Învățarea prealabilă a informațiilor relevante nonaversive este o condiție limită pentru evitarea reconsolidării memoriei în hipocampul șobolanului

Pentru mai multe informatii:ali.ma@wecistanche.com

Amintirile reactivate pot fi modificate în timpul reconsolidării, făcând din acest proces o potențială țintă terapeutică pentru tulburarea de stres posttraumatic (PTSD), o boală psihică caracterizată prin evitarea recurentă a situațiilor care evocă temeri legate de traume. Cu toate acestea, evitareamemoriereconsolidarea depinde de un set de condiții limită încă puțin definite, limitând valoarea translațională a cercetării de bază. În special, implicarea hipocampului în evitarea motivată de fricămemoriereconsolidarea rămâne controversată. Combinând analizele comportamentale și electrofiziologice la șobolanii masculi Wistar, am constatat că învățarea anterioară a informațiilor relevante nonaversive este esențială pentru a determina participarea hipocampului la evitare.memoriereconsolidare, care este asociată cu o creștere a puterii de oscilație teta și gamma și cuplarea cu frecvență încrucișată în CA1 dorsal în timpul reactivării răspunsului de evitare. Rezultatele noastre indică faptul că hipocampul este implicatmemoriereconsolidarea numai atunci când reactivarea are ca rezultat reprezentări contradictorii cu privire la consecințele evitării și sugerează că imbricarea robustă a ritmurilor teta-gamma hipocampice în momentul recuperării este un marker specific de reconsolidare.

Cuvinte cheie: evitare; frică; oscilații gama; hipocampus; reconsolidare; teta-oscilații

XAndresa Radiske,* Maria Carolina Gonzalez,* Sergio A. Conde-Ocazionez, XAnatildes Feitosa, Cristiano A. Ko¨hler, Lia R. Bevilaqua și XMartín Cammarota

Laboratorul de cercetare a memoriei, Institutul creierului, Universitatea Federală Rio Grande do Norte, RN 59056-450 Natal, Brazilia

Declarație de semnificație

Tulburarea de stres post-traumatic (PTSD) este caracterizată prin răspunsuri de evitare dezadaptative la stimuli sau comportamente care se aseamănă cu un anumit aspect al experienței atraumatice. Perturbarea reconsolidării, procesul prin care amintirile reactivate devin susceptibile la modificări, este o abordare promițătoare pentru tratarea pacienților cu PTSD. Cu toate acestea, multe din ceea ce se știe despre evitarea motivată de fricămemoriereconsolidarea derivă din studii bazate pe condiționarea fricii în loc de paradigme de evitare-învățare. Folosind o sarcină de evitare inhibitorie la șobolani, am descoperit că hipocampul este implicatmemoriereconsolidarea numai atunci când animalele au dobândit răspunsul de evitare într-un mediu pe care l-au învățat anterior ca fiind sigur și au arătat că cuplarea crescută a oscilației teta și gamma în timpul reactivării este o semnătură electrofiziologică a acestui proces.

Introducere

Evitarea este un comportament normal defensiv menit să prevină situațiile incomode sau înfricoșătoare. Cu toate acestea, la pacienții cu tulburare de stres posttraumatic (PTSD), evitarea emoțiilor, gândurilor și stimulilor care simbolizează sau seamănă cu evenimente traumatice este exacerbată și disproporționată. Reactivarea poate face amintirile tranzitoriu labile și, pentru a persista, aceste amintiri trebuie să treacă printr-un proces de restabilizare dependent de expresia genelor și de sinteza proteinelor, denumit reconsolidare, în timpul căruia ele pot fi, de asemenea, actualizate sau îmbunătățite (Misanin și colab., 1968; Spear, 1973; Lewis, 1979; Przybyslawski și Sara, 1997; Nader și colab., 2000, Haubrich și Nader, 2016). Prin urmare, s-a sugerat că intervențiile terapeutice bazate pe interferența reconsolidării memoriei de evitare motivată de frică ar putea ajuta pacienții cu PTSD să recontextualizeze amintirile intruzive și să facă față anxietății (Schwabe și colab., 2014; Dunbar și Taylor, 2017). Cu toate acestea, poate pentru că frica condiționată a fost mult timp asociată cu întărirea răspunsurilor de evitare motivate de frică (Mowrer și Lamoreaux, 1946; Miller, 1948), majoritatea studiilor privind relevanța reconsolidării pentru tratamentul tulburărilor legate de stres au fost efectuate folosind paradigme de învățare care condiționează frica (Johansen și colab., 2011; Reichelt și Lee, 2013). Cu toate acestea, există diferențe neuroanatomice și neurochimice importante între condiționarea fricii și procesarea memoriei de evitare motivată de frică (Wilensky și colab., 2000; Tinsley și colab., 2004; Alberini, 2005) și mai multe rapoarte au disociat în mod clar evitarea indusă de frică de expresia fricii condiționate (Riccio și Silvestri, 1973; Overmier și Brackbill, 1977; Mineka, 1979). De fapt, există puține informații despre condițiile comportamentale care constrâng reconsolidarea evitării induse de frică și proprietățile fiziologice care disting acest proces de alte fenomene care depind de reactivarea memoriei.

Faceți clic pe Cistanche tubulosa dozaj pentru memorie

În special, rolul hipocampului, care este bine documentat în reconsolidarea memoriei care condiționează frica (de Oliveira Alvares și colab., 2008; Besnard și colab., 2013; Ishikawa și colab., 2016), rămâne evaziv pentru cazul evitării. iar unele investigații, inclusiv ale noastre, nu au reușit să găsească dovezi că sinteza proteinelor hipocampice de novo este necesară pentru restabilizarea memoriei de evitare indusă de frică după reactivare (Taubenfeld și colab., 2001; Cammarota și colab., 2004; Power et al. , 2006; Arguello et al., 2013). O posibilă explicație pentru aceste rezultate negative este că memoria de evitare nu suferă niciodată reconsolidare, ceea ce este foarte puțin probabil deoarece s-a raportat că administrarea sistemică de blocanți ai sintezei proteinelor după recuperarea memoriei de evitare indusă de frică cauzează amnezie (Taubenfeld și colab., 2001). O altă posibilitate este ca reactivarea să inducă reconsolidarea memoriei de evitare, dar hipocampul nu joacă niciun rol în acest proces, ceea ce pare de asemenea neplauzibil deoarece hipocampul este esențial, nu numai pentru consolidarea, regăsirea și stingerea răspunsului de evitare indus de frică (Bernabeu). et al., 1995; Cammarota et al., 2005; Bonini et al., 2006), dar și pentru reconsolidarea memoriei de evitare a extincției (Radiske et al., 2015). Această ultimă observație sugerează o a treia ipoteză, pe care am investigat-o în acest studiu, că hipocampul este angajat în reconsolidarea memoriei de evitare motivată de frică numai atunci când reactivarea are ca rezultat predicții contradictorii cu privire la posibilele rezultate ale răspunsului de evitare.

Modificările activității oscilatorii hipocampului sunt legate de procesarea memoriei (Lisman, 2005). În special, interacțiunile teta-gamma crescute sunt asociate cu regăsirea memoriei (Gruber și colab., 2004; Montgomery și Buzsaki, 2007), iar aceste oscilații servesc la calcularea semnalelor de incertitudine (Garrido și colab., 2015) și pentru a distinge între corecte și incorecte. răspunsurile (Sederberg și colab., 2007), toate acestea au fost legate de un anumit aspect al reconsolidării memoriei în diferite preparate (Fernandez și colab., 2016).

Prin urmare, am postulat, de asemenea, că competiția de urme la începutul reconsolidării îmbunătățește cuplarea theta-gamma în hipocamp. Pentru a testa aceste ipoteze, am folosit paradigma de evitare a inhibiției step-down (SD-IA), o sarcină de învățare dependentă de hipocampus cu o singură încercare, potrivită pentru a studia modificările dependente de timp asociate cu recuperarea evitării învățate la șobolani.

Materiale și metode

Subiecte. Pentru experimente am folosit 3-șobolani Wistar masculi naivi în vârstă de {00 cu o greutate de 300 – 350 g. Animalele au fost găzduite în grupuri de cinci și menținute pe un ciclu lumină/întuneric de 12:12 h (lumini aprinse la 6:00 AM) la 23 de grade cu acces ad libitum la hrană și apă. Am efectuat experimentele în timpul ciclului luminii. Animalele au fost antrenate și testate o singură dată. Toate procedurile au urmat Ghidul Institutului Național de Sănătate pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator și au fost aprobate de comitetul de etică instituțional local (Comissa˜o de Etica no Uso de Animais, CEUA). Experimentele s-au desfășurat în orb față de starea de tratament a animalelor.

Implanturi cu matrice de canule și multielectrozi. Am implantat animale cu ghidaje din oțel inoxidabil de calibre {{{0}}îndreptate către regiunea CA1 a hipocampului dorsal (coordonate stereotaxice, în milimetri: anteroposterior, 4,2; anterolateral, 3.0; dorsoventral, 3 .0). Șase animale au fost implantate cronic cu rețele de electrozi cu canale 16-în hipocampul dorsal stâng (coordonate stereotaxice, în milimetri: anteroposterior, 3,6; anterolateral, 2,4; dorsoventral, 3,6 mm) și două șuruburi epidurale localizate în osul parietal ca sol. electrozi. Rețelele de electrozi au fost realizate din microfire de tungsten, acoperite cu PFA, de 50 m, poziționate într-o configurație 28, cu o distanță de 250 m între electrozii adiacenți. Implanturile au fost efectuate sub anestezie cu ketamina (80 mg/kg)/xilazină (10 mg/kg) și, imediat după operație, animalele au primit o singură doză subcutanată de meloxicam (0,2 mg/kg) ca analgezic. După operație, șobolanii cu implanturi de electrozi au fost adăpostiți individual. Procedurile comportamentale au început la 7-10 zile după operație.

Proiectare experimentală și analiză statistică. Înainte de antrenament în SD-IA (a se vedea mai jos), șobolanii au fost supuși uneia dintre cele trei proceduri diferite, după cum urmează. Animalele martor au fost manipulate timp de 5 min/zi timp de 5 zile (grupul de control). Animalelor de grup în câmp deschis (OF) li s-a permis să exploreze o arenă OF de 60 * 6{{3{0}} de 60 cm gri deschis timp de 5 min/zi timp de 5 zile. Animalele din grupul de cutie de antrenament (TB) au fost puse pe platforma SD-IRA TB și au fost lăsate să exploreze aparatul în mod liber timp de 5 minute/zi timp de 5 zile. La o zi sau la 28 de zile după încheierea acestor proceduri, șobolanii au fost antrenați în sarcina SD-IA. Aparatul SD-IA era o cutie de plexiglas de 50 25 25 cm cu o platformă de 5-cm înălțime, 8-lățime și 25-cm lungime la capătul stâng al unei serii de bare de bronz care alcătuia podeaua cutiei. Pentru antrenament (o singură sesiune efectuată între 8:00 AM și 11:00 AM), animalele au fost plasate pe platformă cu fața în colțul din stânga spate al aparatului SD-IRA. Când au coborât și și-au pus cele patru labe pe grilă, au primit un șoc de picior amestecat de 0,8 mA (antrenament puternic) sau 0,4 mA (antrenament slab) timp de 2 secunde și au fost imediat înapoiați în cușca lor de acasă. Pentru a reactiva urma memoriei de evitare, la 24 de ore după antrenamentul SD-IA, animalele au fost plasate din nou pe platforma TB timp de 40 de secunde. În timpul acestor 40 de secunde, șobolanii au explorat platforma evitând să coboare de pe ea. Retenția a fost evaluată folosind grupuri independente de animale la 3 ore, 1 zi sau 14 zile după reactivarea memoriei SD-IA. Pentru a face acest lucru, animalele au fost plasate pe platforma SD-IA TB și a fost măsurată latența de a renunța la aceasta. Această sesiune s-a terminat când animalul a coborât pe grilă sau după 500 de secunde. Nu s-a dat niciun șoc pentru picior. Din cauza plafonului de 500 s impus latenței sesiunii de test de retenție și a faptului că nu există un test ANOVA multifactorial validat pentru variabile neparametrice, datele sunt exprimate ca mediane (intervaluri interquartile) și analizate prin testul Mann–Whitney U cu două cozi sau Kruskal–. Testul Wallis urmat de comparațiile post-hoc ale lui Dunn, când este cazul. Datele din sesiunile de preexpunere și antrenament (fără plafon impus) sunt exprimate ca SEM mediu și au fost analizate folosind ANOVA urmată de testul de comparații multiple al lui Bonferroni. Semnificația a fost stabilită la p 0,05. Analizele datelor au fost efectuate folosind software-ul GraphPad Prism 6 (RRID: SCR_002798).

Electrofiziologie in vivo. Semnalele neurofiziologice au fost dobândite continuu folosind sistemul Cerebus Neural Signal Processor (Black rock Microsystems). Datele au fost amplificate, filtrate la frecvențe de tăiere de 0,3 și 150 Hz, eșantionate la 1000 Hz și analizate offline în MATLAB (RRID: SCR_001622) folosind rutine încorporate și personalizate ( Caseta de instrumente pentru procesarea semnalului). Stratul de celule piramidale CA1 a fost identificat prin coordonate stereotaxice și parametri electrofiziologici standard, cum ar fi puterea maximă theta la fisura hipocampală și inversarea de fază a activității theta în stratul radiatum (Brankack și colab., 1993; Bragin și colab., 1995). Am folosit metoda periodogramei Welch (ferestre Hamming de 5 s, suprapunere de 75 la sută) pentru calcularea spectrelor de putere. Raportul de putere indică puterea pe unitatea de frecvență normalizată de putere în timpul perioadei de referință (primele 40 de secunde de înregistrare stabilă în cușca de înregistrare). Potențialele de câmp de bază au fost dobândite în cușca de înregistrare cu 1 oră înainte de reactivarea memoriei. Puterea benzii de teta, gamma lentă și gamma rapidă a fost definită ca puterea medie în intervalul de frecvență de 5–10, 35–55 și, respectiv, 55–100 Hz. Pentru analiza de cuplare a frecvenței încrucișate, amplitudinile gamma lente și rapide și fazele theta de-a lungul înregistrării au fost calculate din transformarea Hilbert a versiunilor filtrate ale fiecărei benzi de frecvență. Fazele Theta au fost împărțite în 18 intervale de 20 de grade. Amplitudinea medie a benzilor gamma a fost calculată pentru fiecare bin de fază teta și normalizată prin suma valorilor amplitudinii pe toate binurile. Puterea de modulație între benzile de frecvență a fost exprimată prin indicele de modulație (MI), care indică distanța Kullback-Leiber dintre distribuția uniformă și funcția de probabilitate derivată din amplitudinea medie pe distribuția de fază (Tort et al., 2010). Hărțile de co-modulație au fost obținute prin exprimarea MI a mai multor perechi de benzi de frecvență (lățimi de bandă de 4 Hz, trepte de 1 Hz pentru frecvențele de fază; lățimi de bandă de 10 Hz, pași de 5 Hz pentru frecvențe de amplitudine) într-un diagramă pseudocolor bidimensional (Tort și colab., 2010) . IM mediu a fost obținut prin medierea valorilor MI corespunzătoare în regiunile (5–10 Hz) (35–55 Hz) sau (5–10 Hz) (55–100 Hz) ale hărților de co-modulație. MI-urile au fost calculate din electrozi unici utilizând înregistrări LFP contigue de 40-s-lung din sesiunea de reactivare. Au fost identificate evenimente cu amplitudine gamma lentă și rapidă și a fost determinată faza theta asociată. Aceste evenimente au fost definite ca intervale de timp în care puterea gamma a depășit cu 2 SD puterea lor medie în timp, ca în Colgin și colab. (2009). Pentru a evita analiza evenimentelor gamma artefactuale, nu am luat în considerare intervalele de timp cu putere 6 SD în calcule. Evenimentele separate de 100 ms au fost îmbinate și considerate ca un singur eveniment. S-a extras faza Theta la momentele corespunzătoare maximului fiecărui eveniment gamma și s-a calculat media circulară, obținându-se o valoare monofază asociată cu apariția unei amplitudini gamma ridicate. Camerele video digitale fixate deasupra aparatului SD-IA și cuștile de înregistrare au fost folosite pentru urmărirea poziției animalului. Datele video au fost achiziționate la 30 de cadre/s și analizate folosind sistemul TopScan (CleverSys). Datele sunt exprimate ca medie SEM și au fost analizate utilizând testul t Student nepereche sau testul t cu un eșantion cu media teoretică 1. Amplasarea electrodului a fost verificată post mortem. Șobolanii au fost anesteziați profund și perfuzați intracardic mai întâi cu soluție salină, pH 7,2 și apoi cu 4% paraformaldehidă, pH 7,2. Creierele au fost îndepărtate, lăsate în zaharoză 30% timp de 48 de ore și tăiate coronal (secțiuni de 50 m). Secțiunile relevante au fost selectate și colorate cu violet de cresil pentru a confirma locația electrodului. experimente, 1 l de 4 procente de albastru de metilen a fost infuzat așa cum este descris mai sus și extinderea colorantului 30 min după aceea a fost luată ca o indicație a difuziei vehiculului/medicamentului injectat anterior. Doar datele de la animale cu implanturi de canule corecte (96 la sută) au fost incluse în analizele statistice.

Rezultate

Expunerea repetată neîntărită înainte de antrenament la aparatul de antrenament determină participarea hipocampului la consolidarea memoriei de evitare

Pentru a determina efectul învățării anterioare asupra reconsolidării memoriei de evitare motivată de frică, au fost tratați șobolani masculi Wistar (3 luni; 300 –35{0 g) (grupul de control) sau permis să exploreze liber fie o arenă OF (grup OF) fie SD-IA TB (grup TB) timp de 5 minute o dată pe zi timp de 5 zile. Douăzeci și patru de ore mai târziu, animalele au fost antrenate în SD-IA (0,8 mA/2 s șoc de picior) și 1 zi după aceea au fost supuse unei sesiuni de reactivare a memoriei neîntărite de 40-s lungă. Imediat după aceea, șobolanii au primit injecții bilaterale cu vehicul (VEH; 0,9% soluție salină), blocantul transcripției genice AMA (45 ng/parte) sau inhibitorul sintezei proteinelor ANI (160 g). /side) în regiunea CA1 a hipocampului dorsal. Animalele de control și OF au prezentat o retenție normală de memorie SD-IA în timpul unei sesiuni de testare efectuată la 24 de ore după reactivare, indiferent de tratament. Animalele TB care au primit VEH au prezentat, de asemenea, retenție normală, dar cele cărora li sa administrat AMA sau ANI au fost amnezice (Fig. 1B; grupul de control: H 0.8501, p 0.6537; Grupul OF: H 0,1925, p 0,9082; grupul TB: H 12,23, p 0,0022, VEH vs AMA p 0,05, VEH vs ANI p 0,01 în comparațiile multiple ale lui Dunn după testul Kruskal-Wallis).

Administrarea intra-CA1 de AMA și ANI după reactivare a provocat, de asemenea, amnezie la animalele TB antrenate în SD-IA folosind un șoc slab la nivelul piciorului (0.4 mA/2 s; Fig. 1C; grupul de control: H {{7} },2679, p 0,8747; grupa TB: H 14,96, p 0.0{006, VEH vs AMA p 0,05, VEH vs ANI p 0,001 in comparațiile multiple ale lui Dunn după testul Kruskal–Wallis).

În acord cu ideea că învățarea prealabilă a informațiilor contradictorii nonaversive este o condiție necesară pentru implicarea hipocampului în reconsolidarea memoriei de evitare, amnezia cauzată de AMA și ANI a durat cel puțin 14 zile (Fig. 1D; H 15.43, p { {4}}.0004, VEH vs AMA p 0.001, VEH vs ANI p 0,05 in comparații multiple ale lui Dunn după testul Kruskal-Wallis) și nu a fost observată când AMA și ANI au fost injectate la 6 ore după (Fig. 1E; H 2.376, p 0.3049) sau în absența reactivării memoriei (Fig. 1F; H 2.282, p 0.3196) ), când am testat animalele pentru retenție la 3 ore în loc de 24 de ore după reactivare (Fig. 1G; H 1.959, p 0.3754), sau când am supus animalele la o singură sesiune de preexpunere la TB (Fig. 1H; H 1.478, p. 0,4776).

Preexpunerea repetată la TB a scăzut latența de reducere la antrenament, dar nu a afectat puterea sau persistența memoriei SD-IA (Fig. 2A, stânga: F(2,47) 26.46, p 0.0 01 efect de preexpunere; t(47) 2,144, p 0.{05 pentru grupul de control vs grup OF; t(47) 7,1{{30}} 6, p 0.0{01 pentru grupul de control față de grupul TB; t(47) 4,994, p 0.001 pentru grupul OF față de grupul TB în Bonferroni test de comparații multiple după ANOVA unidirecțional; Fig. 2A, dreapta, ziua 1: H 0,4478, p 0,7994; ziua 14: H 0,2072, p 0,9016). Mai mult decât atât, reactivarea neîntărită nu a afectat puterea răspunsului de evitare învățat, indiferent de intensitatea șocului piciorului la antrenament (Fig. 2B, C; U 24,50, p 0,9999, grup fără RA vs grup RA pentru antrenament puternic și U 20,00, p 0,5594, grup fără RA vs grup RA, pentru antrenament slab).

Exprimarea factorului de transcripție Zif268 este un marker selectiv de reconsolidare a hipocampului (Lee și colab., 2004), iar activarea farmacologică a semnalizării receptorului adrenergic îmbunătățește reconsolidarea memoriei fricii (dar vezi și Muravieva și Alberini, 201{0; De˛biec și colab., 2{011). La animalele TBC, dar nu la animalele de control, infuzia intra-CA1 de oligodeoxinucleotide antisens Zif268 (2 nmol/lateral) cu 90 min înainte de reactivarea memoriei a provocat amnezie 24 de ore mai târziu (Fig. 3A; grupul de control: U 49,5{) {55}}, p 0,9999, MSO vs ASO; grup TB: U 7,50, p 0.00{07, MSO vs. ASO în testul Mann–Whitney), în timp ce administrarea intraperitoneală a agonistului receptorului adrenergic ISO (5 mg/kg) imediat după reactivare a încetinit degradarea memoriei (Fig. 3B; U 15.{{80}}{{ 89}}, p 0.0{{{1{00}}73, VEH vs ISO în testul Mann–Whitney). Mai mult, administrarea de AMA și ANI după reactivarea memoriei SD-IA nu a afectat retenția la animalele care au primit antagonistul NMDAr AP5 (5 g/parte) în CA1 dorsal după fiecare sesiune de preexpunere (Fig. 4A, stânga: F(4,196) 5,472, p 0,0003 pentru efectul tratamentului; F(1,49) 15,81, p 0,0002 pentru efectul sesiunii; F(4,196) 5,248, p 0,0005 pentru interacțiune; sesiune 4-AP5: t(245) 4,038, p. 0,038, p. sesiune 4-VEH; sesiune 5-AP5:t(245) 4,179, p 0,001 vs sesiune 5-VEH în testul de comparații multiple al lui Bonferroni după ANOVA în două sensuri; Fig. 4A, dreapta: VEH după preexpunere repetată: H 12,96, p 0,0015, VEH vs AMAp 0,01, VEH vs ANI p 0,05; AP5 după preexpunere repetată: H 2,046, p 0,3595 în comparațiile multiple ale lui Dunn după Kruskal sau-Wallis după ultima perioadă de timp sesiunea de preexpunere și sesiunea de antrenament a fost crescută de la 1 la 28 d. Cu toate acestea, reexpunerea la SD-IA TB, dar nu la o arenă OF, la 27 de zile după ultima sesiune de preexpunere a restabilit efectul amnezic al AMA și ANI (Fig. 4C stânga: grup manipulat: H 0,07045, p 0,9654; grup OF: H 3,214, p 0,2005; grup reexpus: H 19,20, p 0,0001, VEH vs AMAp 0,001, VEH vs ANI p 0,001 în comparațiile multiple ale lui Dunn după testul Kruskal-Wallis)

Evitarea reconsolidării memoriei crește cuplarea teta-gamma a hipocampului

Reconsolidarea memoriei a fost caracterizată pe scară largă la nivel farmacologic și molecular (Alberini, 2005; Tronson și Taylor, 2007; Haubrich și Nader, 2016). Lipsesc însă analizele electrofiziologice ale acestui proces, ceea ce a împiedicat până acum descrierea semnăturilor electrofiziologice de reconsolidare definite.

În hipocamp, oscilațiile potențialului de câmp local (LFP) în banda theta (5–10 Hz) sunt asociate cu detectarea de contingență (Nokia și Wikgren, 201{0), în timp ce oscilațiile lente (35–55 Hz) și gamma rapide (55–100 Hz) sunt implicate în transferul de informații din și către alte zone ale creierului (Fries, 20 09). Gama lentă își are originea în CA3 și se propagă la stratul radiatum CA1 prin colateralele Schaffer, în timp ce activitatea gamma rapidă pare să fie generată în principal în cortexul entorinal medial și se propagă în stratul lacuno-molecular, deși adevărata origine și natura acestei activități oscilatorii rămân. să fie pe deplin elucidat (Csicsvari și colab., 2003; Colgin și colab., 2009; Zemankovics și colab., 2{{1 06}}13; Laszto´czi și Klausberger, 2014, 2016). Oscilațiile gamma lente și rapide pot fi înregistrate și din stratul piramidal CA1 (Butler și colab., 2016), unde cuplarea lor la theta oglindește integrarea informațiilor noi cu cele preluate din depozitele de memorie pe termen lung în timpul învățării (Fell și Axmacher, 2011; Yaffe et al., 2014). Pentru a determina dacă activitatea LFP hipocampală indusă de reactivare diferă între animalele care tocmai au preluat răspunsul de evitare (grupul de control) și animalele care au reconsolidat și acel răspuns (grupul TB), am înregistrat LFP-uri în stratul dorsal de celule piramidale CA1 și am analizat modificările oscilatorii. model în timpul reactivării memoriei SD-IA prin măsurarea puterii relative a benzilor theta și gamma. Am constatat că amplitudinea oscilațiilor gamma lente a crescut atât în ​​grupul de control, cât și în grupul TB în timpul reactivării (Fig. 5C; grupul de control: t(5) 2,605, p 0,0480; grup TB: t(5) 5,182, p 0,0035 în{{35 }}test t eșantion cu medie teoretică 1; grupul de control vs grup TB: t(10) 1,858, p 0,0928 în testul t nepereche), în acord cu rapoartele care sugerează că gamma lentă este implicată în recuperarea memoriei (Colgin, 2015) . Animalele TB, dar nu animalele de control, au prezentat, de asemenea, o creștere a puterii teta și gamma rapidă (Fig. 5C; grupul TB: t(5) 8,754, p 0,0003 pentru banda theta; t(5) 3,601, p 0,0155 pentru banda gamma rapidă în 1-testul t eșantion cu media teoretică 1; grupul de control vs grupul TB: t(10) 2,524, p 0,0302 pentru banda theta; t(10) 2,527, p 0,0300 pentru banda gamma rapidă în testul t nepereche ). Folosind MI (Canolty et al., 2006; Tort et al., 2010), am constatat că amplitudinile gamma lente și rapide au fost cuplate la teta în timpul reactivării memoriei SD-IA și că această modulație a fost mai puternică la animalele TB decât la animalele martor. (Fig. 5F; grupul de control față de grupul TB: t(10) 3,639, p 0,0045 pentru gamma lentă theta; t (10) 3,963, p 0,0027 pentru gamma rapid theta în testul t nepereche). Pentru a investiga dacă această diferență în puterea de cuplare reflectă într-adevăr un procesor de memorie activ a fost pur și simplu rezultatul identificării fazei îmbunătățite datorită puterii theta crescute la animalele TB (Canolty și colab., 2006; Tort și colab., 2008), am împărțit răspunsurile LFP. înregistrate în timpul sesiunii de reactivare SD-IA de 40-s-long în intervale de 1-s-lung și puterea teta egalizată între animalele de control și TB (Fig. 5G, stânga: grupul de control vs grupul TB: t( 10) 0,1640, p 0,8730 în testul t neîmperecheat) pentru a recalcula MI doar luând în considerare epocile cu valorile puterii theta peste sau sub percentila 50, respectiv. Am descoperit că, chiar și în aceste condiții stricte, MI a fost mai mare la TB decât la animalele de control (Fig. 5G, dreapta: grupul de control vs grupul TB: t(10) 3.006, p 0.0132 pentru theta-slow gamma; t(10) 5,409, p 0,0003 pentru gama theta-rapidă în testul t nepereche).

Analiza distribuției gamma normalizate a amplitudinii pe fazele theta a arătat că la animalele TB, dar nu și la animalele de control, puterea maximă a componentelor gamma lente și rapide a avut loc în apropierea vârfului ciclului theta în timpul reactivării memoriei (Fig. 5H, stânga). De asemenea, am determinat distribuția fazei teta a evenimentelor gamma lente și rapide, definite ca perioade în care puterea subbenzii de frecvență gamma selectată a depășit 2 SD puterea medie și am constatat că la animalele cu tuberculoză, evenimentele gamma lente și rapide au avut loc la diferite faze ale ciclul theta, cu episoade gamma lente concentrate pe porțiunea ascendente târzie și evenimente gamma rapide în faza descendentă timpurie a undei theta (Fig. 5H, dreapta: 347,18 grade 5,33 pentru evenimente gamma lente și 36,34 grade 13.{{15} }3 pentru evenimente gamma rapide, deviația unghiulară medie a fazei; F(2,10) 7,11, p 0,048 în testul eșantion pereche Hotelling pentru medii unghiulare egale; distribuție neuniformă a fazelor p 0,001 în Rayleigh test; 0 grad definit ca vârful ciclului teta).

Modulația diferențială a benzilor gamma lente și rapide observată la animalele cu tuberculoză în timpul reactivării memoriei a fost independentă de numărul de evenimente gamma (Fig. 5I; evenimente gamma lente: t(10) 2.194, p 0 0,0529, grup de control vs grup TB; evenimente gamma rapide: t(10) 1,470, p 0,1724, grup de control vs grup TB; test t nepereche).

Discuţie

Învățarea anterioară nonaversivă este o condiție limită pentru consolidarea memoriei de evitare

Reconsolidarea nu este o consecință necesară a reactivării memoriei, dar există condiții experimentale care constrâng acest proces. Câteva dintre aceste condiții limită au fost deja descrise, deși au existat rapoarte contradictorii despre fiecare dintre ele, ceea ce nu este surprinzător, având în vedere numărul de variabile comportamentale și interacțiuni fiziologice care pot afecta reactivarea și recuperarea memoriei (Nader și Hardt, 2009). Cu toate acestea, constatarea că inhibarea sintezei proteinelor din hipocamp după reactivarea evitării fricii nu are ca rezultat amnezie persistentă a fost remarcabil de consistentă de-a lungul timpului (Taubenfeld et al., 2001; Cammarota et al., 2004; Power et al., 2006; Arguello). et al., 2013), susținând ideea că hipocampul nu este implicat în reconsolidarea memoriei de evitare motivată de frică. Contrazicând acest punct de vedere, experimentele noastre demonstrează că hipocampul participă într-adevăr la reconsolidarea memoriei de evitare, dar numai atunci când animalele au fost preexpuse în mod repetat la mediul de antrenament înainte de a dobândi urmă de memorie de evitare. Această afirmație se bazează pe rezultate care arată că administrarea intra-CA1 de AMA sau ANI imediat după reactivare a provocat amnezie dependentă de timp pentru memoria SD-IA la animalele preexpuse (grupul TB), dar nu la șobolanii de control nepreexpuși (grupul de control) sau la șobolanii pre-expuse. -expus la o arenă OF fără legătură cu SD-IA TB (grupul OF). Mai mult, efectul amnezic al AMA și ANI nu a avut loc atunci când retenția a fost evaluată la 3 ore după reactivare și a fost imitată prin blocarea expresiei markerului de reconsolidare Zif268 în hipocamp. Este improbabil ca inhibiția latentă să explice rezultatele noastre, deoarece s-a raportat în mod repetat că pre-expunerea la contextul de antrenament crește mai degrabă decât scade puterea memoriei temerilor (Pisano et al., 2012), ceea ce, la rândul său, ar trebui să facă memoria rezistentă la reconsolidare. (Suzuki și colab., 2004; Wang și colab., 2009). În orice caz, preexpunerea la aparatul SD-IA nu a modificat puterea sau persistența memoriei SD-IA, iar efectul AMA și ANI asupra reconsolidării a fost independent de puterea răspunsului de evitare, care împreună cu faptul că preexpunerea repetată a transformat urma în susceptibilă în loc de rezistentă la manipulările hipocampului, ne permite, de asemenea, să renunțăm la orice influență posibilă a unui efect de facilitare a pre-expunere similar cu cel descris pentru formarea memoriei de condiționare a fricii contextuale (Fanselow, 1990; Barrientos și colab., 2002).

Hipocampul susține schema asociativă care organizează cunoștințele dobândite anterior și calculează semnalele de nepotrivire (Vinogradova, 2001; Lisman și Grace, 2005; Schiller et al., 2015). Prin urmare, s-a propus ca hipocampul să fie angajat în mod specific în reconsolidarea memoriei atunci când reactivarea are loc concomitent cu detectarea noutății sau a erorilor de predicție (Morris și colab., 2006; Rossato și colab., 2007; Fernandez și colab., 2016). Cu toate acestea, în experimentele noastre, nici animalele de control, nici animalele TB nu au făcut vreo eroare sau nu au învățat informații noi în timpul sesiunii de reactivare, dar, fără îndoială, au avut așteptări diferite cu privire la posibilele rezultate ale acestei sesiuni. Pentru animalele de control, singura consecință previzibilă a coborârii de pe platforma sigură în timpul reactivării a fost un șoc al piciorului, în timp ce, pentru șobolanii TB, consecințele acestei acțiuni nu au fost previzibile fără ambiguitate. Prin urmare, este tentant să speculăm că ceea ce declanșează implicarea hipocampului în reconsolidarea memoriei de evitare motivată de frică nu este discrepanța dintre fapte și previziuni sau percepția de noutate, ci mai degrabă incertitudinea cu privire la efectele secundare ale evitării generate de comparație. între concurenţa pentru reprezentări contradictorii.

Activitatea oscilatoare în hipocamp și reconsolidarea memoriei de evitare. Oscilațiile hipocampale theta sunt legate de regăsirea informațiilor relevante ale alegerii în timpul luării deciziilor (Womelsdorf și colab., 2010) și reactivarea coordonată a diferitelor intrări crescând acuratețea comparațiilor (Vinogradova, 2001). Înregistrările noastre electrofiziologice au arătat că puterea CA1 theta a crescut la animalele TB, dar nu și la animalele de control, în timpul reactivării memoriei, sugerând că activitatea theta hipocampală poate reflecta calcularea informațiilor conflictuale la începutul reconsolidării. S-a sugerat că frecvențele gamma lente promovează recuperarea memoriei, în timp ce ritmurile gamma rapide facilitează codificarea și recodificarea informațiilor contextuale curente (Colgin, 2016). În acord cu aceste rapoarte, am constatat că atât animalele de control, cât și animalele TB au prezentat o activitate gamma lentă crescută, în timp ce numai animalele TB au prezentat modificări în banda gamma rapidă în timpul reactivării memoriei. În amigdală, puterea gamma rapidă este asociată cu semnalele de siguranță și se știe că exprimarea stărilor aversive și de siguranță implică interacțiunea sincronizată a acestei structuri cu hipocampul (Stujenske et al., 2014). Apoi, o explicație alternativă pentru descoperirile noastre este că creșterea activității gama rapidă a hipocampului observată la animalele TB reflectă reactivarea reprezentării nonaversive învățate în timpul preexpunerii repetate la aparatul de antrenament.

Interacțiunile theta-gamma sunt asociate cu plasticitatea sinaptică, recuperarea memoriei și comunicarea între regiunile creierului (Lisman, 2005; Canolty și Knight, 2010; Jutras și Buffalo, 2010; Lesting și colab., 2011). Am descoperit că faza theta modulează puternic amplitudinea benzilor gamma lente și rapide în timpul reactivării memoriei la TB, dar nu la animalele de control, ceea ce sugerează că puterea acestui cuplare de frecvență încrucișată în hipocamp este o corelație electrofiziologică a reconsolidării memoriei. Deși au fost raportate variații dependente de viteză ale activității LFP hipocampale (Whishaw și Vanderwolf, 1973; Montgomery și colab., 2009; Newman și colab., 2013), este puțin probabil ca diferențele de activitate motorie să poată explica rezultatele noastre, deoarece ambele control iar animalele TB au rămas în platforma TB într-o stare de mișcare minimă (viteză medie 1 cm/s) în timpul sesiunii de reactivare.

Concluzii și posibile implicații

Intervențiile clinice menite să atenueze amintirea persistentă a experiențelor traumatice se pot baza, nu numai pe perturbarea reconsolidării memoriei de evitare, ci și pe îmbunătățirea dispariției memoriei de evitare (Vervliet et al., 2013; Schwabe et al., 2014). Extincția este procesul prin care probabilitatea de emitere a unui răspuns învățat scade la reactivarea repetată neîntărită și implică formarea unei memorie inhibitoare care ajunge să concureze cu urma originală. Reconsolidarea și extincția sunt procese care se exclud reciproc (Merlo et al., 2014) și s-a sugerat că dacă recuperarea are ca rezultat învățarea extincției sau reconsolidarea memoriei depinde de condițiile de limită care predomină în timpul sesiunii de reactivare. Cu toate acestea, deși extincția și reconsolidarea sunt exclusive una de cealaltă, urma de memorie inhibitorie indusă de învățarea extincției este susceptibilă de reconsolidare (Rossato et al., 2010). De exemplu, memoria de extincție SD-IA suferă o reconsolidare dependentă de sinteza proteinelor în hipocamp la reactivare, iar manipularea acesteia poate fie recupera răspunsul de evitare, fie poate îmbunătăți urma memoriei de extincție (Radiske și colab., 2015; Rosas-Vidal și colab., 2015). Aceste constatări, împreună cu rezultatele prezentate în acest studiu, sugerează cu tărie că hipocampul este angajat în reconsolidarea memoriei atunci când semnalele conflictuale sunt detectate în timpul sesiunii de reactivare și că reprezentarea mnemonică care controlează de fapt comportamentul animalului în acea sesiune este cea care devine vulnerabil la interferența farmacologică, așa cum sugerează teoria dominanței urmelor (Eisenberg et al., 2003). În acest cadru, propunem ca terapiile bazate pe interferența reconsolidării memoriei să fie preferate pentru a trata traumele și fobiile asociate cu contexte familiare, în timp ce intervențiile bazate pe facilitarea dispariției ar trebui să fie prescripția de alegere atunci când evenimentele traumatice provin din medii necunoscute. . În sfârșit, rezultatele noastre sugerează, de asemenea, că analizele de cuplare fază-amplitudine din semnalele EEG înregistrate în timpul psihoterapiilor bazate pe reconsolidare ar putea fi utile pentru a verifica apariția reală a acestui proces și pentru a prezice eficacitatea tratamentului.