Partea 2: Șoarecii îmbătrâniți prezintă o actualizare deteriorată a memoriei în noua paradigmă de actualizare OUL

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

Vă rugăm să faceți clic aici pentru partea 1

Apasa peCistanche herba pentru memorie 

dobândite cu succes pe termen lungmemoriepentru locațiile originale de antrenament.

au fost introduse informații,memorieatât pentru informațiile originale cât și pentru cele actualizate au fost perturbate de anisomicină. Pentru a evalua originalulmemorie, am comparat explorarea obiectului într-o locație nouă (A4) cu obiectele din locațiile de antrenament A1 și A2 (Fig. 2di, ii). Timpul de explorare procentual brut pentru fiecare dintre cele patru obiecte în timpul sesiunii de testare este prezentat în Fig. 5B suplimentară. Pentru obiectul A1, în grupul Fără actualizare, șoarecii în ambele condiții medicamentoase au preferat cu mult locația nouă A4 față de locația de antrenament A1 (Fig. 2di; ANOVA bidirecțională, actualizare semnificativă prin interacțiunea medicamentului (F(1,29) {{ 12}}.66, p=0.039), compararea post-hoc a lui Sidak No Update VEH vs ANI: p=0.84, n=6,6). În grupul Actualizare, pe de altă parte, doar animalele vehicul au preferat obiectul A4; soarecilor li s-a administrat anisomicină au prezentat un DI semnificativ mai scăzut în comparație cu controalele vehiculului (Sidak post-hoc comparând Update VEH vs ANI: p=0.0004, n=12,9), indicând că au avut o preferință redusă pentru obiectul din o locație inedită. Un model similar a fost observat pentru obiectul original A2 (Fig. 2dii), deși nu a existat un efect semnificativ al anizomicinei în nicio condiție de actualizare (ANOVA în două sensuri, efecte semnificative ale medicamentului (F(1,29)=5). 05, p=0.032) și actualizare (F(1,29)=5.05, p=0.0324), dar nicio interacțiune de actualizare medicament x, post-hoc de la Sidak comparând VEH vs ANI în fiecare condiție de actualizare, p > 0,05), probabil pentru că obiectul A2 nu a fost prezent pentru animalele în starea de actualizare (vezi discuția). Împreună, aceste rezultate sugerează că anisomicină administrată după o actualizare a memoriei perturbămemoriepentru informațiile originale de antrenament.

De asemenea, am evaluat dacă anisomicină a fost perturbatămemoriepentru informațiile actualizate prin compararea explorării locației noi A4 cu locația actualizată A3 (Fig. 2diii). Atât șoarecii vehicul, cât și anisomicină în starea No Update au prezentat niveluri similare de explorare pentru obiectele A3 și A4, reflectate ca DI aproape de zero în ambele grupuri (ANOVA în două sensuri, actualizare semnificativă prin interacțiunea medicamentului (F(1,29) { {9}}.17, p=0.02), compararea post-hoc a lui Sidak No Update VEH vs ANI: p=0.97). Pentru șoarecii care au primit actualizarea, pe de altă parte, anisomicină afectatămemoriepentru informațiile actualizate; Animalele cu anisomicină au arătat o preferință semnificativ mai mică pentru locația nouă în comparație cu animalele vehicul (Sidak a comparat post-hoc Update VEH vs ANI: p=0.0003). Toate grupurile au prezentat niveluri similare de explorare totală în timpul sesiunii de testare (Fig. 2div; ANOVA bidirecțional, fără efecte sau interacțiuni principale semnificative). Împreună, aceste rezultate indică faptul că anisomicină post-actualizare perturbă informațiile actualizate în plus față de informațiile învățate în timpul antrenamentului.

Actualizarea OUL activează ansamblul neuronal care susține memoria originală

Pentru a completa experimentul nostru cu anisomicină, am folosit și tehnica Arc catFISH pentru a determina dacă sesiunea de actualizare reactivează ansamblul neuronal asociat cu originalul.memoriesau angajează o nouă populație de neuroni în hipocampul dorsal. CatFISH valorifică specificitatea temporală a localizării mARN-ului Arc în urma unui eveniment de învățare, folosind distribuția subcelulară a Arc ca o indicație a istoriei activității neuronilor individuali din hipocamp în urma a două evenimente discrete [38, 39, 48].

Am verificat mai întâi că momentul exprimării ARNm Arc indus de experiență se potrivea cu cel al rapoartelor anterioare, care au observat focare de ARNm Arc intranuclear în câteva minute după comportament și Arcul citoplasmatic la 15-20 minute după eveniment [39, 48, 49] . Deoarece acest moment este esențial pentru analiza catFISH, am examinat mai întâi acest model de expresie. După o expunere de 10-min la un context nou, șoarecii au fost sacrificați 5, 15 sau 30 de minute mai târziu, iar feliile de hipocamp au fost procesate pentru Arc FISH (Figura 2A suplimentară). În concordanță cu rapoartele anterioare, am observat niveluri de fundal scăzute ale expresiei Arc în controalele noastre în cușcă (Figura suplimentară 2Bi). Pentru animalele antrenate, la cinci minute după evenimentul de antrenament, am văzut predominant expresia ARNm arcului nuclear punctat, în timp ce la 30 de minute după antrenament, colorarea a fost aproape exclusiv citoplasmatică (Figura suplimentară 2Bii-iv). Acest curs de timp al expresiei Arc se potrivește cu cel al numeroaselor rapoarte anterioare și confirmă că compartimentarea Arcului poate fi utilizată pentru a identifica ansamblul neuronal activat în timpul a două evenimente discrete.

Apoi, am folosit Arc catFISH pentru a determina dacă neuronii activați de informațiile de antrenament inițiale vor fi, de asemenea, angajați de evenimentul de actualizare. Șoarecii au primit mai întâi trei zile de antrenament pentru a asigura o învățare robustă a informațiilor originale de antrenament (Fig. 3a). Șoarecii au prezentat scoruri DI scăzute pe parcursul antrenamentului, deoarece șoarecii au explorat obiectele A1 și A2 aproximativ în mod egal (Figura suplimentară 3A, Bi, ANOVA cu model mixt bidirecțional, niciun efect principal semnificativ sau interacțiune de actualizare zi x, dar un efect semnificativ al tipului de actualizare). (F(3,16)=4.4, p {{0}}.02) fără niciun efect semnificativ al niciunui test individual Sidak post-hoc care compară condițiile de actualizare în fiecare zi de antrenament). Nu s-au observat diferențe de grup pentru explorarea totală a obiectului în timpul antrenamentului, deși explorarea totală a obiectului a scăzut pe parcursul zilelor de antrenament (Fig. 3Bii suplimentară, ANOVA cu model mixt în două sensuri, efectul principal semnificativ al zilei (F(2,32) {{17) }}.32, p < 0,0001),="" nici="" un="" efect="" semnificativ="" al="" interacțiunii="" zi="" sau="" zi="" x="" actualizare).="" în="" ziua="" următoare="" („sesiunile="" de="" actualizare”),="" șoarecilor="" li="" s-au="" dat="" două="" evenimente="" comportamentale="" distincte="" la="" momente="" specifice="" înainte="" de="" sacrificiu.="" pentru="" epoca="" 1,="" toate="" animalele="" (cu="" excepția="" controalelor="" cuștilor="" de="" acasă)="" au="" fost="" reexpuse="" la="" obiectele="" de="" antrenament="" a1="" și="" a2.="" nu="" s-a="" observat="" nicio="" diferență="" semnificativă="" între="" grupuri="" în="" timpul="" primei="" epoci,="" toate="" grupurile="" prezentând="" scoruri="" di="" aproximativ="" egale="" (figura="" suplimentară="" 3ci,="" stânga,="" f(2,12)="2.38," p="0.135" )="" și="" niveluri="" similare="" de="" explorare="" a="" obiectelor="" (figura="" suplimentară="" 3cii,="" stânga,="" f(2,12)="1.10," p="0.364)." după="" o="" pauză="" de="" 20-minute="" în="" camera="" coloniei,="" șoarecilor="" li="" s-a="" administrat="" apoi="" epoch="" 2,="" în="" care="" fie="" au="" fost="" reexpuși="" la="" locațiile="" obiectelor="" de="" antrenament="" (fără="" actualizare/nu),="" fie="" au="" fost="" expuși="" la="" un="" obiect="" mutat="" într-un="" nou="" locație="" (actualizare/u)="" sau="" au="" fost="" instruiți="" într-un="" context="" nou="" cu="" obiecte="" noi="">Memorie/NM). În timpul Epocii 2, șoarecii din grupul Update au preferat obiectul în mișcare și au prezentat un DI semnificativ mai mare decât No Update și New Memory Mice (Fig. Ci, dreapta, F(2,12)=8.09, p { {5}},006, testele post-hoc ale Sidak comparând U cu NU, p=0,006 și U cu NM, p=0,048, NU cu NM, p=0,64 ), demonstrând că șoarecii Update și-au amintit cu succes locațiile de antrenament. De asemenea, grupurile au arătat cantități diferite de explorare totală a obiectelor în timpul Epocii 2, cu șoareci în NewMemoriegrup care arată semnificativ mai multă explorare a obiectelor decât șoarecii fie în grupul Fără actualizare, fie în grupul Actualizare (Figura suplimentară 3Cii, dreapta,

Șoarecii îmbătrâniți prezintă o actualizare de memorie afectată în romanul de actualizare OUL JL Kwapis și colab.

F(2,12)=35.78, p < 0.0001,="" testele="" post-hoc="" ale="" sidak="" care="" compară="" nm="" cu="" nu,="" p="">< 0,0001,="" nm="" cu="" u,="" p="" {{8="" }}.0001,="" nu="" la="" u,="" p="0.284)." acest="" lucru="" este="" în="" concordanță="" cu="" numeroasele="" rapoarte="" care="" demonstrează="" că="" expunerea="" la="" informații="" noi="" (în="" acest="" caz,="" obiecte="" noi)="" determină="" explorarea="" la="" rozătoare="" [40,="" 50-52].="" șoarecii="" au="" fost="" sacrificați="" imediat="" după="" a="" doua="" epocă="" și="" țesutul="" hipocampal="" ca1="" a="" fost="" procesat="" pentru="" catfish.="" expresia="" arcului="" citoplasmatic="" s-a="" presupus="" a="" fi="" activată="" de="" epoca="" 1,="" în="" timp="" ce="" arcul="" nuclear="" s-a="" presupus="" a="" fi="" activat="" de="" epoca="" 2="" (vezi="" imaginile="" reprezentative="" din="" acest="" experiment,="" fig.="" 3b),="" permițându-ne="" să="" calculăm="" suprapunerea="" relativă="" a="" populației="" neuronale="" activate="" de="" ambele="" evenimente="" [39,="">

Am calculat un scor de similaritate (vezi metode) pentru fiecare dintre condițiile comportamentale pentru a cuantifica suprapunerea ansamblului dintre cele două epoci, așa cum a fost descris anterior [39, 53]. Un scor de asemănare mare indică faptul că aceeași populație de neuroni a fost activată de ambele epoci, în timp ce un scor de similaritate scăzut sugerează că populațiile neuronale independente au fost activate de fiecare eveniment. Am constatat că condiția Update a produs aproximativ același grad de suprapunere a ansamblului ca și condiția No Update (Fig. 3c, n=5/grup; ANOVA unidirecțional, F(2,12)=18. 36, p=0.0002, post-hoc a lui Sidak care compară NU cu U, p=0.26), în timp ce NewMemoriecondiția a produs un scor de similaritate semnificativ mai mic (Sidak post-hoc comparând NU cu NM, p=0.0002; Post-hoc Sidak comparând U cu NM, p=0.003), sugerând o suprapunere semnificativ mai mică a populației în Stare nouă de memorie.

De asemenea, am evaluat procentul de celule care exprimă Arc în citoplasmă, nucleu sau ambele în condițiile comportamentale (Fig. 3d). Grupul cușcă de acasă a arătat cel mai mic număr de celule Arc pozitive la fiecare dintre distribuțiile subcelulare (numai citoplasmatică, numai nucleară sau ambele) (ANOVA bidirecțională, actualizare semnificativă prin interacțiunea compartimentului (F(6,32) {{4}) }.32, p < 0.0001),="" operațiunile="" post-hoc="" de="" la="" sidak="" care="" compară="" colivă="" cu="" alte="" condiții="" comportamentale:="" numai="" citoplasmă,="" p="">< 0,001,="" nucleare="" numai,="" p="">< 0,05,="" ambele,="" p="">< 0,0001,="" n="5/grup)," stabilind="" că="" am="" avut="" o="" colorare="" de="" fundal="" scăzută="" a="" arcului.="" în="" concordanță="" cu="" scorul="" de="" similaritate,="" nu="" am="" observat="" nicio="" diferență="" semnificativă="" între="" grupurile="" no="" update="" și="" update="" în="" ceea="" ce="" privește="" numărul="" de="" celule="" pozitive="" atât="" pentru="" colorarea="" cu="" arc="" citoplasmatic,="" cât="" și="" pentru="" cel="" nuclear="" ("ambele";="" post-hoc="" al="" lui="" sidak,="" p="0.69)" ,="" sugerând="" că="" un="" număr="" aproximativ="" echivalent="" al="">memorie" celulele au fost reactivate în timpul sesiunii de actualizare OUL. În comparație, NouaMemoriegrupul a avut semnificativ mai puține celule pozitive atât pentru arcul citoplasmatic, cât și pentru cel nuclear (post-hocs Sidak, ambele NU vs. NM, p=0.0002, ambele U vs. NM, p=0.006), sugerând că mai multe celule au fost activate în mod unic de epocile 1 sau 2. În special, NoulMemoriestarea a arătat semnificativ mai multă colorare cu arc doar pentru nucleu în comparație cu condiția No Update (Sidak post hoc, numai nucleare NU vs NM, p=0.021) sugerând că informațiile noi prezentate în timpul epocii 2 ar putea activa neuroni suplimentari. În general, proporția de celule CA1 care exprimă Arc în studiul actual a fost similară cu cea raportată în studiile anterioare [48, 53]. Important, nu a existat nicio diferență în numărul total de celule numărate între cele patru condiții comportamentale (Fig. 3e, ANOVA unidirecțional, F(3,16)=0.72, p=0.55 ). Împreună, aceste date sugerează că sesiunea de actualizare OUL reactivează un set în mare măsură suprapus de neuroni care au fost angajați în timpul formării memoriei originale a locației obiectului în zona CA1 a hipocampului dorsal. Împreună cu rezultatele experimentului cu anisomicină, aceste date sugerează că sesiunea de actualizare OUL reactivează versiunea originală.memorie, mai degrabă decât să fie codificat ca o asociere separată.

Actualizarea memoriei este afectată la șoarecii în vârstă

În cele din urmă, am folosit sarcina OUL pentru a determina dacămemorieactualizarea este afectată la șoarecii în vârstă. Am antrenat animale tinere și bătrâne cu trei zile succesive de antrenament de 10-min pentru a asigura achiziția cu succes a informațiilor originale (Fig. 4a), așa cum am arătat anterior că șoarecii bătrâni (18-luni) arată deficiențe în localizarea obiectului pe termen lungmemoriefolosind un singur 10 min

Fig. 3memorieactualizarea activează același grad de suprapunere a ansamblului în CA1 ca și reexpunerea la informațiile originale de antrenament. un design experimental. În ziua 4 (Sesiuni de actualizare), șoarecii fie au rămas în cuștile lor de acasă (HC), fie au fost expuși la două evenimente comportamentale discrete (epocile 1 și 2) separate de 20 de minute. Șoarecii au fost sacrificați imediat după Epoca 2. b Exemple de celule hipocampice de la animale din a care au fost considerate ca având (i) fără colorare cu arc, (ii) numai arc nuclear (săgeată verde), (iii) numai arc citoplasmatic (săgeată galbenă) sau (iv) atât arc nuclear cât și citoplasmatic (săgeată albă). Arc mARN este roșu, colorarea nucleară DAPI este albastră. c Suprapunerea ansamblului în cele trei condiţii comportamentale. Nu a existat nicio diferență în scorurile de similaritate între grupurile No Update (NU) și Update (U), în timp ce NewMemorieGrupul (NM) a arătat un scor de similaritate semnificativ mai scăzut, indicând o suprapunere mai mică a ansamblului între epocile 1 și 2 decât celelalte grupuri. d Procentul de celule care exprimă Arc în fiecare categorie subcelulară. Animalele din cușcă au arătat în mod constant mai puțină expresie Arc decât toate celelalte condiții de comportament. e Un număr similar de celule totale a fost numărat în fiecare grup. Datele sunt prezentate ca medie ± SEM. *p < 0.05,="" **p="">< 0.01,="" ***p="">< 0,001,="" ****p=""><>

perioada de pregătire [41]. Apoi șoarecii au primit o sesiune standard de actualizare de 5-min în ziua 4, urmată de sesiunea de testare în ziua 5.

S-au observat scoruri DI scăzute atât pentru șoarecii tineri, cât și pentru cei bătrâni pe parcursul antrenamentului, deoarece șoarecii au explorat obiectele A1 și A2 aproximativ în mod egal (Fig. 4 suplimentară, Bi, Bii, ANOVA cu model mixt bidirecțional, fără efecte principale semnificative sau interacțiune de actualizare zi x pentru tineri (i) sau bătrâni (ii)). În mod similar, nu s-au observat diferențe de grup nici pentru șoarecii tineri, fie pentru cei bătrâni pentru explorarea totală a obiectelor pe parcursul celor trei zile de antrenament, deși timpul total de explorare a obiectului a scăzut de-a lungul zilelor de antrenament (Figura suplimentară 4, iii, iv; model mixt bidirecțional). ANOVA, efectul principal semnificativ al zilei (Tânăr: F(2,28) {{10}},87, p <0,0001; vechi:="" f(2,26)="10},51," p="0.0005)," nici="" un="" efect="" semnificativ="" al="" actualizării="" sau="" al="" interacțiunii="" actualizării="" zi="" x).="" pentru="" a="" determina="" dacă="" șoarecii="" tineri="" și="" bătrâni="" au="" dobândit="" cu="">memorieurmând protocolul de antrenament de trei zile, am măsurat performanța în timpul sesiunii de actualizare (ziua 4). Atât șoarecii tineri, cât și cei bătrâni, având în vedere actualizarea, s-au arătat intacțimemoriepentru instruire, cu ambele grupuri de actualizare (adică grupuri

expus la locația actualizată a obiectului A3) care arată o preferință semnificativă pentru obiectul în mișcare. Controalele fără actualizare (adică șoarecii reexpuși la locațiile obiectelor A1 și A2) au arătat o preferință aproximativ egală pentru cele două locații familiare (Fig. 4bi; ANOVA bidirecțională comparând DI, efectul principal al actualizării (F(1,29)) { {8}}.{{10}}8, p < 0.0001),="" dar="" niciun="" efect="" semnificativ="" al="" interacțiunii="" privind="" vârsta="" sau="" vârsta="" x="" actualizarea,="" testele="" post-hoc="" ale="" sidak="" comparând="" fără="" actualizare="" vs="" actualizare,="" tânăr:="" p="">< 0,0001,="" vechi:="" p="">< 0,0001,="" n="9," 9,="" 7,="" 8).="" animalele="" tinere="" care="" au="" primit="" actualizarea="" au="" arătat="" o="" explorare="" semnificativ="" mai="" mare="" a="" obiectelor="" decât="" controalele="" lor="" no="" update="" (fig.="" 4bii;="" anova="" bidirecțional,="" interacțiune="" semnificativă="" vârstă="" sau="" vârstă="" ×="" actualizare="" (f(1,29)="5.39," p="" {{{="" 26}}.028),="" testul="" post="" hoc="" al="" sidak="" care="" compară="" young="" no="" update="" vs="" update,="" p="">< 0,0001),="" în="" timp="" ce="" animalele="" bătrâne="" au="" prezentat="" un="" timp="" total="" de="" explorare="" similar,="" indiferent="" dacă="" li="" s-a="" dat="" actualizarea="" (testul="" post="" hoc="" al="" sidak="" care="" compară="" old="" no="" update="" vs="" update,="" p="0.33)." acest="" lucru="" sugerează="" că="" expunerea="" la="" noile="" informații="" despre="" locație="" a="" condus="" o="" explorare="" sporită="" numai="" la="" șoarecii="" tineri,="" posibil="" pentru="" că="" îmbătrânirea="" reduce="" mișcarea="" în="">

[de ex. 54]. Atât șoarecii tineri, cât și cei bătrâni sunt, prin urmare, capabili să dobândească locația originală a obiectuluimemoriecu trei zile succesive de 10-min de sesiuni de antrenament.

În cele din urmă, am administrat un test de retenție pentru a determina dacămemoriea fost actualizat cu succes. Timpul de explorare procentual brut pentru fiecare dintre cele patru obiecte în timpul sesiunii de testare este prezentat în Fig. 5C suplimentară. Toate animalele au prezentat memorie intactă pentru informațiile originale, deoarece șoarecii tineri și bătrâni, atât în ​​condițiile de actualizare, cât și în condițiile fără actualizare, au preferat noua locație A4 față de locația originală A1 (Fig. 4ci; ANOVA bidirecțional, fără efecte principale semnificative sau vârstă × interacțiunea de actualizare). De asemenea, șoarecii tineri au arătat intacțimemoriepentru obiectul original A2, indiferent dacă au primit o actualizare (Fig. 4cii; ANOVA bidirecțional, interacțiune semnificativă vârstă × actualizare (F(1,29)=7.61, p=0.01 ), testul post-hoc al Sidak care compară Young No Update vs. Update, p=0.56). În schimb, șoarecii vechi care au primit sesiunea de actualizare au arătat un DI semnificativ mai scăzut pentru obiectul original A2 (post-hoc de la Sidak

Șoarecii îmbătrâniți prezintă o actualizare de memorie afectată în romanul de actualizare OUL JL Kwapis și colab.

Fig. 4 Șoarecii în vârstă prezintă deficiențe înmemorieactualizare. un design experimental. Șoarecii tineri (3-luni) și bătrâni (18-luni) au primit trei zile succesive de antrenament înainte de sesiunea de actualizare a patra zi. b Actualizați comportamentul sesiunii. (i) Atât șoarecii tineri, cât și cei bătrâni în starea de actualizare preferă locația nouă (actualizată) A3, locația prea familiară A1. Șoarecii din grupul Fără actualizare arată un DI scăzut, indicând nicio preferință pentru locațiile familiare A1 sau A2. (ii) Soarecii tineri având în vedere actualizarea prezintă o explorare totală semnificativ mai mare decât șoarecii tineri No Update. Șoarecii vechi prezintă o explorare similară în condițiile Update și No Update. c Testează comportamentul sesiunii. (i) Toate animalele sunt intactememoriepentru obiectul de instruire original A1. (ii) Pentru obiectul de antrenament original A2, șoarecii tineri au prezentat similarememorieperformanță, indiferent dacă au primit actualizarea. Șoarecii vechi, în comparație, au prezentat DI semnificativ mai mici pentru obiectul A2 în condiția de actualizare în comparație cu condiția fără actualizare. (iii) Soarecii tineri, dar nu bătrâni, prezintă memorie intactă pentru locația actualizată A3. Șoarecii tineri în starea de actualizare arată un DI semnificativ mai mare (A3–A4) în comparație cu controalele fără actualizare. Pentru șoarecii vechi, atât grupurile Fără actualizare, cât și grupurile Actualizare arată DI aproape de zero, indicând nicio preferință pentru locația nouă A4 față de locația actualizată A3, chiar și după actualizare. (iv) Explorarea totală a fost semnificativ mai mică la animalele bătrâne comparativ cu cele tinere, dar nu s-au observat diferențe de grup între grupurile Update și No Update.

Datele sunt prezentate ca medie ± SEM. *p < {{0}},05,="" ****p=""><>

comparând Old No Update vs Update, p=0.016). Acest lucru poate reflecta o stare mai slabă, mai puțin persistentămemoriepentru informațiile originale de antrenament la șoarecii în vârstă, deoarece obiectul A2 nu a fost prezent în timpul sesiunii de actualizare pentru animalele în starea de actualizare (vezi discuția).

Pentru a determina dacă șoarecii tineri și bătrâni au învățat cu succesmemorieactualizare, am comparat explorarea locației actualizate A3 cu locația nouă A4. Șoarecii tineri care au primit actualizarea au arătat un DI semnificativ mai mare în comparație cu controalele lor No Update (Fig. 4ciii; ANOVA bidirecțional, interacțiune semnificativă vârstă x actualizare (F(1,29)=8.70 , p=0.006), testul post hoc al Sidak care compară Young No Update vs. Update, p < 0,0001)="" indicând="">memoriepentru obiectul actualizat A3. În schimb, șoarecii vechi au arătat o preferință mică pentru obiectul nou, indiferent dacă au primit sesiunea de actualizare, fără nicio diferență semnificativă în DI între șoarecii vechi No Update și vechii Update (testul post-hoc al Sidak care compară Old No Update vs. Update, p { {1}}.16). Astfel, deși șoarecii de 18-luni au reușit să dobândească memoria originală, ei au arătat o capacitate afectată de a actualiza această memorie cu noua locație a obiectului. În general, șoarecii bătrâni au explorat mai puțin decât șoarecii tineri în timpul sesiunii de testare (Fig. 4civ; ANOVA în două sensuri, efect semnificativ al vârstei (F(1,29)=21.72, p <0. 0001),="" dar="" niciun="" efect="" principal="" semnificativ="" al="" interacțiunii="" de="" actualizare="" sau="" de="" vârstă="" ×="" actualizare),="" deși="" nu="" au="" existat="" diferențe="" între="" grupul="" actualizare="" și="" fără="" actualizare="" în="" cadrul="" fiecărei="" condiții="" de="" vârstă.="" corelarea="" cantității="" de="" explorare="" în="" timpul="" sesiunii="" de="" antrenament,="" actualizare="" sau="" testare="" cu="" id-urile="" de="" testare="" pentru="" fiecare="" obiect="" nu="" a="" evidențiat="" nicio="" relație="" semnificativă,="" semnificativă="" între="" timpul="" total="" de="" explorare="" și="" performanța="" testului,="" fie="" pentru="" animalele="" tinere,="" fie="" pentru="" animalele="" bătrâne,="" sugerând="" că="" explorarea="" redusă="" la="" șoarecii="" în="" vârstă="" nu="" poate.="" singur="" cont="" pentru="" performanța="" actualizării="" memoriei.="" astfel,="" șoarecii="" prezintă="" deficiențe="" legate="" de="" vârstă="" în="" capacitatea="" lor="" de="" a="" se="">memoriecu informații noi în sarcina OUL.

DISCUŢIE

Aici, am dezvoltat și validat o sarcină nouă de actualizare a memoriei OUL, care poate fi utilizată pentru a înțelege mecanismele care susținmemorieactualizare la rozătoarele tinere și bătrâne. Arătăm că șoarecii tineri efectuează cu succes OUL și arată memorie atât pentru informațiile originale, cât și pentru informațiile actualizate într-o singură sesiune de testare. Apoi, folosind abordări complementare (aplicația catFISH și anisomicină), am constatat că actualizarea OUL implică memoria originală, mai degrabă decât să conducă formarea unei asociații independente. În cele din urmă, am folosit OUL pentru a demonstra

Șoarecii în vârstă arată afectațimemorieactualizare în romanul OUL actualizare JL Kwapis et al.

că șoarecii în vârstă prezintă deficiențe înmemorieactualizare. Împreună, aceste date indică faptul că deficiențele legate de vârstă înmemorieactualizarea ar putea contribui la tulburările cognitive legate de vârstă. Sarcina OUL este, prin urmare, un nou instrument promițător pentru a examina formarea și actualizarea memoriei, având în vedere simplitatea și stresul redus în comparație cu sarcinile bazate pe apă și șocuri. Cel mai important, permite ca memoria pe termen lung și informațiile actualizate să fie discriminate într-o singură sesiune de testare.

Folosind noua noastră paradigmă OUL, am descoperit că șoarecii în vârstă de 18-luni au dificultăți în actualizarea amintirilor existente, ceea ce sugerează că memoria devine mai puțin flexibilă la bătrânețe. Deficiențele de memorie legate de vârstă sunt bine documentate între specii [41, 55, 56], iar deficiențele în învățarea inversă [57, 58] și flexibilitatea comportamentală [59] sunt frecvente la bătrânețe. La om, amintirile episodice dependente de hipocamp sunt deosebit de sensibile la îmbătrânire [60, 61], ceea ce poate reflecta fie un răspuns redus la noutate la bătrânețe, fie o susceptibilitate crescută la interferență [60, 62]. Aici, credem că este mai probabil ca șoarecii noștri de 18-lună să prezinte hipocampmemorieactualizare din cauza interferenței proactive, mai degrabă decât a incapacității de a detecta obiectul mutat ca fiind nou. Șoarecii vechi arată o preferință clară pentru obiectul într-o locație nouă în timpul sesiunii de actualizare (Fig. 4b), demonstrând că recunosc noua locație ca fiind nouă. Aceste informații nu par să fie încorporate în memoria pe termen lung, totuși, deoarece nu reușesc să arate memoria pentru locația actualizată în ziua următoare (Fig. 4ciii). Acest eșec de a învăța actualizarea se poate datora interferenței proactive, în care memoria originală stocată împiedică încorporarea (sau regăsirea) noilor informații prezentate în timpul sesiunii de actualizare. Într-adevăr, este obișnuit ca persoanele în vârstă să aibă dificultăți în a uita informațiile stocate chiar și atunci când acestea nu mai sunt relevante [62]. Aici, se pare că informațiile originale persistă în starea inițială la șoarecii în vârstă, în ciuda relevanței sale reduse în fața informațiilor actualizate.

Deși reconsolidarea a fost studiată constant de la reînnoirea interesului său în 2000 [8], abia recent a fost apreciată ca un proces esențial pentrumemorieactualizare. Acest studiu, împreună cu alte lucrări recente [2, 3, 10, 11, 14, 15, 17, 32, 63, 64], arată că noi informații trebuie prezentate în timpul sesiunii de regăsire pentru a declanșa procesul de reconsolidare; când nu au fost prezentate informații noi în timpul sesiunii de actualizare, memoria nu a fost afectată de anisomicină (Fig. 2di, grupul Fără actualizare). Probabil, atunci când doar informațiile familiare sunt prezentate în timpul recuperării, mecanismele de destabilizare nu sunt angajate și memoria originală persistă, stabilă chiar și în prezența inhibării sintezei proteinelor [3, 17]. Interesant, folosind o sarcină de recunoaștere a obiectelor, Rossato și colegii [64] au demonstrat că perfuziile de anisomicină nu afectează memoria originală după un studiu de pseudo-reactivare în care două obiecte noi sunt prezentate fără niciunul dintre obiectele de antrenament originale. Cu rezultatele studiului actual, acest lucru sugerează că originalulmemoriedevine labil numai atunci când unul dintre obiectele de antrenament originale este prezent în timpul sesiunii de actualizare împreună cu unele informații noi despre locația sau identitatea celuilalt obiect. Este probabil ca atunci când numai informații nefamiliare sunt prezentate în timpul sesiunii de pseudo-recuperare, o nouă memorie să se formeze fără a fi nevoie de a destabiliza memoria originală, care din nou persistă în starea inițială. Astfel, procesul de reconsolidare pare să permită amintirilor existente să se actualizeze ca răspuns la informații noi.

O descoperire interesantă a studiului actual a fost că atât animalele tinere, cât și cele bătrâne în starea de actualizare au arătat o memorie redusă pentru locația obiectului A2 la test, în comparație cu animalele în condiția fără actualizare (de exemplu, Fig. 1dii). Deoarece animalele Update nu au fost expuse la A2 în timpul sesiunii de actualizare (au primit doar locațiile A1 și A3), această preferință crescută pentru A2 se datorează probabil perioadei mai lungi de reținere (48 de ore) dintre antrenament și testare pentru această locație. Într-adevăr, studiile anterioare au observat, de asemenea, o explorare crescută a unui obiect prezentat mai puțin recent în comparație cu unul prezentat mai recent [65], sugerând că intervalul de timp dintre expunere și testare poate afecta noutatea subiectivă a unui obiect sau puterea animalului.memoriepentru acel obiect. Animalele No Update, în comparație, au primit locația obiectului A2 în timpul sesiunii de actualizare și, prin urmare, au avut doar o perioadă de reținere de 24 de ore pentru A2. Pentru șoarecii noștri vechi, am găsit astamemoriepentru obiectul A2 a fost redus semnificativ în animalele Update comparativ cu animalele No Update (Fig. 4cii), sugerând că chiar și cu trei zile succesive de antrenament, originalulmemorieîncepe să se degradeze cu 48 de ore în creierul îmbătrânit. Animalele tinere au prezentat o memorie robustă pentru obiectul A2 chiar și la 48 de ore după expunere. Măsurarea preferinței animalelor pentru locația A2 poate oferi, prin urmare, informații suplimentare despre persistența memoriei originale, în comparație cu locația A1 experimentată mai recent. Deoarece OUL are și o componentă temporală, în care animalele învață că obiectul A3 este prezentat după obiectele A1 și A2, explorarea locației A2 ar putea oferi unele informații despre aspectul temporal al actualizării memoriei. Înțelegerea modului în care timpul joacă în actualizarea memoriei este un aspect important care ar trebui să fie în centrul lucrărilor viitoare.

Deoarece majoritatea amintirilor sunt modificări, mai degrabă decât amintiri complet de novo, este esențial să înțelegem cum sunt modificate amintirile existente la nivel molecular. Deși numeroase studii au investigat mecanismele care susțin reconsolidarea memoriei, o mare parte a acestei lucrări nu poate face distincția între mecanismele care susțin memoria originală.memoriefață de cele care susțin informațiile actualizate. Paradigma noastră de actualizare OUL este bine poziționată pentru a identifica mecanismele implicate în actualizarea memoriei, deoarece este capabilă să evalueze atât memoria originală, cât și informațiile actualizate într-o singură sesiune de testare. Lucrările viitoare ar trebui să determine dacă mecanismele cheie, cum ar fi schimbul de subunități ale receptorului AMPA [26, 27], degradarea proteinelor [4, 66, 67] și sinteza proteinelor cheie, cum ar fi zif268 și BDNF [17], sunt necesare pentru actualizarea memoriei și dacă aceste mecanisme sunt afectate în hipocampul îmbătrânit. De asemenea, va fi interesant să se determine dacă interferența informațională produce un efect opus asupra ansamblurilor neuronale și a evenimentelor moleculare.

În concluzie, am descoperit că paradigma OUL este o sarcină sensibilă, dependentă de hipocamp, capabilă să evalueze atât unmemorieși informații actualizate într-o singură sesiune de testare. Demonstrăm, de asemenea, că șoarecii în vârstă prezintă deficiențe înmemorieactualizarea, sugerând că incapacitatea de a actualiza amintirile existente poate contribui la declinul cognitiv legat de vârstă. Sarcina OUL este, prin urmare, un instrument puternic care poate fi folosit pentru a înțelege mecanismele neuronale care sprijină actualizarea memoriei în creierul tânăr și pentru a determina modul în care aceste mecanisme sunt afectate la bătrânețe.

FINANȚARE ȘI DEZVOLVARE

Această cercetare a fost susținută de subvențiile National Institutes of Health MH101491, AG051807 și AG050787 către MAW și National Institute on Aging (NIA) subvențiile F32 AG052303 și K99 AG056596 către JLK. Autorii nu declară interese concurente. Autorii nu declară interese concurente.

MULȚUMIRI

Dorim să-i mulțumim Dr. John Guzowski pentru asistența sa în analizarea și interpretarea datelor catFISH și Dr. Jennifer Czerniawski și Terra White pentru sprijinul tehnic în realizarea experimentelor catFISH. De asemenea, dorim să mulțumim Dr. Adeela Syed și Centrului de Biologie Optică (OBC) UC Irvine pentru instruire și asistență în colectarea imaginilor confocale.

INFORMAȚII SUPLIMENTARE

Informații suplimentare însoțesc această lucrare la (https://doi.org/10.1038/s41386-019-0438-0).

Nota editorului: Springer Nature rămâne neutră în ceea ce privește revendicările jurisdicționale în hărțile publicate și afilierile instituționale.