Noradrenerg aktivering af den basolaterale amygdala opretholder Hippocampus-afhængig nøjagtighed af fjernhukommelse
Mar 14, 2022
Kontakt: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com
Følelsesmæssig forbedring af hukommelsen ved hjælp af noradrenerge mekanismer er velbeskrevet, men de langsigtede konsekvenser af en sådan forbedring er dårligt forstået. Over tid menes hukommelsesspor at gennemgå en neural reorganisering, det vil sige en systemkonsolidering, hvorunder de, i det mindste part, overføres fra hippocampus til neokortikale netværk. Denne overførsel er ledsaget af et fald i episodisk detaljering. Her undersøgte vi, om administrering af noradrenalin (NE) i den basolaterale amygdala efter træning på en hæmmende undgåelsesdiskriminationsopgave, omfattende to forskellige træningskontekster, ændrer systemkonsolideringsdynamikken for at opretholde episodisk-lignende nøjagtighed og hippocampus-afhængighed af følelsesmæssig hukommelse. Ved en 2-retentionstest skelnede både saltvands- og NE-behandlede rotter nøjagtigt den træningskontekst, hvori de havde modtaget fodchok, Hippocampus inaktivering med musd-mol før retentionstest afbrød diskrimination af chokkonteksten i begge behandlingsgrupper Ved 28 dage viste saltvandsbehandlede rotter hippocampus-uafhængig genfinding og mangel på diskrimination. I modsætning hertil fortsatte NE-behandlede rotter med at vise nøjagtig hukommelse af chok-kontekst associationen. Hippocampus-inaktivering ved denne fjernretentionstest blokerede episodisk-lignende nøjagtighed og inducerede generel hukommelsessvækkelse. Disse resultater tyder på, at NE-behandlingen ændrede systemkonsolideringsdynamikken ved at opretholde hippocampus involvering i hukommelsen. Dette skift i systemkonsolidering var parallelt med tidsreguleret DNA-methylering og transkriptionelle ændringer af hukommelsesrelaterede gener, nemlig Reln og Pkwy, i hippocampus og neocortex. Resultaterne giver beviser, der tyder på, at konsolidering af følelsesmæssige erindringer ved hjælp af noradrenerge mekanismer ændrer systemkonsolideringsdynamikken og som en konsekvens påvirker opretholdelsen af langsigtet episodisk-lignende nøjagtighed af hukommelsen.
Forbedre hukommelsen: cistanche
Følelsesmæssigt ophidsende oplevelser er godt bevaret i hukommelsen Fmo2) Ud over deres øgede styrke er følelsesmæssigt forstærkede erindringer også ofte karakteriseret ved øget livlighed og den subjektive følelse af at huske (3,4). Både dyre- og menneskeforskning indikerer, at noradrenerg aktivering af den basolaterale amygdala (BLA) forbedrer hukommelsen om følelsesmæssigt ophidsende oplevelser ved at regulere neural plasticitet og informationslagringsprocesser i andre hjerneregioner (5-12). Et flertal af undersøgelser, der undersøger virkningerne af noradrenerg aktivering af BLA i hukommelsen, har fokuseret på episodiske (deklarative) eller kontekstuelle opgaver, der involverer hippocampus' funktion (13-17). BLA sender omfattende projektioner til hippocampus (18) og har stor indflydelse på hippocampus funktion(19-21).
Der er omfattende evidens for, at hukommelsesforbedringen induceret af BLA-aktivering ved administrering af noradrenalin (NE) eller følelsesmæssig ophidselse under eller kort efter indlæring involverer hippocampus-aktivering (20, 22-24). Denne aktivering kan øge styrken af episodisk-lignende eller kontekstspecifikke minder (22.25). muliggør en mere tydelig adskillelse af hukommelsesspor for individuelle elementer eller lignende datasæt(26. 27).
Dermed. det er efterhånden veletableret, at noradrenerg aktivering af BLA øger den indledende dannelse af hippocampus-afhængige minder. En forståelse af, hvordan nor-adrenerg aktivering efter kodning påvirker den senere specificitet eller nøjagtighed af den forbedrede episodisk-lignende hukommelse, er dog stadig uhåndgribelig. Over tid menes hukommelsesspor at gennemgå en neural reorganisering. benævnt systemkonsolidering, hvorunder de i det mindste delvist overføres fra hippocampus til neokortikale netværk(28-32). Denne tidsmæssige skift i hukommelsesrepræsentation er forbundet med en transformation i hukommelsens kvalitet(30.33). Hentning af fjernhukommelser er hovedsageligt afhængig af semantiske eller kernelignende repræsentationer i ekstrahippocampale strukturer, for eksempel den anteriore cingulate cortex (ACC). som sandsynligvis vil opretholde kerneinformation, men få kontekstuelle detaljer (29,30,33). Sådanne dynamiske skift af neurale repræsentationer i systemkonsolidering og den medfølgende ændring i hukommelsens natur understøttes af tids- og hjerneregionspecifikke epigenetiske modifikationer (34, 35). De underliggende molekylære mekanismer, såsom DNA-methylering, for eksempel ekspressionsdæmpning ved kovalente modifikationer af DNA, tilvejebringer veje til selvforstærkende transkriptionelle vekslinger drevet af miljøsignaler. Tidligere fund har vist, at sådanne epigenetiske ændringer af hukommelsesrelaterede gener spiller en afgørende rolle i både dannelsen og vedligeholdelsen af hukommelsen(35-37). For eksempel. lavere methyleringsniveauer af reelin(Reln) og øgede methyleringsniveauer af proteinphosphatase 1 (Pp1) i hippocampus førte til vellykket hukommelsesretention 1 d senere (36), hvorimod kortikal ekspression af proteinkinase M zeta (PKM). den N-trunkerede form af proteinkinase C zeta er nødvendig for at opretholde langtidshukommelsen(37). Men om dynamikken i systemkonsolidering og tidsafhængig ændring i hukommelsens specificitet er aktivt reguleret af miljøforhold. såsom følelsesmæssig ophidselse status. har ikke. endnu undersøgt.
De nuværende eksperimenter undersøgte, i rotter, om borax-energiaktivering af BLA efter træning på en episodisk diskriminationsopgave påvirker systemkonsolideringsdynamik og tilhørende epigenetiske og transkriptionelle ændringer for at opretholde episodisk-lignende nøjagtighed og hippocampus-afhængighed af fjernhukommelse. Sådanne NE-inducerede ændringer i systemkonsolidering m: repræsenterer en kritisk mekanisme, der ligger til grund for den langsigtede livlighed: af følelsesmæssige erindringer(3,4).
Forbedre hukommelsen: cistanche
Resultater
Noradrenerg aktivering af BLA Posttraining opretholder nøjagtigheden af fjernhukommelsen. Vi undersøgte først effekten af eftertræning af NE-infusioner i BLA på den episodisk-lignende nøjagtighed af nyere og fjernhukommelse. Sprague-Dawley-hanrotter blev trænet i en modificeret version af den hæmmende undgåelsesopgave, kaldet den hæmmende undgåelsesdiskrimineringsopgave (38), hvor de udforskede to kontekstuelt adskilte hæmmende undgåelsesapparater inden for et 2-min. interval, men der blev afgivet fodchok. kun i sidstnævnte sammenhæng (fig. LA). NE（1.0 ug i 0.2 μL) eller saltvand blev mikroinfunderet bilateralt i BLA umiddelbart efter træningssessionen. Enten 2 d(recent) eller 28 d (fjern) senere blev retentionsforsinkelser testet i de to træningskontekster (dvs. "chokboks" og "nonshock"-boks) samt i en "ny" boks for at vurdere, om rotter diskriminerede nøjagtigt træningssammenhængen, hvor de havde fået fodchok.
Vi bestemte først effekten af NE-infusioner efter træning på hukommelsesnøjagtighed ved en 2-d retentionstest. To-vejs ANOVA for retentionsforsinkelser i de tre testmiljøer indikerede signifikant NE(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="">
Dernæst undersøgte vi, i separate grupper af rotter, effekten af post-træning NE-infusioner på hukommelsesnøjagtighed ved en 28-d retentionstest. To-vejs ANOVA for retentionsforsinkelser afslørede ingen NE-effekt(FL=0.16; P= 0.69), men en signifikant konteksteffekt (F2 =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="">
Noradrenerg aktivering af BLA Posttraining opretholder Hippocampus afhængighed af fjernhukommelse. Vi undersøgte derefter, om den nøjagtige episodisk-lignende fjernhukommelse, der vises af de NE-behandlede rotter, fortsætter med at stole på hippocampus. Til dette blev NE eller saltvand indgivet i BLA umiddelbart efter træning som ovenfor, og hippocampus involvering i ekspressionen af hukommelsen blev bestemt ved inaktivering af den dorsale hippocampus med den GABAerge receptoragonist muscimol (0.5 ug) i 0,5 μL）20 minutter før retentionstest (39).
Efter 2 dage afslørede tre-vejs ANOVA for retentionsforsinkelser signifikante NE(Fi9= 6.37;P= 0.002) og muscimol effekter (Fi procent=12.33;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="">
Ved 28 dage viste tre-vejs ANOVA for retentionsforsinkelser signifikant NE（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="">
Noradrenerg aktivering af BLA Posttraining inducerer tids- og vævsspecifikke transkriptomiske ændringer. Vores resultater indikerer, at posttraining BLA-aktivering fremmer forlænget nøjagtighed af episodisk-lignende hukommelse gennem en hippocampus
afhængig mekanisme. Denne ændring i konsolideringsmekanisme kunne understøttes af vedvarende ændringer på molekylært niveau, det vil sige modificeret genekspression. Derfor målte vi transkriptionelle ændringer i hippocampus (dentate gyrus-området) og ACC, hjernestrukturer, der tidligere var forbundet med henholdsvis tidlige og sene faser af hukommelseskonsolidering (29,30). Til dette trænede og testede vi en anden kohorte af rotter på den samme opgave (fig. 3E). For at få et bredt billede af tids- og vævsspecifikke ændringer. vi brugte først gensætberigelsesanalyse (GSEA) og fokuserede på et hukommelsesassocieret gensæt (MGS:122 gener: se SI-metoder). Disse gener blev tidligere rapporteret som værende differentielt udtrykt i gnaverhjernen efter træning på en episodisk-lignende hukommelsesopgave (tilpasset fra ref. 40: Tabel S1). Post-training NE administration i BLA var forbundet med en tidsafhængig differentiel ekspression af MGS i hippocampus (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=""><>
Tidligere undersøgelser relaterede Rebn til tidlige stadier af plasticitet i hippocampus (36) og Pknt til langtidshukommelsesvedligeholdelse i cortex (37). Derfor fokuserede vores analyse på andet niveau på ekspressionen af disse to gener i en farmakologisk og tids- og vævsspecifik kontekst. Vi undersøgte først Reln og Pkng ekspressionsmønstre separat for NE- og saltvandsbehandlede dyr (Fi S3), efterfulgt af at undersøge de specifikke NE-inducerede ændringer i ekspressionsdynamikken af disse gener, efter at have taget højde for saltvandseffekter (fig. 3). I hippocampus af dyr, der modtog NE. Reelt udtryk var stabilt opreguleret ved både 2 og 28 d (fig. S3A), i modsætning til en kun initial opregulering på 2-d tidspunktet i saltvandsbehandlede dyr (fig. S3C). Efter at have fratrukket saltvandseffekter var NE-behandling forbundet med en nedregulering af Reln-ekspression i hippocampus ved 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 og Fig. S4A: efter subtraktion af saltvandseffekter), hovedsagelig på grund af lignende udtryksdynamik i både NE- og saltvandsgrupperne (Fig. S3 B og D). I ACC. Reel ekspression i både NE- og saltvandsbehandlede dyr blev nedreguleret ved 28 dage sammenlignet med 2 dage (fig. S3A og C). Mens PKmK var tidsafhængig opreguleret i dyr, der kun modtog saltvand (fig. S3B og D). Efter at have fratrukket saltvandseffekter var NE-behandling forbundet med en opregulering af både PkonL- og Reln-ekspression i ACC ved 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 og Fig. S4B). Disse tids- og vævsspecifikke ekspressionsdynamikker er i overensstemmelse med vores adfærdsobservationer af en ændret systemkonsolidering i NE-behandlede rotter, præget af en vedvarende hippocampus-afhængighed.
Noradrenerg aktivering af BLA Posttraining inducerer tids- og vævsspecifikke DNA-methyleringsændringer i Reln- og Pkmt-genpromotorer.
DNA-methylering er kritisk for hukommelsesdannelse (36) samt for hukommelsesvedligeholdelse (34.35). Derfor undersøgte vi derefter, om ændringerne i genekspression induceret af NE-aktiveringen kunne drives af epigenetiske mekanismer. nemlig DNA-methylering. Faktisk afslørede mRNA-målinger af DNA-methyltransferaser (Dnmts), en familie af enzymer, der katalyserer DNA-methylering (36). i hippocampus 30 minutter efter træning afslørede opreguleret ekspression af de novo Dmt3a i NE-behandlede rotter (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="">
For at undersøge, om DNA-methylering kunne associeres med de tids- og vævsspecifikke ekspressionsændringer af hukommelsesassocierede gener, målte vi desuden DNA-methylering af Reln- og Pkny-promotorerne på de seneste og fjerntliggende tidspunkter [gennemsnit på tværs af CpG'er i relevant promotor regioner:chr4:9.346.306 til 9.346.547 for Reln(35) og chr5:172.751.942 til 172.752.163 for PkomL(41): Fig. 3 G og H Yderligere undersøgte vi tidsmæssige ændringer i Dmmt3a-udtryk. I hippocampus viste Rebi-promotor-DNA-methylering modsat tidsafhængig dynamik i NE- og saltvandsbehandlede rotter (Fig, S5A og C). Efter at have trukket saltvandseffekter fra. NE-behandling var forbundet med hypermethylering af Reln-promotoren i hippocampus ved 2 dage, men en hypomethylering ved 28 d (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="">
Forbedre hukommelsen: cistanche
Diskussion
Vores resultater indikerer, at NE-administration i BLA efter inhiberende undgåelsesdiskriminationstræning opretholdt langsigtet hippocampus-afhængig nøjagtighed af hukommelsen. Disse effekter var forbundet med tidsreguleret DNA-methylering og transkriptionelle ændringer af hukommelsesrelaterede gener, nemlig Reln og Pknt, i hippocampus og neocortex. Sådanne NE-inducerede ændringer i systemkonsolideringsdynamikken kan repræsentere en kritisk mekanisme, der ligger til grund for den langsigtede livlighed af følelsesmæssige erindringer (3. 4).
Årtiers forskning har givet overbevisende beviser for, at følelsesmæssig ophidselse eller korte perioder med stress efter kodning letter efterfølgende hukommelsesydelse(2.12). Beviser tyder på, at BLA ved emotionel ophidselse eller noradrenerg aktivering modulerer informationsoverførsel og neurale plasticitetsmekanismer i forskellige hukommelseskredsløb for at forbedre konsolideringen af forskellige typer træningsoplevelser(10,12,42,43). I overensstemmelse med dyredataene, resultater fra menneskelige undersøgelser bekræftede nøglerollen af noradrenerg ophidselse i følelsesmæssig hukommelsesforbedring (13, 44). Resultaterne af humane neuroimaging-studier indikerede yderligere, at ophidselse-induceret aktivering af amygdala øger hukommelsesrelateret hippocampus aktivitet (16,17,20,22,45). De nuværende resultater giver bevis for, at en sådan noradrenerg aktivering efter træning også påvirker den senere styrke og nøjagtighed af hukommelsen: NE-administration i BLA umiddelbart efter inhiberende undgåelse af diskriminationsindlæring bevarede styrken såvel som den langsigtede episodisk-lignende specificitet af hukommelsen. I øvrigt. resultaterne med rotter, der fik post-træning NE-infusioner i BLA såvel som hippocampus inaktivering med muscimol under retentionstest, afslørede, at denne episodisk-lignende specificitet var hippocampus-afhængig på både nyere og fjerne tidspunkter. Disse resultater tyder stærkt på, at noradrenerg aktivering af BLA kan ændre den tidsafhængige overførsel af hukommelsessporet fra hippocampus til neokortikale områder, og derved også forhindre transformationen af de detaljerede, meget specifikke erindringer til mere semantiske, hoved-lignende minder.
Ifølge standardmodellen for systemkonsolidering er erindringer i første omgang afhængige af hippocampus og lagres efterfølgende i deres oprindelige form i andre hjerneområder (28). Resultaterne af flere undersøgelser tyder på, at systemkonsolidering kan være en mere dynamisk proces, der involverer en transformation af hukommelsens natur, herunder et fald i hukommelsesspecificitet (30). I det omfang episodiske eller kontekstspecifikke erindringer bevares, vil de kan fortsætte med at kræve hippocampus. Vores resultater indikerer, at saltvandskontrolrotter oprindeligt viste nøjagtig episodisk-lignende hukommelse af sammenhængen mellem fodchok og træningskonteksten, men ved 28-d retentionstesten var de ude af stand til at skelne chokkonteksten. I overensstemmelse med systemkonsolideringsteorien indikerede resultaterne af hippocampus-inaktivering under retentionstest, at diskrimination på det seneste tidspunkt afhænger af hippocampus, men at udtrykket af generaliseret hukommelse på det fjerne tidspunkt ikke længere kræver hippocampus. Vores resultater tyder endvidere på, at hippocampus ikke ser ud til at spille nogen afgørende rolle i at huske den afersive oplevelse eller træningssammenhænge i sig selv. Hippocampus-inaktivering bevarede også den indledende NE-inducerede hukommelsesforbedring på trods af en mangel på episodisk-lignende nøjagtighed. Da noradrenerg aktivering er kendt for at aktivere store neurale netværk (46), er det sandsynligt, at NE-administrationen i BLA kan have forbedret den indledende konsolidering af forskellige aspekter af den erhvervede information samtidigt i flere hjerneregioner (8). Vi var især interesserede i at bestemme, om den nøjagtige langtidshukommelse hos NE-behandlede rotter fortsat afhænger af hippocampus. Beviserne indikerer, at det gør; hippocampus inaktivering af disse rotter ved 28-d retentionstesten blokerede ekspressionen af episodisk-lignende nøjagtighed af hukommelsen. Men ret uventet resulterede hippocampus inaktivering af NE-behandlede rotter ved denne fjernretentionstest, forskellig fra den nylige retentionstest, også i en generel svækkelse af hukommelsen. Disse resultater indikerer således, at BLA-aktivering ved post-træning NE-infusioner inducerer langvarige nøjagtige og stærke minder, der engagerer hippocampus i længere perioder. Noradrenerg stimulation kort efter indlæring kan ikke blot bremse, men endda vende transformationen af hukommelsen og opretholde hippocampus-afhængighed, hvilket muliggør langsigtet nøjagtig hukommelse.
Denne ændrede systemkonsolidering var parallelt med dynamiske ændringer i DNA-methylering og ekspression af hukommelsesassocierede gener. Det er meget sandsynligt, at de komplekse ændringer i systemkonsolidering afhænger af flere molekylære mekanismer. For eksempel blev gener som Map2 og Grin1 også differentielt reguleret af NE-behandlingen over tid på en vævsspecifik måde (tabel S1), hvilket understøtter en rolle for BLA i at påvirke hippocampus neurogenese i den følelsesmæssige forbedring af episodisk hukommelse (47) . Ikke desto mindre identificerede vi her Reln og Pknt som de vigtigste markører. Den tidsmæssige ekspression af disse gener i de to anatomiske regioner, tidligere rapporteret som regioner vigtige for specifik og tidsafhængig understøttelse af hukommelsen (29,35), blev også ændret, hvilket afspejlede skiftet i hukommelseskonsolidering. Den første markør. Rel. er involveret i processer med neuronal migration og positionering i den udviklende hjerne(48). øger synaptisk plasticitet ved at regulere langsigtet potensering (49) og understøtter dannelsen af nye synapser (50). Desuden er det blevet rapporteret, at Reln-ekspression i hippocampus er aktivt, men forbigående, opreguleret for at lette lagringen af nye minder, men vender tilbage til basale niveauer 24 timer efter frygtkonditionering(36). I den nuværende undersøgelse udviste saltvandsbehandlede kontrolrotter en indledende opregulering af Reln-ekspression i hippocampus ved 2 dage, efterfulgt af en nedregulering til basale niveauer ved 28 dage, i overensstemmelse med systemkonsolideringsteorien. I modsætning. NE-behandling af BLA efter træning vendte aktivt denne nedregulering af Reln-ekspression i hippocampus på 28-d tidspunktet, hvilket afspejlede de observerede adfærdsændringer og understøttede en øget involvering af hippocampus i langtidshukommelsesvedligeholdelse . Ydermere afskaffede den noradrenerge aktivering også de tidsafhængige ekspressionsændringer af Redln i ACC fundet i kontroldyr, hvilket muligvis understøttede en formindsket rolle af cortex i langtidshukommelsesvedligeholdelse efter NE-behandling.
Den anden hovedmarkør, Pkwy, er blevet forbundet med opretholdelsen af langtidshukommelsen i cortex (37,51). PKMt er et uafhængigt katalytisk domæne af proteinkinase C i fuld længde.
Z og er konstitutivt og vedvarende aktiv. uden behov for en anden budbringer(41). Aktivering af denne kinase øger handelen med AMPAR'er (-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolpropionsyrereceptorer) i den postsynaptiske membran og påvirker plasticiteten gennem modulering af langtidspotentiering i sen fase. (52,53). Shema et al. (54) rapporterede, at hæmningen af PKM i hjernebarken ophæver langtidshukommelsen. Dette er i overensstemmelse med systemkonsolideringsteorien og peger på en cortex-associeret mekanisme for fjernhukommelsesvedligeholdelse. Andre resultater tyder imidlertid på, at PKMt er ret uundværlig, og at andre kinaser også kan spille en rolle (55,56). I den nuværende undersøgelse udviste saltvandsbehandlede kontrolrotter en tidsafhængig opregulering af Pkmry i ACC, hvilket understøtter en stigende rolle af kortikal PKMty i langsigtet hukommelsesvedligeholdelse. I modsætning hertil afskaffede NE-behandling denne tidsafhængige kortikale opregulering af PknL udløst af læringserfaringen, hvilket yderligere understøttede en ændret systemkonsolidering og den formindskede rolle af cortex i den langsigtede vedligeholdelse af hukommelsessporet.
Disse resultater giver således bevis for, at noradrenerg aktivering af BLA efter træning øger styrke og langsigtet episodisk-lignende specificitet af hukommelse induceret af vedvarende hippo-campus-afhængighed. Påfaldende nok forblev fjernhukommelsen hippocampus-afhængig selv 4 uger efter træning, hvilket tyder på et skift i systemkonsolideringsdynamikken. Dette skift blev sandsynligvis understøttet af epigenetisk drevne transkriptionelle ændringer af hukommelsesrelaterede gener i både hippocampus og neocortex.
Forbedre hukommelsen: cistanche-ekstrakt
Metoder
Emner. Sprague-Dawley-hanrotter (Chares River) blev holdt individuelt i et temperaturkontrolleret 22 graders vivariumrum (kl. 07.00 til 19.00 lys tændt). Træning og test blev udført under lyscyklussen mellem 1000 og 1500 timer. Alle eksperimentelle procedurer var i overensstemmelse med EU-direktiv 2010/63/EU og godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee ved Radboud University, Nijmegen, Holland.
Inhiberende undgåelsesdiskriminationsopgave. Rotter blev oprindeligt anbragt i startrummet af non-shock-boksen og kunne udforske apparatet i 2 0 s uden at der blev afgivet fodchok (fig. 1A). Efter en forsinkelse på 2 minutter blev de anbragt i startrummet af et kontekstuelt anderledes inhiberende undgåelsesapparat (shok box). Da rotten var trådt ind i det mørke rum, blev skydedøren doseret, og et enkelt uundgåeligt fodchok (0,60 mA: 1s) blev leveret. På retentionstesten. enten 2 eller 28 dage efter træning blev de testet, i randomiseret rækkefølge, i begge træningssammenhænge såvel som i en ny sammenhæng (38) SI Metode
Vævsopsamling, Homogenisering og Nukleinsyreekstraktion. Hjernevæv, der indeholdt hippocampus eller ACC, blev skåret i 350-μum-tykke koronale skiver. Bilaterale slag fra det dentate gyrus område af hippocampus [ante-roposterior(AP):-2.64 til-3.86mm] og ACC(AP: plus 3.{{8) }} til plus 1,92 mm) blev opsamlet fra tre på hinanden følgende skiver til i alt seks udstansninger. Til transkriptomisk og methylomisk analyse samlede vi individuelle dyrevævsstanser. Parallel DNA- og RNA-isolering blev udført under anvendelse af en kaotrop lyseringsprotokol (SY-metode).
Transkriptomisk analyse. Genomomspændende ekspressionsændringer blev målt med rottegenet 2.0 ST Array(Affymetrix 902124) ved at bruge standardprotokoller (57)(Si-metoden).
Gensætberigelsesanalyse. Først luftede vi et hukommelsesassocieret gensæt sammensat af 122 gener, der tidligere var impliceret i hukommelsen (S Methods). GSEA blev udført ved at bruge en standardvægtet Kolmogorov-Smirnov-statistik. Endelig testede vi individuelle gener fra MGS på tværs af betydelige sammenligninger og anvendte Bonferroni-korrektion for at tage højde for flere test (S-metoder).
Kvantitativ PCR, eftertrænings-DNA-methyltransferase-ekspressionsmålinger samt validering af ekspressionsændringer fra transkriptomisk analyse blev udført ved kvantitativ PCR. Alle reaktioner blev udført i tre eksemplarer (S/ Metoder).
Pyrosequencing analyse. DNA-methylering af de tidligere rapporterede relevante promotorregioner af rotte Ren [chr49.346.306 til 9346.547;RGSC6.0m6 (35); Fig. 3G] og PkmL[chr5:172.751.942 til 172.752.163; RGSC(Rat Genome Sequencing CorsortiumVRattus norveqicus)6.0rn6(41);Fig.3H]-gener blev kvantificeret ved direkte bisulfit-pyrosequencing (58). Alle reaktioner blev udført i firdobbelt (Sl-metoder).
Statistikker. Inhiberende undgåelse retention latenser blev analyseret med to- eller tre-vejs ANOVA'er med retention latenser i de forskellige test kontekster som gentagne mål. Post-sammenligninger brugte uparrede og parrede t-tests. Til transkriptom- og DNA-methyleringsanalyse analyserede vi tre biologiske replikater dannet ved at samle vævsslag fra 6 til 1 0uafhængige dyr for hver vævs-/behandlingskombination. Søjlediagrammer viser log fold change (FC) forskelle i ekspression og methylering mellem sammenlignede grupper. Afd. mRNA-niveauer blev analyseret med uparrede t-tests. For alle sammenligninger blev P < 0,05="" accepteret="" som="" statistisk="" signifikant.="" hvis="" ikke="" andet="" er="" angivet,="" blev="" bonferroni-korrektion="" anvendt="" for="" at="" tage="" højde="" for="" flere="">
Forbedre hukommelsen: cistanche supplement
Reference
1. McGaugh JL (2003) Memory and Emotion: The Making of Lasting Memories (Columbia Univ Press, New York).
2. McGaugh JL (2013) At lave varige minder: At huske det betydningsfulde. Proc Natl Acad Sci USA 110:10402-10407.
3. Talarico JM, Rubin DC (2003) Tillid, ikke konsistens, karakteriserer flashbulbs-hukommelser. Psychol Sci 14:455-461.
4. Sharot T, Delgado MR, Phelps EA (2004) Hvordan følelser forstærker følelsen af at huske. Nat Neurosci 7:1376-1380.
5. Izquierdo I, et al. (1992) Neurotransmitterreceptorer involveret i post-træning hukommelsesbehandling af amygdala, mediale septum og hippocampus hos rotten. Behav Neural Biol 58:16-26.
6. McGaugh JL (2006) Gør milde øjeblikke mindeværdige: Tilføj lidt ophidselse. Trends Cogn Sci 10:345–347.
7. Hurlemann R, et al. (2010) Human amygdala-reaktivitet formindskes af den -nor adrenerge antagonist propranolol. Psychol Med 40:1839–1848.
8. Roozendaal B, McGaugh JL (2011) Hukommelsesmodulation. Behav Neurosci 125:797-824.
9. Barsegyan A, McGaugh JL, Roozendaal B (2014) Noradrenerg aktivering af den basolaterale amygdala modulerer konsolideringen af objekt-i-kontekstgenkendelseshukommelse. Front Behav Neurosci 8:160.
10. Izquierdo I, Furini CRG, Myskiw JC (2016) Frygthukommelse. Physiol Rev 96:695-750.
11. LaLumiere RT, McGaugh JL, McIntyre CK (2017) Følelsesmæssig modulering af læring og hukommelse: Farmakologiske implikationer. Pharmacol Rev 69:236-255.
12. Roozendaal B, Hermans EJ (2017) Norepinephrin effekter på kodning og konsolidering af følelsesmæssig hukommelse: Forbedring af synergi mellem dyre- og menneskestudier. Curr Opin Behav Sci 14:115–122.
13. Cahill L, Prins B, Weber M, McGaugh JL (1994) Beta-adrenerg aktivering og hukommelse for følelsesmæssige begivenheder. Nature 371:702–704.
14. Roozendaal B, Nguyen BT, Power AE, McGaugh JL (1999) Basolateral amygdala noradrenerg indflydelse muliggør forbedring af hukommelseskonsolidering induceret af hippocampus glukokortikoid receptoraktivering. Proc Natl Acad Sci USA 96: 11642–11647.
15. Southwick SM, et al. (2002) Forholdet mellem øget noradrenalinaktivitet under hukommelseskonsolidering og forbedret langtidshukommelse hos mennesker. Am J Psychiatry 159:1420-1422.
