin pirosecvențiere directă cu bisulfit (58). Toate reacțiile au fost efectuate în cvadruplicat (Metode Sl).
Statistici. Latentele de retenție de evitare a inhibiției au fost analizate cu ANOVA cu două sau trei căi cu latențe de retenție în diferite contexte de testare ca măsuri repetate. Comparațiile postare au folosit teste t nepereche și pereche. Pentru analiza transcriptomului și a metilării ADN-ului, am analizat trei replici biologice formate prin combinarea pumnelor de țesut de la 6 până la 10animale independente pentru fiecare combinație de țesut/tratament. Diagramele cu bare arată diferențe de modificare a orificiilor (FC) în expresie și metilare între grupurile comparate. Nivelurile de mRNA ale departamentului au fost analizate cu teste t nepereche. Pentru toate comparațiile, P < 0,05="" a="" fost="" acceptat="" ca="" fiind="" semnificativ="" statistic.="" dacă="" nu="" se="" menționează="" altfel,="" corecția="" bonferroni="" a="" fost="" aplicată="" pentru="" a="" lua="" în="" considerare="" testele="">
Îmbunătățirea memoriei: supliment cistanche
Referinţă
1. McGaugh JL (2003) Memory and Emotion: The Making of Lasting Memories (Columbia Univ Press, New York).
2. McGaugh JL (2013) Making lasting memories: Remembering the significant. Proc Natl Acad Sci USA 110:10402–10407.
3. Talarico JM, Rubin DC (2003) Încrederea, nu consistența, caracterizează amintirile blitzurilor. Psychol Sci 14:455–461.
4. Sharot T, Delgado MR, Phelps EA (2004) Cum emoția sporește sentimentul de amintire. Nat Neurosci 7:1376–1380.
5. Izquierdo I, et al. (1992) Receptorii neurotransmițători implicați în procesarea memoriei post-antrenament de către amigdala, septul medial și hipocampul șobolanului. Behav Neural Biol 58:16–26.
6. McGaugh JL (2006) Faceți momentele blânde memorabile: adăugați puțină excitare. Trends Cogn Sci 10:345–347.
7. Hurlemann R, et al. (2010) Reactivitatea amigdalei umane este diminuată de antagonistul -nor adrenergic propranolol. Psychol Med 40:1839–1848.
8. Roozendaal B, McGaugh JL (2011) Modularea memoriei. Behav Neurosci 125:797–824.
9. Barsegyan A, McGaugh JL, Roozendaal B (2014) Activarea noradrenergică a amigdalei bazolaterale modulează consolidarea memoriei de recunoaștere a obiectului în context. Front Behav Neurosci 8:160.
10. Izquierdo I, Furini CRG, Myskiw JC (2016) Memoria fricii. Physiol Rev 96:695–750.
11. LaLumiere RT, McGaugh JL, McIntyre CK (2017) Modularea emoțională a învățării și a memoriei: Implicații farmacologice. Pharmacol Rev 69:236–255.
12. Roozendaal B, Hermans EJ (2017) Efectele norepinefrinei asupra codificării și consolidării memoriei emoționale: Îmbunătățirea sinergiei dintre studiile pe animale și cele umane. Curr Opin Behav Sci 14:115–122.
13. Cahill L, Prins B, Weber M, McGaugh JL (1994) Activare beta-adrenergică și memorie pentru evenimente emoționale. Nature 371:702–704.
14. Roozendaal B, Nguyen BT, Power AE, McGaugh JL (1999) Influența noradrenergică amigdalei basolaterale permite îmbunătățirea consolidării memoriei indusă de activarea receptorului de glucocorticoizi din hipocamp. Proc Natl Acad Sci USA 96: 11642–11647.
15. Southwick SM, et al. (2002) Relația dintre activitatea îmbunătățită a norepinefrinei în timpul consolidării memoriei cu memoria îmbunătățită pe termen lung la om. Am J Psychiatry 159:1420–1422.
