Funktionel dissociation langs den rostrocaudale akse af japansk vagtel Hippocampus del 1

Abstrakt

Pattedyrets hippocampus (Hp) kan adskilles funktionelt langs dets septotemporalaxis, med involvering af den dorsale hippocampus (dHp) i rumlig hukommelse og den ventrale hippocampus (vHp) i stressreaktioner og følelsesmæssig adfærd.

Den septotemporale akse er en vigtig struktur i den menneskelige hjerne, som styrer kroppens hørelse, sprog, hukommelse og andre funktioner. Hukommelse er en af ​​den menneskelige hjernes vigtige evner og er tæt forbundet med vores liv. Så hvad er forholdet mellem den septotemporale akse og hukommelsen?

Forskning viser, at den septotemporale akse spiller en meget vigtig rolle i hukommelsesprocessen. I processen med hukommelsesdannelse er den septotemporale akse ansvarlig for behandling og lagring af information såsom lyde, ord og billeder. Når vi forsøger at huske noget information, lagrer neuroner i den septotemporale akse hurtigt informationen i hjernen. Derudover er den septotemporale akse også relateret til følelser og følelser, hvilket kan hjælpe os med bedre at lagre og hente perceptuelle og følelsesmæssige minder.

Derudover degenererer den septotemporale akse gradvist efterhånden som mennesker bliver ældre, hvilket også fører til et fald i hukommelsen. Der er dog flere måder, hvorpå vi kan beskytte den septotemporale akse og forbedre hukommelsen. For eksempel: dyrke mere motion, vedligeholde gode sovevaner og regelmæssig arbejds- og hviletid, bevare en glad attitude, udvikle læsevaner, engagere sig i flere tænke- og mentale øvelser mv.

Kort sagt er der et uadskilleligt forhold mellem den septotemporale akse og hukommelsen. At forstå dette forhold kan bedre beskytte vores hjerner, forbedre vores hukommelse og leve lykkeligere, sundere liv. Det kan ses, at vi skal forbedre vores hukommelse. Cistanche deserticola kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche deserticola er et traditionelt kinesisk medicinsk materiale med mange unikke effekter, hvoraf den ene er at forbedre hukommelsen. Effektiviteten af ​​hakket kød kommer fra de forskellige aktive ingredienser, det indeholder, herunder syre, polysaccharider, flavonoider osv. Disse ingredienser kan fremme hjernens sundhed på flere måder.

Klik på Kend termhukommelse, hvordan du forbedrer

I denne undersøgelse undersøger vi sammenlignelig funktionel segregation i foreslåede homologer i fuglehjernen. Ved hjælp af japansk vagtel (Coturnix Japonica) rapporterer vi, at bilaterale læsioner af den rostrale hippocampus (rHp) producerer robuste underskud i rumlig Y-labyrint-diskrimination (YMD) test mens du sparer ydeevne under kontekstuel frygtkonditionering (CFC), sammenlignelig med resultater fra læsioner til homologe regioner hos pattedyr.

I modsætning hertil kunne kaudale hippocampus (cHp) læsioner ikke producere underskud i hverken CFC eller YMD, hvilket tyder på, at i modsætning til pattedyr kan både cHpan og rHp af fugle understøtte følelsesmæssig adfærd. Disse observationer demonstrerer funktionel segregation langs den rostrocaudale akse af fugle-Hp, der delvist er sammenlignelig med forskelle set langs pattedyrets hippocampale septotemporale akse.

Introduktion

Hippocampus (Hp) er en struktur, der er afgørende for mange former for hukommelse og rumlig navigation på tværs af flere arter. I betragtning af de mange beregninger, som denne struktur skal udføre for at tjene disse komplekse kognitive funktioner, er det ikke overraskende, at Hp ikke er en enhedsstruktur, men i stedet er adskilt i flere funktionelt adskilte underregioner.

En vigtig funktionel skelnen er langs den dorsoventrale akse, også kaldet den septotemporale eller "lange" akse. Beviser for funktionelle forskelle langs denne akse er blevet bemærket siden de tidligste undersøgelser, der undersøgte adfærdsvirkningerne af Hp-læsioner [1-3], og talrige undersøgelser har bekræftet og udvidet disse observationer (gennemgået i [4]). Mens præcisionen af ​​de funktionelle domæner inden for Hp forbliver et emne for debat [4-6], er der konsensus om, at den dorsale Hp (dHp), for eksempel, er kritisk for rumlig hukommelse i små miljøer [7, 8], mens ventral region (vHp) er mere kritisk for følelsesmæssig adfærd og stressresponser, herunder kontekstuel frygt [9-12].

En måde at betragte denne dissociation på er som en forskel i opløsning. Læsioner af dHp forringer alvorligt udførelsen af ​​opgaver, der kræver højopløsnings erindring af de præcise rumlige placeringer af belønninger eller objekter, såsom at finde agnede arme i en radial armlabyrint [13-15] eller placeringen af ​​en skjult platform i en vandlabyrint [7, 8], eller genkende og nærme sig et objekt, der er i en ny rumlig placering [16]. I modsætning hertil påvirker læsioner til vHp ikke denne adfærd. I modsætning hertil er opgaver, der kræver parring af en begivenhed med en kontekst i generelle termer, såsom kontekstuel frygtkonditionering (CFC), påvirket af præ-træningslæsioner til vHp [17, 18] og ikke dHp [19-21].

Fugle-Hp er en foreslået homolog af pattedyr-Hp af adskillige årsager, herunder ligheder i udvikling, tilslutning og neurotransmittere, og på grund af dens rolle i rumlig kognition (se [22-25] for gennemgang). I lighed med funktionelle gradienter observeret langs den dorsoventrale akse hos pattedyr, foreslår flere undersøgelser en sammenlignelig funktionel gradient langs den rostrocaudale akse af aviær Hp. Studier af tilslutning [26], genekspression[27, 28] og stedcellekarakteristika [29] tyder alle på ligheder mellem den rostrale pol af fugle-Hp (rHp) og dorsale pol af pattedyr-Hp (se [30] for gennemgang ). Det, der forbliver ukendt, er, om den kaudale pol af den aviære Hp (cHp) funktionelt er sammenlignelig med den ventrale pol af den pattedyrs Hp, og i givet fald, om der er en funktionel dissociation mellem de rostrale og caudale poler.

For at imødegå dette gennemgik grupper af japanske vagtler (Coturnix Japonica) selektive læsioner til enten den rostrale eller kaudale pol af Hp. Forsøgspersoner blev derefter testet ved hjælp af en spatial Y-Maze discrimination (YMD) opgave, såvel som CFC, da disse typer information er kendt for at beskatte polerne af pattedyrets Hp forskelligt.

Materialer og metoder

Emner

Syvogtyve voksne hun japanske vagtler (Spring Creek Quail Farms, Saint Ann's, ON), i en alder på ca. 3 måneder, blev brugt i dette eksperiment. Plastbenbånd blev anbragt på hver vagtel ved ankomsten til identifikation. Vagtler blev gruppeopstaldet med et minimum på 400 cm2 gulvareal pr. fugl i holdestier, der målte 213 cm x 305 cm med en lyscyklus på 12:12 og holdt ved 20-25˚C og 45-75% luftfugtighed. Sengetøj bestod af Teklad Aspen sengetøj med Teklad Tek-fresh leveret som redemateriale.

Dyr havde ad-lib adgang til vand Mazuri eksotiske vildt fuglestarter og Mazuri Game fugleopdrætter. Der blev leveret huder i form af væltede plastopbevaringsbeholdere med udskårne indgange og malerrullebakker fyldt med sand til sandbadning. Før adfærdstestning blev alle dyr håndteret 15 min/dag i mindst 7 dage. Alle procedurer blev godkendt af dyreplejeudvalget på Wilfrid Laurier University i henhold til retningslinjerne fra det canadiske råd for dyrepleje.

Kirurgi

Alle operationer blev udført før nogen adfærdstest. Hver læsionsgruppe bestod af 9 forsøgspersoner (9 rHp, 9 cHp, 9 Sham). Kirurgiske procedurer blev modificeret i forhold til dem, der er skitseret af Damphousse og kolleger [31]. Vagtel blev bedøvet med isofluran ved hjælp af en SomnoSuiteanesthesia-maskine (Kent Scientific, Torrington, CT) og anbragt i et stereotaksisk instrument (Kopf Instruments, Tujunga, CA).

Når hovedet var sikret ved hjælp af ørebøjler og en næsekegle, blev fjer fjernet, og området blev klargjort ved hjælp af et antibakterielt rensemiddel (Phenrex1), 70 % isopropylalkohol og klorhexidingluconatopløsning (Baxedin1). Efter subkutan injektion af lidocain og epinephrin (Bimeda, Cambridge, ON) langs kraniets midterlinje blev der lavet et midtlinjesnit, hovedbunden blev trukket tilbage, og en kraniotomi blev lavet over læsionsstedet. Hp blev fjernet ved aspiration i henhold til koordinater bestemt ved hjælp af et offentliggjort vagtelhjerneatlas [32].

Koordinater for læsioner blev bestemt i forhold til hvor den parieto-occipitale sutur skærer midtlinjen. For rHp-læsioner var aspirationerne 1 mm til 5 mm foran bregma, 1,5 mm på hver side af midterlinjen og 3 mm dybe (fig. 1). Læsioner til cHp var 1 mm anterior for bregma, 3 mm posterior, 1,5 mm på hver side af midterlinjen og 3 mm dybe (fig. 2). Kraniotomier for falske dyr blev udført ved koordinaterne for rHp-læsioner.

Kraniotomier blev pakket med en hæmostatisk svamp, forseglet med knoglevoks, og huden blev syet. Efter at være kommet sig på en varmepude og genvundet mobilitet, blev vagtler anbragt i individuelle hængende duebure i et separat opvågningsrum for at komme sig i 1 uge, mens de undergik antibiotika- og smertestillende behandling. Vagtel forblev i disse bure i resten af ​​eksperimentet.

Eksperimenter beskrevet her blev kørt på 2 separate partier vagtel. Inden for hver batch af vagtler blev alle dyr testet samme dag i en randomiseret rækkefølge mindst 2 timer efter påbegyndelsen af ​​lyscyklussen. Før hver dag af eksperimentet begyndte, blev forsøgspersonerne fjernet fra deres bure i opvågningsrummet og anbragt i individuelle skoæskebure på et stativ uden mad, men med ad-lib adgang til vand. Et ligklæde dækkede hvert bur, og forsøgspersoner blev efterladt uforstyrret i 1 time. Forsøgspersonerne blev transporteret individuelt i deres overdækkede bure til testlokalet.

I det første parti blev fugle testet i YMD umiddelbart efter den en-uges restitutionsperiode (dvs. på post-kirurgisk dag 8). Efter de 4 dage med YMD (dvs. post-kirurgiske dage 8 til 11), blev vagtler derefter testet i CFC, hvilket fandt sted på én dag (dvs. dag 12), efterfulgt af en fjerntest den følgende dag (dag 13). I det andet parti vagtler blev træningsrækkefølgen omvendt, således at CFC blev trænet først. I begge partier blev vagtler bedøvet, og deres hjerner blev indsamlet på post-kirurgisk dag 14.

Kontekstuel frygtkonditionering (CFC)

Dette eksperiment bestod af eksponering for to visuelt adskilte arenaer i to forskellige rum indeholdende unikke lokale og distale signaler, omtalt som kontekst A og kontekst B (se fig. 2A). Kontekst A bestod af en cirkulær 90 cm diameter arena med 45 cm høje vægge konstrueret af hvide bølgede plastfolier, med et gulv af samme materiale dækket af slagterpapir. Kontekst B bestod af en firkantet arena med 90 cm sider og 45 cm høje vægge konstrueret af malet krydsfiner, med gulvbelægning af sort hårcelle acrylonitril-butadien-styren (ABS). Opførsel blev overvåget ved hjælp af et overhead-webcam, og sporing blev udført i realtid ved hjælp af ANY-labyrint (Stoelting, Wood Dale, IL).

CFC-proceduren bestod af fire faser: tilvænning, træning, test og fjerntest. Inden hver dag af eksperimentet begyndte, blev forsøgspersonerne fjernet fra deres bure i opvågningsrummet og anbragt i individuelle skoæskebure på et stativ uden mad, men med reklame. -lib adgang til vand. Et ligklæde dækkede hvert bur, og forsøgspersoner blev efterladt uforstyrret i 1 time. Forsøgspersonerne blev transporteret individuelt i deres overdækkede bure til testlokalet. Tilvænning, træning og test fandt alle sted på den samme eksperimentelle dag.

Under tilvænning blev emnet placeret i kontekst A og fik lov til at udforske frit i 5 min. Forsøgspersonen blev straks fjernet, og den samme procedure blev fulgt i kontekst B med et 1 minuts forsøgsinterval (ITI). Emnet blev derefter placeret tilbage i et overdækket skoæskebur og efterladt uforstyrret i 15 minutter. Under træningen blev forsøgspersonen igen udsat for Context A i 5 min, en 1 min ITI, og blev derefter placeret i Context B. Efter 3 min i Context B blev der afgivet en auditiv stimulus (1000 Hz, 95 dB) i 3 sek. efterfulgt af 2 minutters udforskning. Konteksten, hvori stimulus blev præsenteret, var modvægtet på tværs af emner.

Emnet blev derefter igen placeret tilbage i det overdækkede skoæskebur og efterladt uforstyrret i 15 minutter. Under testen matchede procedurerne dem i tilvænning med 5 minutter i kontekst A efterfulgt af 5 minutter i kontekst B. Efter hver fase blev arenaen tørret af med 70 % ethanol for at eliminere eventuelle dufttegn. Den følgende dag fik forsøgspersonerne en fjerntest. Under fjerntesten matchede procedurerne igen dem, der blev fulgt under tilvænning med 5 min. Context A, en 1 min. ITI og 5 min. i Context B.

Vagtler kan betragtes som frysende, når de udviser en karakteristisk krøjestilling med a) total fleksion af benene og kroppen i kontakt med gulvet eller b) delvis fleksion af benene, den brede adskillelse mellem fødder/ben og brystregionen i tæt kontakt med en af ​​væggene, med vidt åbne øjne og fremskyndet vejrtrækning. En sådan kropsholdning, der er forbundet med fraværet af anden observerbar adfærd, er gentagne gange blevet brugt til at karakterisere fryseadfærd hos duer [33-36].

Y-labyrint diskrimination (YMD)

YMD-protokollen, der bruges her, blev tilpasset fra en tidligere publikation, der testede japansk vagtel[37]. Kort fortalt målte Y-labyrintarme 50 x 17 x 45 cm (L x B x H) og blev konstrueret af klar akryl, hvilket gjorde det muligt for personer let at se distinkte visuelle tegn på alle fire vægge i rummet. Firkantede stangstyrenkanaler med aftagelige uigennemsigtige akryl-guillotinedøre blev installeret i de to udforskningsarme. Gulvet var konstrueret af sort hårcelle acrylonitril-butadien-styren (ABS) og dækket med træspåner. Opførsel blev overvåget ved hjælp af et overhead webcam, og sporing blev udført ved hjælp af ANY-labyrint (Stoelting, Wood Dale, IL).

Vagtel gennemgik tre på hinanden følgende dage med 10-minutter tilvænningssessioner, hvor de havde adgang til alle labyrintens arme. Under prøveforsøget fik fuglene 5 minutters udforskning med den ene arm af labyrinten spærret af en guillotinedør. Fuglene blev derefter fjernet i 1 minut, hvorefter døren blev fjernet, og sengetøjet i labyrinten blev udskiftet for at fjerne lysende signaler. Fuglene blev derefter returneret til labyrinten for en 5-minuts valgprøve, hvor begge arme var åbne. Hvilken arm, der blev blokeret under prøveforsøget, blev udlignet på tværs af forsøgspersoner. Bemærk, at i denne spontane genkendelseshukommelsesopgave gives der ingen belønning i temamaze.

For more information:1950477648nn@gmail.com