Genaktivering af Hippocampus-medierede minder under rekonsolidering for at forstyrre frygt, del 2

Dernæst vurderede vi de langsigtede virkninger af vores manipulation. Ovenstående resultater blev gentaget med et lignende eksperimentelt design.

Der er formentlig en stærk sammenhæng mellem langsigtede effekter og hukommelse. På den ene side kan langsigtede effekter have dybtgående effekter på hukommelsen, og på den anden side kan hukommelsen påvirke vores langsigtede effekter.

Først og fremmest afspejles den langsigtede indvirkning på hukommelsen hovedsageligt i to aspekter: den ene er indvirkningen på folks fysiologiske funktioner, og den anden er indvirkningen på folks psykologiske tilstand.

Langtidsvirkninger kan påvirke vores fysiologi, såsom på områder som kost, søvn og motion. Hvis vi lever i et usundt miljø i lang tid, såsom ubalanceret spisning, dårlig søvnkvalitet, langvarig mangel på motion osv., vil disse langsigtede bivirkninger efterlade en vis hukommelse i vores krop og derved påvirke vores hjerne aktivitet og hukommelse.

Samtidig vil langsigtede effekter også påvirke vores mentale tilstand, såsom overdreven spænding, angst og stress, hvilket vil skade vores hukommelse.

Den langsigtede virkning af hukommelsen er også meget vigtig. En god hukommelse kan give os større klarhed, uafhængighed og selvtillid, hvilket giver os større kontrol over vores eget liv og langsigtede konsekvenser. Det kan hjælpe os med at justere vores tilstand bedre og derved reducere stress, angst og andre negative faktorer, forbedre vores evne til at modstå frustration og forbedre vores evne til at tilpasse os.

Derfor bør vi være opmærksomme på virkningen af ​​langsigtede virkninger på os i vores daglige liv, være opmærksomme på sundhed og god mental tilstand, og opdyrke sunde levevaner og god tilpasningsevne, for at give fuld spil til vores hukommelse og bedre klare langsigtede virkninger, Opnå væsentlig vækst i sig selv. Det kan ses, at vi skal forbedre hukommelsen, og Cistanche deserticola kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche deserticola også kan regulere balancen af ​​neurotransmittere, såsom at øge niveauet af acetylcholin og vækstfaktorer. Disse stoffer er meget vigtige for hukommelse og indlæring. Derudover kan Cistanche deserticola også forbedre blodgennemstrømningen og fremme ilttilførsel, hvilket kan sikre, at hjernen får tilstrækkelige næringsstoffer og energi, og derved forbedre hjernens vitalitet og udholdenhed.

Klik på kender måder at forbedre hjernens funktion

Men i stedet for at give mus en genindsættelsestest efter øjeblikkeligt chok, efterlod vi mus uforstyrret i deres hjemmebur i 2 uger efter udryddelse og gav dem derefter en test for spontan bedring (fig. 1n).

Fireogtyve timer efter frygt-konditionering (fig. 1o), under tilbagekaldelse, frøs både positive og neutral-ChR2-grupper mindre i den sidste halvdel af sessionen sammenlignet med eYFP-kontroller (fig. 1p). Vi så ingen gruppeforskelle under ekstinktion (fig. 1q og supplerende fig. 1c).

I overensstemmelse med virkninger set under tilbagekaldelse afslørede den spontane genopretningstest, at både positive og neutrale ChR2-mus frøs mindre sammenlignet med eYFP-kontroller og sammenlignet med den negative Chr2-gruppe, der demonstrerede, at vores manipulation producerede varige effekter på processer til genfinding af frygthukommelsen, som er tydelige to uger efter udryddelse (fig. 1r, s).

Det er vigtigt, at vi viste faldet i frysning observeret eftermærkning og stimulering af en positiv hukommelse, som ikke udelukkende kan tilskrives den virale injektion eller lysstimulering alene. Specifikt fandt vi ud af, at reaktivering af en mærket positiv hukommelse (eksponering af kvinder) (Supplerende Fig. 3a), efter at mus var FC for at vise øget postshock-frysning (Supplerende Fig. 3b, c), resulterede i mindre frysning kun ChR2-mus, der modtog laserstimulering .

Dette var i sammenligning med ChR2-mus, der ikke modtog stimulering, eYFP-mus, der modtog stimulering, og ingen virus/ingen laser-gruppen. Dette var sandt under genkaldelse (Supplerende Fig. 3d), på den første dag for ekstinktion og under de første 3 minutter af ekstinktion (Supplerende Fig. 3e, f). Som forventet så vi ingen gruppeforskelle under øjeblikkelig chok (Supplerende Fig. 3g), men så et signifikant fald i frysning i ChR2-Laser On-gruppen sammenlignet med alle andre grupper ved genindsættelse (Supplerende Fig. 3h, I).

Desuden var denne effekt kun til stede, når mus modtog kunstig reaktivering af en mærket hukommelse i FC-konteksten (Supplerende Fig. 4a). Dernæst mærkede vi en positiv hukommelse (huneksponering) og derefter FC-mus, der viste postshock-frysning (Supplerende Fig. 4b).

Da denne hukommelse blev reaktiveret i en ny kontekst, og mus blev returneret til konditioneringskonteksten 24 timer senere, faldt frysning ikke i ChR2-gruppen under tilbagekaldelse (Supplerende Fig. 4c).

Frysning forblev i lighed med eYFP-kontroller gennem ekstinktion og genindsættelse (Supplerende Fig. 4d, e). Disse resultater giver bevis for, at vores manipulation sker via rekonsolidering, da det er specifikt, når mus oplever naturlig tilbagekaldelse af frygthukommelsen, som i dette tilfælde er foranlediget af eksponering for konditionskonteksten.

Valens betyder noget: Kunstig reaktivering af en neutral hjemmeburoplevelse under rekonsolidering er ikke tilstrækkelig til at forstyrre frygthukommelsen

Ovenstående resultater illustrerer, at hippocampus interferens som følge af reaktivering af positive eller neutrale engrammer er mere effektiv til at reducere betinget frygt end engrammer forbundet med en negativ oplevelse.

For yderligere at måle vigtigheden af ​​valens testede vi først, om den nye oplevelse af et rent bur faktisk var "neutral", snarere end positiv eller negativ, da nye stimuli kan engagere et komplekst sæt tilgange og undgå dopaminerge veje relateret til fremtræden, belønning og neofobi48 –52. Derfor brugte vi til den neutrale komponent i det næste eksperiment en hjemmebur38-oplevelse i stedet, hvor mus blev efterladt uforstyrrede.

For det andet spurgte vi, om en separat positiv oplevelse, der ikke involverede kvindelig eksponering, var tilstrækkelig til at reducere frygt. Derfor brugte vi akutkokaineksponering53 som vores næste positive oplevelse. Endelig svækket, hvis den manglende evne til at reducere frysning via stimulering af et negativengram under genkaldelse af frygthukommelse var resultatet af, at disse minder overlappede.

For at teste dette mærkede vi dDG-celler aktive, når mus var FC i kontekst C som vores næste negative oplevelse, da dette interfereringsgram teoretisk ville være sammensat af nogle af de samme celler som frygthukommelsen erhvervet i kontekst A på grund af generalisering. For at løse disse spørgsmål, åbnede igen et tagging-vindue fra DOX og mærkede en positiv, neutral eller negativ hukommelse i thedDG (fig. 2a).

Mus tildelt til negative grupper var oprindeligt FC incontext C, hvilket viste signifikant post-shock-frysning (fig. 2b). Den følgende dag var de FC som før i konteksten A. Mus FC den foregående dag viste højere frysning end de andre grupper før og efter stød (fig. 2c). Under tilbagekaldelse fortsatte negative ChR2-mus med at udvise mere frysning sammenlignet med andre ChR2-grupper (fig. 2d), som blev observeret under hele sessionen.

Der var dog ingen reduktion af frysning i realtid i nogen af ​​ChR2--grupperne sammenlignet med eYFP-modparter i nogen del af tilbagekaldelsessessionen (fig. 2d). Ingen gruppeforskelle blev observeret under ekstinktion (fig. 2e og supplerende fig. 1d) eller øjeblikkelig shock (fig. 2f).

Optisk stimulering af homecage-hukommelsen var ikke tilstrækkelig til at konkurrere med frygthukommelsen, da vi under genindsættelse observerede, at kun positive ChR2-mus viste mindre frysning sammenlignet med eYFP-kontroller og de negative grupper (fig. 2g). Negative-ChR2-mus udviste lige frysning som kontroller (fig. 2g, h).

Disse resultater bekræfter vores tidligere resultater, der viser, at optisk stimulering af en konkurrerende positiv hukommelse, men ikke en neutral eller negativ hukommelse, er tilstrækkelig til at forstyrre genkonsolidering af frygt.

Den observerede reduktion i frysning skyldes ikke øget bevægelighed

I en separat kohorte af mus blev dDG-celler involveret i kodning af en akutkokaineksponering mærket fra DOX (fig. 2i). Den næste dag, for at vurdere om aktivering af et kokain-engram ville inducere hyperlokomotorisk aktivitet, testede vi mus i det åbne felt, hvor vi reaktiverede kokain-engrammet i de sidste 5 minutter af 10-minutters testen.

Vi fandt ingen gruppeforskelle i det samlede antal linjekrydsninger (fig. 2j), tilbagelagt afstand (fig. 2k) eller hastighed (fig. 2l), hvilket tyder på, at fald i frysning observeret i det foregående eksperiment ikke skyldtes øget bevægelse.

Derudover afslørede tid brugt i centerregionen noggruppeforskelle (fig. 2m), hvilket tyder på, at kunstig aktivering af akokainrelateret hukommelse hverken er angstfremkaldende eller anxiolytisk.

Mus vil udføre en operant respons til kunstig reaktivering af en positiv hukommelse

Mens hippocampus er involveret i at behandle positive oplevelser, menes det at gøre det i samråd med flere regioner involveret inneuromodulation, herunder det ventrale tegmentale område (VTA).

VTA er en kritisk komponent i hjernens belønningssystem, og negative affektive tilstande (f.eks. angst) medieres af VTA-dysregulering. Det er veletableret, at intrakraniel selvstimulering (ICSS) af VTA er en kraftfuld givende operant adfærd, hvor gnavere opretholder leveringen af ​​elektriske impulser, hvilket resulterer i dopaminfrigivelse54,55.

Denne procedure er tidligere blevet tilpasset56-61 til at inkorporere in vivooptogenetisk stimulering af dopaminerge neuroner i VTA. For at mærke og reaktivere dDG-celler, der var aktive under denne positive oplevelse, udtrykte vi selektivt ChR2 i dopaminerge VTA-celler ved hjælp af transgene mus, der udtrykker Cre under kontrol af dopamintransporteren (DAT).

Vi injicerede vores virale vektorer AAV5-Ef1a-DIO-(hChR2-E123A)-eYFP og implanterede en optisk fiber ensidigt i VTA. Vi injicerede også c-Fos-tTA-TRE-(ChR2)-eYFP og implanterede optiske fibre bilateralt rettet mod dDG (fig. 3a). Mus blev oprindeligt vænnet til operationskammeret og fik adgang til et hjul uden konsekvenser, hvilket fungerede som en basislinjeforanstaltning.

Den følgende dag blev mus anbragt tilbage i operantboksen, og to næseporte blev indført, en aktiv og en inaktiv. Næsestikker ind i den aktive port producerede optogenetisk VTA-stimulering, mens næsestik ind i den inaktive port ikke producerede nogen stimulation og fungerede som en diskriminerende kontrol. Mus fik tre ICSS-træningssessioner og blev derefter taget af DOX.

De blev bragt tilbage til en fjerde træningssession, hvor dDG-celler, der reagerede på VTA-selvstimulering, blev mærket. Den følgende dag blev adgangen til næseportene begrænset, og hjulspind producerede optisk dDG-stimulering for at genaktivere VTA-selvstimuleringsengrammet. Dette blev gjort for at vurdere, om mus ville udføre en operantrespons for en positiv (VTA-ChR2, dDG-ChR2) eller neutral (VTA-eYFP,dDG-ChR2) erfaring sammenlignet med dDG-eYFP kontroller (fig. 3a).

Hos mus injiceret med ChR2 i VTA var næsestik ind i den aktive port signifikant højere end den inaktive port, og de steg på tværs af sessioner, hvilket demonstrerede musenes evne til at skelne mellem porte og selvafgive optisk stimulation til belønning (fig. 3b-e). Ved at sammenligne hjulbaselinemålinger med træning og test gennemførte mus injiceret med ChR2 i VTA og dDG flere hjulrotationer, som blev holdt i bevægelse i længere varigheder og distancer (fig. 3f-h) og producerede flere stimulationer (fig. 3i) sammenlignet med alle andre grupper.

Dette fund viser, at mus vil udføre en operant respons for at opretholde den kunstige reaktivering af en positiv hukommelse, specifikt hukommelsen om VTA-selvstimulering. Mus udviste ikke denne adfærd for en hukommelse om eksponering af operant boks i fravær af VTA-stimulering. Efter denne test gennemgik mus den samme eksperimentelle protokol som før, hvor de var FC i kontekst. Hvor de demonstrerede post-shock-frysning (fig. 3j og supplerende fig. 1e) og fik derefter en frygthukommelses-genkaldelsestest.

Genaktivering af VTA-selvstimuleringsengrammet (VCDC) under genkaldelse reduceret frysning under hele sessionen (fig. 3k). Niveauerne forblev lave under udryddelsen (fig. 3l og supplerende fig. 1e), øjeblikkelig stød (fig. 3m) og genindsættelse (fig. 3n).

Interessant nok viste gruppen, der havde modtaget VTA-stimulering tidligere (VCDE), mellem de to dDG-eYFP-grupper en gavnlig effekt af denne erfaring, idet den udviste mellemliggende niveauer af frysning sammenlignet med VCDC-gruppen og de andre kontrolgrupper på EXT1 (fig. 3l) og fra øjeblikkelig stød til genindsættelse (fig. 3o). Tilsammen viser disse resultater, at interferens fra en givende oplevelse kan modvirke negative affektive tilstande.

Aktivering af tilfældigt mærkede dDG-neuroner er også tilstrækkelig til at fremme rekonsolidering af frygt

Dernæst spurgte vi, om kunstig reaktivering af en positiv hukommelse, som involverer stimulering af et lille sæt neuroner (<10%)38, can update a fear memory during reconsolidation, could we circumvent the positive-valence prerequisite to achieve a similar effect if we activate a larger population of neurons not necessarily tied to memory? 

I modsætning til tidligere eksperimenter, hvor vi brugte en cFos-inducerbar tagging-strategi til at mærke celler involveret i forskellige oplevelser, brugte vi her avirus med en konstitutiv promotor (CaMKIIa) til tilfældigt at mærke dDGneurons med ChR2 (fig. 4a).

Mus blev injiceret med enten ufortyndet eller fortyndet virus for at mærke henholdsvis en stor procentdel eller fraktion af dDG-celler. Mus viste post-shock-frysning efter at have været FC (fig. 4b og supplerende fig. 1f).

Under tilbagekaldelse næste dag blev de mærkede neuroner optisk stimuleret. I løbet af den første halvdel af sessionen så vi realtidsfald i frysning i både ufortyndede og fortyndede ChR2-grupper, men i anden halvdel viste kun den ufortyndede gruppe mindre frysning (fig. 4c).

Den ufortyndede ChR2-gruppe fortsatte med at udvise mindre frysning under ekstinktionen (EXT1 & EXT2) (Fig. 4d), og både ufortyndede og fortyndede ChR2-grupper frøs mindre end eYFP-grupperne i løbet af de første 3 minutter af EXT1 (Supplerende Fig. 1f).

Som forventet var der ingen gruppeforskelle under øjeblikkelig chok (fig. 4e). Ved genindsættelse observerede vi reduceret frysning i både ufortyndede og fortyndede ChR2-grupper sammenlignet med eYFP-kontroller (fig. 4f) og sammenlignet med øjeblikkelig chok (fig. 4g).

Vores effekter var større i den ufortyndede gruppe, hvilket tyder på, at rekonsolideringsbaserede processer potentielt kan aktiveres ved at aktivere ensembler, der ikke er forbundet med et engram med en bestemt valens, hvis nok celler aktiveres. Denne hukommelsesmodulationsstrategi kan være beslægtet med stimuleringsprotokoller, der i øjeblikket er godkendt til brug hos mennesker62,63.

For more information:1950477648nn@gmail.com