3. rész: Azon dopaminerg neuronok azonosítása, amelyek asszociatív emlékezetet hozhatnak létre, és akutan megszüntethetik annak viselkedési kifejezését

Kapcsolatba lépni:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

tesztet, várakozási időt vezettünk be. Ebben az időszakban a lárvákat vagy sötétben tartották, vagy kék fénynek tették ki 3 percig a 864-DAN aktiválása érdekében (7A. ábra). Amikor a visszahívási tesztet sötétben végezték, jelentősmemória-alapú keresést figyeltek meg a 864-DAN aktiválástól függetlenül a várakozási szakaszban (7A. ábra, bal és középső doboz diagram). Ez arra utal, hogy a 864- DAN-aktiválás a várakozási idő alatt nem segíti elő a felejtést.

A közelmúltban felfedezték, hogy a DAN-ok közvetett aktiválása az MBON-októl származó kétlépcsős, kompartmentális visszacsatoláson keresztül elősegíti a kifejlett legyek kipusztulását (Felsenberg et al., 2018). A kihalás arra a tanulásra utal, amely akkor megy végbe, amikor a szag megjelenik, de nincs külső megerősítés. Annak megállapítására, hogy a 864-DAN aktiválása elősegíti-e ezt a folyamatot, megismételtük a kísérletet, de ezúttal a várakozási idő alatt (külső megerősítés nélkül) a korábban betanított szagot mutattuk be, akár a 864-DAN-aktiválás nélkül, akár azzal együtt. Ismét azt tapasztaltuk, hogy robusztusmemória-alapú keresés a visszahívási tesztben mindkét esetben (7B. ábra, bal oldali és középső doboz diagram). 864-A DAN aktiválása mindkét kísérletben teljesen leállította a tanult keresést (7A, B ábra).

A Cistanche javíthatja a memóriát

Ezek az eredmények együttesen arra utalnak, hogy a 864-DAN aktiválása, amely megbízhatóan csak a DAN-i1 neuront fedi le, nem segíti elő a felejtést vagy a kihalást. Ehelyett a 864-DAN aktiválása mindkettő számára jutalomjelet adhatmemóriaképzés során kialakuló képződést és a visszahívási teszt során akut keresés befejező jelet.

Tekintettel arra, hogy az 58E02- és 864-DAN neuronok, csakúgy, mint a természetes jutalmak, közvetíthetik mind a jutalmakat, mind a keresést befejező jeleket, úgy döntöttünk, hogy tovább vizsgáljuk az ezen neuronok által hordozott jelek és a természetes jutalom közötti viselkedési összefüggést. .

Az 58E02- és a 864-DAN aktiválásának kapcsolata a cukorjutalommal Az 58E02- és a 864-DAN által hordozott jelek és a természetes cukorjutalom közötti kapcsolat teszteléséhez természetéből fakadó előnymemória-alapú viselkedés mint keresés. A természetes jutalmakkal kapcsolatban korábban kimutattuk, hogy amemória- a jutalom alapú keresést csak akkor zárja le jutalom, ha a keresett jutalom megegyezik a jelenlévő jutalommal (Schleyer et al., 2011, 2013, 2015a). Így, ha ezeknek a neuronoknak az aktiválása és a cukorjutalom nyilvánvalóan "ugyanazt jelent" a lárvák számára, akkor az egyik keresését teljesen és kölcsönösen be kell fejezni a másik jelenlétével. Az 58E02-DAN esetében azonban ez a hatás részleges és nem kölcsönös; és a 864-DAN esetében tele van, de nem kölcsönös (8. ábra):

• memóriaAz edzés során az 58E02-DAN aktiválása által indukált -alapú keresést körülbelül a felére csökkentették cukor jelenlétében a teszt során (8A. ábra). Kétszagú, differenciális kondicionálási paradigmát használva ugyanezt az eredményt figyeltük meg (8E. ábra). Ezzel szemben a cukor teljesen megszűntmemória-alapú keresés, amikor a specifikusabb 864-DAN-aktiválást használták a képzéshez (8B. ábra; a kísérlet két megismétlését lásd a 8F, G ábrán). Ezek az eredmények a cukorjutalmak reprezentációjával magyarázhatók, amely részben lefedi az 58E02-DAN-okat, és teljesen lefedi a 864-napokat. Nem ismert, hogy ezek a DAN-ok szükségesek-e a cukornak a keresési viselkedésre gyakorolt ​​megfigyelt hatásaihoz.

• Másodszor megkérdeztük, hogy amemóriaA -alapú cukorkeresés pedig leállítható az 58E02- DAN-ok vagy a 864-DAN-ok aktiválásával, azaz, hogy ezeknek a DAN-oknak az aktiválása elegendő-e a cukorkeresés befejezéséhez. Ez nem volt így a jelenlegi típusú vizsgálatban (8C., D. ábra). Így a viselkedési jelentőségét tekintve a cukorjutalmak megjelenítésének vannak olyan főbb aspektusai, amelyeket sem az 58E02-DAN-ok, sem a 864-DAN-ok nem fednek le, így a cukor keresése annak ellenére folytatódik. az ezen neuronok által közvetített keresés befejező jele.

Ami a viselkedési relevanciát illeti a jelen típusú vizsgálatban, ezért elfogadható munkahipotézis, hogy a cukorjutalom reprezentációja részben átfedésben van az 58E02-DAN-nal, és teljes mértékben magában foglalja a 864-DAN-t (8H. ábra). ). Annak érdekében, hogy ezt a forgatókönyvet még hitelesebbé tegyük, megvizsgáltuk, hogy a 864-DAN aktiválása megosztana-e további alapvető viselkedési jellemzőket cukorjutalommal. Először is azt kérdeztük, hogy a 864-DAN aktiválása – a cukorhoz hasonlóan – indukálhat-e ellentétes vegyértékű emlékeket kontingenciafüggő módon.

864-A DAN aktiválása kontingenciafüggő módon ellentétes vegyértékű emlékeket idéz elő

A szaggal és a cukorral párosított edzés után a teszt során a szagpreferenciák megnövekednek az alapvonalhoz képest, míg a szag és a cukor párosítatlan bemutatása után (azaz különálló kísérletek során) a szagpreferenciák csökkennek (9A. ábra) (Saumweber et). al., 2011; Schleyer és mtsai, 2011, 2015b; Paisios et al., 2017; áttekintésért lásd Schleyer és mtsai, 2018). Ez megfelel a széles körben alkalmazott tanuláselméletnek (Rescorla és Wagner, 1972; Sutton és Barto, 1981; Malaka, 1999), és intuitív értelme is van: a szag-cukor páros képzés után a szag előrejelzi, hol található a cukor; mivel a szag cukortól elkülönített bemutatása után a szag pontosan megjósolja, hol nem található cukor. Mindkét esetben az állatok viselkedése tükrözi amemória-alapú cukorkeresés, mégis az övékmemóriaellentétes irányba vezeti őket a szaghoz képest. A 864- DAN optogenetikai aktiválása mindkét típust létrehozzamemória(9B. ábra),

8. ábra: 58E02- és 864-DAN aktiválás kapcsolata a cukorjutalommal. Egy lárvát 58E02-DAN aktiválással képeztek ki a 6. ábrán látható módon.memória-alapú keresés akkor fejeződik ki, ha a visszahívási tesztet cukor nélkül hajtják végre, de annak jelenlétében lehangolják. Mintaméretek: 31, 21. B, Ugyanaz, mint az A-ban, de 864-DAN aktiválással. A memória alapú keresés akkor figyelhető meg, ha a visszahívási tesztet cukor hiányában hajtják végre, de annak jelenlétében befejeződik. Mintaméretek: egyenként 24 db. C, A lárvákat úgy képezték ki, hogy a szagot akár a cukorral párosítva, akár nem párosítva mutatták ki. Amemória-alapú cukorkeresést figyeltek meg, függetlenül attól, hogy az 58E02-DAN aktiválódott-e kék fénnyel a visszahívási teszt során vagy sem. Mintaméretek: 19, 17. D, ugyanaz, mint a C-ben, de 864-DAN aktiválással. Memória alapú cukorkeresést figyeltek meg, függetlenül attól, hogy a 864-DAN aktiválódott-e kék fénnyel a visszahívási teszt során vagy sem. Mintaméretek: 18, 18. E, Az A-ban bemutatott, 58E02-DAN-t használó kísérletet megismételtük a kísérlet differenciális, kétszagú változatával 1:50 arányban hígított n-amil-acetáttal és hígítatlan {{ 16}}oktanol. Minden edzési próba 5 percig tartott, és a képzést és a tesztet egy 9 cm belső átmérőjű Petri-csészén végeztük. A lárvák memóriaalapú keresést mutattak a cukorjutalom hiányában. Amikor azonban a visszahívási teszt során cukrot mutattak be, a memóriaalapú keresést lelassították. Mintaméretek: 14, 13. F, A B-ben bemutatott kísérlet megismétlése során, 864-DAN használatával, a betanítást és a tesztet is egy 9 cm belső átmérőjű Petri-csészén végeztük. A lárvák megmutattákmemória-alapú keresés a cukorjutalom hiányában, de nem jelenléte esetén. Mintaméretek: 10, 11. G, A B-ben bemutatott kísérlet további megismétlésekor ugyanezt az eredményt figyeltük meg. Mintaméretek: 19, 18. H, Az A–G eredményei munkahipotézisként azt sugallják, hogy a cukorjutalom reprezentációja részben átfedésben van az 58E02-DAN-nal, és teljes mértékben lefedi a 864-DAN-t. A dobozos ábrák feletti eltérő betűk a páronkénti szignifikanciát jelzik (Mann–Whitney U teszt, p , 0.05, Bonferroni-Holm szerint korrigált). *Szignifikancia nullától (egymintás előjel teszt, p , 0,05, Bonferroni-Holm szerint korrigált). Az összes statisztikai tesztet és azok eredményeit a forrásadatokkal együtt a(z) 1-1 kiterjesztett adatok ábra tartalmazza.

ami azt sugallja, hogy a cukorhoz hasonlóan a 864- DAN által hordozott jutalomjel ellentétes vegyértékű emlékeket indukálhat, attól függően, hogy a szag megjelenése milyen esetleges. Meglepő módon az ebből fakadó viselkedési tendenciák,memóriaA szagalapú megközelítés és az averzió mindkettőt a 864-DAN aktiválása zárja le a teszt során (9C. ábra). Így a cukorhoz hasonlóan a 864-DAN aktiválása jutalomjelet ad, amely ellentétes vegyértékű emlékeket idézhet elő az edzés során, és jelet ad a keresési viselkedés leállítására bármely típusúmemóriaa teszt során. Ezt követően megkérdeztük, hogy konkrétabban a 864-DAN aktiválása ugyanazokat a „mikro viselkedési” modulációkat eredményezi-e a keresési viselkedésben, mint a cukor.

9. ábra. 864-A DAN aktiválása ellentétes vegyértékű emlékeket indukál kontingenciafüggő módon. A, A páros szag-cukor edzés után a lárvák megközelítették a szagot, amikor sima agarózon tesztelték; páratlan edzés után elkerülték a szagot. Ez a különbség cukor jelenlétében megszűnt, ami azt jelenti, hogy a lárvák a szag-cukor asszociációjuktól függetlenül viselkedtek.memória. Ezért az ebből a feltételből származó adatok összevonhatók kiindulási értékként, amellyel szemben az asszociatív hatások érvényesülnekmemóriaértékelhető (foltozott vonal). Ez azt mutatja, hogy a természetes jutalommal járó páros és párosítatlan edzés ellentétes vegyértékű emlékeket hoz létre, ami az alapvonalhoz képest megnövekedett vagy csökkent preferenciához vezet a visszahívási teszt során (lásd Schleyer és mtsai, 2018). Mintaméretek: 29, 29, 28, 28. Ezek az adatok az 1A. ábrán bemutatott PI-pontszámok alapját képezik. B, A 864-DAN aktiválással párosított edzés után is nő a szagpreferencia, míg a párosítatlan 864-DAN edzés után csökken az alapszintű preferenciához képest, amikor a visszahívási tesztet a cukor jelenléte. Ez azt mutatja, hogy a 864-DAN által hordozott jutalomjel ellentétes vegyértékű emlékeket hozhat létre, a szaggal kapcsolatos esetlegességtől függően. Mintaméretek: 43, 42, 42, 43. Ezeket az adatokat a 8B ábrán bemutatott kísérletekből gyűjtöttük össze. megközelítése után páros edzés és amemória-alapú szag elkerülése párosított edzés után. Mintaméretek: egyenként 47 db. Ezeket az adatokat a 6B, D. ábrán bemutatott adatokból gyűjtöttük össze. A dobozdiagramok feletti különböző betűk páronkénti szignifikanciát jeleznek (Mann–Whitney U teszt, p, 0.05, Bonferroni-Holm szerint korrigált). Az összes statisztikai tesztet és azok eredményeit a forrásadatokkal együtt a(z) 1-1 kiterjesztett adatok ábra tartalmazza.

cistanche pharma special

864-A DAN aktiválása a keresési viselkedés ugyanazon szempontjait érinti, mint a cukor A lárvák viselkedése szaggradiensben viszonylag egyenes lefutásokkal jellemezhető, amelyeket oldalsó HC-k szakítanak meg, amelyeket irányváltások követnek (10A, B ábra). A keresést a 864-DAN alapján találtukmemória, akárcsak a cukorra vonatkozó emlékek (Schleyer és mtsai, 2015b; Paisios et al., 2017; Thane és mtsai, 2019), mindkét viselkedési aspektus modulációival jellemezhető, nevezetesen a HC-k aránya, és irányuk (10C. ábra, D) (Saumweber et al., 2018):

• A szaggal és a {0}}DAN aktiválásával párosított edzés után a lárvák több HC-t készítettek, miközben eltávolodtak a szagtól, mint a felé haladva (10C. ábra, a HC-t ábrázoló bal szélső dobozdiagram). sebesség moduláció . 0). A HC arányának ilyen módosítása közelebb hozza az állatokat a szagforráshoz. A szaggal és 864-DAN aktiválással párosított edzés után ennek az ellenkezőjét figyelték meg (10C. ábra, a második dobozos diagram balról, amely a HC sebesség modulációját mutatja, 0).

• Ezen túlmenően, a páros edzést követően az állatok jobban irányították a HC-t a szagforrás felé, mint a páratlan edzés után (10D. ábra, feketével töltött dobozok).

Ezután arra voltunk kíváncsiak, hogy a 864-DAN-aktiválás a teszt során megszüntetheti-e mindkét viselkedési hatást, amint arról a cukor esetében beszámoltak (Schleyer és mtsai, 2015b; Paisios és mtsai, 2017), és valóban azt találtuk, hogy ez a tokot (10C.,D. ábra, kékkel töltött doboztáblák). Így a 864-DAN által hordozott jutalomjel ugyanazokat a modulációkat okozzamemória-alapú keresés cukorként, és a 864-DAN által hordozott keresést lezáró jel, akárcsak a cukor, mindkét viselkedési modulációt leállítja.

cistanche pharma special

Vita

A jelenlegi tanulmány azt mutatja, hogy a DAN-ok optogenetikai aktiválásának két hatása lehet: jutalomjelet adhat az edzés során, így a kapcsolódó szagokat megtanulja, és később

amelyet az állat a jutalom keresésének irányítására használ. A visszahívási teszt során pedig ugyanazon DAN-ok aktiválása jelzést adhat a keresés azonnali leállításához. Mielőtt megvitatnánk, hogy a DAN-ok szinaptikus partnerei közül melyik kaphatja ezeket a jeleket, összehasonlítjuk a DAN aktiválásának hatásait a cukoréval, mint természetes jutalommal.

A természetes jutalmak és az optogenetikai DAN aktiválás közötti kapcsolat

Optogenetikai 864-DAN-aktiválás, akárcsak a cukor természetes jutalomként (9A. ábra) (Saumweber és mtsai, 2011; Schleyer és mtsai, 2011, 2015b; Paisios et al., 2017; áttekintésért lásd Schleyer et al., 2018), a szaggal való esetlegességtől függően ellentétes viselkedési vegyértékű emlékeket állíthat fel a lárvákban (9B. ábra). Így a 864-DAN-aktiválás önmagában nem jelzi a vegyértéket. Inkább, ami a természetes jutalmakat illeti, a 864-DAN-aktiválás vegyértéke csak a szaglásfeldolgozással való konvergenciánál jelentkezik. Extrapolálva a felnőtt D. melanogasterben megállapítottakat, ez fiziológiai szinten megfelelhet a KC!MBON szinapszis depressziójának, amelyet páros szag-DAN tréning után figyeltek meg, és annak potencírozását a páratlan megjelenésük után (Cohn et al., 2015; lásd még Yarali et al., 2012; Handler et al., 2019). Fontos, hogy mind a páros, mind a párosítatlan 864-DAN-tréning emlékei megakadályozhatók a viselkedési kifejezésben, ha optogenetikailag aktiváljuk a 864-DAN-t a visszahívási teszt során (9C. ábra), ahogy a cukor esetében is (9A. ábra). ) (Schleyer et al., 2018). Ez azt mutatja, hogy a keresés befejező jele a 864-DAN által létrehozott memóriákra is vonatkozik, függetlenül azok viselkedési lavinájától.

Bármelyik vegyérték DAN aktiválásából származó szaglási emlékek jobban hasonlítanak a cukormemóriákra amemória-alapú keresési viselkedés (10. ábra) (Paisios et al., 2017; Saumweber et al., 2018). Sőt, mind a 864-DAN aktiválása, mind a cukor képes megszüntetni a páros és párosítatlan képzés után a tanult keresési viselkedés mögött rejlő ellentétes viselkedési modulációkat (10. ábra).

1. ábra0. 864-A DAN aktiválása a keresési viselkedés ugyanazon szempontjait érinti, mint a cukor. A, Mintasáv egy lárva videófelvételéből futással és HC-kkel. A HC-t minden alkalommal észlelik, amikor a fej szögsebessége meghaladja a 635 fok/s értéket (a részleteket lásd: Paisios et al., 2017). B: Amikor a visszahívási tesztet sötétben hajtják végre, a lárvák jellemzően közeledtek a szaghoz a szag és a 864-DAN aktiválásával párosított edzés után, és elkerülték a szagot páros edzés után (feketével teli körök). Fényben tesztelve (azaz amíg a 864-DAN aktiválva volt), az állatok preferenciája a páros és nem páros edzés után megkülönböztethetetlen volt (kék színű körök). Négy példasáv látható minden feltételhez. A nyilak jelzik a sávok kezdetét és végét. C, A szaggal és a 864-DAN aktiválásával párosított edzés után a lárvák úgy módosították a HC-t, hogy viszonylag több HC-t termeltek, miközben eltávolodtak a szagforrástól, mint a felé haladva. Páratlan edzés után az ellenkező modulációt figyelték meg. Amikor a 864-DAN-t aktiválták a visszahívási teszt során, a lárvák az előző edzésüktől függetlenül viselkedtek. D: A szaggal és a 864-DAN aktiválásával párosított edzés után a lárvák inkább a szagforrás felé irányították HC-jüket, mint a párosítatlan edzés után. Amikor a 864-DAN-t aktiválták a visszahívási teszt során, a lárvák edzésüktől függetlenül viselkedtek. Ehhez az elemzéshez a 6B. és D. ábrákon látható kísérletek adatait használtuk fel. Mintaméretek balról jobbra: 46, 48, 48, 45. A dobozdiagramok feletti eltérő betűk a páronkénti szignifikanciát jelzik (Mann–Whitney U teszt, p, 0,05, Bonferroni-Holm szerint korrigálva). Az összes statisztikai tesztet és azok eredményeit a forrásadatokkal együtt a(z) 1-1 kiterjesztett adatok ábra tartalmazza.

Ezenkívül a 864-DAN-aktiválásból származó keresést befejező jel, mint a cukor által adott (1. ábra) (Schleyer et al., 2011, 2015a,b), csakmemória-alapú szagláskeresés, de nem veleszületett szagpreferencia (6. ábra). A 864- DAN-aktiválásnak ez a specifikus hatása csak a tanult viselkedésre ellentétben áll a C. elegans veleszületett táplálékkizsákmányolási viselkedésének a közelmúltban jelentett, DAN által közvetített fokozásával (Oranth et al., 2018).

Végül a cukor jelenléte megszűnikmemória-alapú keresés a 864-DAN tréning után, ami arra utal, hogy az ilyen tréning után a lárvák cukorszerű jutalom után kutathatnak (8B. ábra).

Azonban a 864- DAN aktiválásával közvetített keresés befejező jele elegendő a keresés befejezéséhez a 864-DAN betanítás után (6. és 7. ábra), de nem a cukorképzés után (8D. ábra), összhangban a {{ 5}}A DAN-ok csak egy részhalmaza a cukorjutalmat képviselő neuronoknak (8H. ábra). Ezenkívül nem ismert, hogy egy kísérletben a 864-DAN-ok aktiválása szükséges-e ahhoz, hogy a cukor befejezze a keresést. Eredményeink tehát azt sugallják, hogy viselkedési relevanciájában 864-A DAN aktiválása némileg hasonlít a cukorjutalomra, de semmiképpen sem egyenlő azzal.

Ki fogadja a DAN jeleket?

Tekintettel a DAN aktiválásának két hatására (azaz jutalom és keresés befejező jele), valamint arra, hogy a DAN-oknak két fő céljuk van (azaz a KC-k és az MBON-ok), felmerül a kérdés, hogy milyen hatásai vannak a DAN-jel vételének. KC-kben, illetve MBON-okban.

A KC-k esetében megállapították, hogy a tréning során a szagaktiváció és a dopaminerg bemenet egybeesését az I. típusú adenilát-cikláz észleli, és a KC!MBON szinapszis preszinaptikus depressziójává alakítja (lárvákról: áttekintést lásd Widmann et al., 2018; Thum és Gerber, 2019; felnőttek: Cognigni et al., 2018; Tumkaya és mtsai, 2018). A jutalomjelet hordozó DAN-ok esetében ez kevésbé ösztönözné az elkerülést elősegítő MBON-okat, és így a szagvonzást a maradék, sértetlen KC-ktől a közeledést elősegítő MBON-ok felé más kompartmentekben (felnőttek: Aso et al., 2014b; Hige és mtsai, 2015; Oswald és mtsai, 2015; Felsenberg et al., 2018). A DAN aktiválástól párosítatlan szag megjelenése a KC!MBON szinapszis potencírozásához vezethet (Cohn és mtsai, 2015), amely folyamat molekuláris szinten még nem ismert. Így a képzés során a DAN-ok jelzései ellentétes hatást gyakorolhatnak a KC-re a KC aktivitási állapotától függően (lásd még Aso et al., 2019; Handler et al., 2019). Jelen esetben a KC!MBON szinapszis ilyen depressziója/potenciálódása támogathatja azt a szagmegközelítést/elkerülést, amelyet a 864-DAN aktiválással párosított/nem párosított szagmegjelenítés után figyelünk meg (9B. ábra). Összefoglalva, az optogenetikus 864-DAN aktiválás által generált jutalomjel nagy valószínűséggel a DAN!KC szinapszisokon keresztül érkezik.

Sokkal kevesebbet tudunk az MBON-okról, szinte kizárólag felnőtt legyekről. Azonban az a tény, hogy szükségesek a tanult viselkedés kifejezéséhez (lárvák: Saumweber et al., 2018; felnőttek: Sejourne et al., 2011; Places et al., 2013; Bouzaiane et al., 2015; Oswald et al. ., 2015; Shyu és mtsai, 2017; Wu és mtsai, 2017) alkalmas jelöltekké teszik őket arra, hogy a visszahívási teszt során keresést befejező jelet kapjanak a DAN-októl. A felnőtt DAN-ok vezetése monoszinaptikus, serkentő hatással van az MBON-okra, amelyet dopamin közvetít (Takemura et al., 2017), és a felnőtt MBON-ok mind a négy típusú D. melanogaster dopamin receptort expresszálják (Perisse és mtsai, 2016; Crocker et al. , 2016; Takemura és mtsai, 2017; Aso et al., 2019). Az azonban, hogy ezen receptorok bármelyike ​​közvetít-e keresést befejező jelet, továbbra sem ismert. Valójában a DAN-preszinapszisok sűrű magú és tiszta hólyagokat is tartalmazhatnak, ami arra utal, hogy további neurotranszmittert is használhatnak (felnőttek: Takemura és mtsai, 2017; lárvák: Eichler és mtsai, 2017), és néhány DAN a felnőtteknél is jelezhet nitrogén-monoxid (Aso et al., 2019). Mindenesetre elfogadható munkahipotézis az, hogy a páros edzés után a 864-DAN aktiválása a teszt során visszaemelné a csökkent MBON aktivitást az alapszintre (Takemura et al., 2017), így az elkerülés között egyensúlyba kerülhet. - és a megközelítést elősegítő MBON-okat visszaállították, és a tanult viselkedést megszüntették. Páratlan edzés után egy ilyen forgatókönyv szerint a fokozott MBON aktivitás a DAN aktiválásával csökkenne. Más szóval, nagyon hasonlóan ahhoz, amit fentebb a DAN aktiválás KC-kra gyakorolt ​​hatására tárgyaltunk, a DAN aktiválás ellentétes hatást is gyakorolhat az MBON-okra, ebben az esetben az MBON aktivitási állapotától függően. Szeretnénk hozzátenni, hogy egy alternatíva a DAN jel használata az elkerülést és megközelítést elősegítő MBON-ok rövidre zárására, így az MBON hálózat nettó kimenete semleges lenne. Valójában a felnőtt MBON-ok innexin géneket expresszálnak (Aso et al., 2019), és van precedens a dopamin-függő elektromos kapcsolódásra a rák szívmotoros neuronjaiban, a Mauthner-sejtekben a halakban és az emlős retinájában (Cachope és Pereda, 2012; Lane et al., 2018; Roy és Field, 2019). Összefoglalva, bár elfogadható munkahipotézis, hogy a DAN-októl érkező keresés befejező jele az MBON-okon keresztül működik, a közvetlen bizonyíték még mindig hiányzik.

Általános elv?

A pavlovi terminológiában a mi paradigmánkban a szag egy kondicionált ingernek, a cukor egy feltétel nélküli ingernek (USA), az optogenetikus DAN aktiválás pedig az USA megerősítő képességének felel meg. Továbbá a mi paradigmánkban a szaggal szembeni tanult viselkedés megfelel a kondicionált válasznak, míg a cukorral szembeni viselkedés a feltétel nélküli válasznak. A tanult keresés befejezése az Egyesült Államok jelenlétében pavlovi kifejezéssel élve a feltétlen válasz „dominanciáját” jelenti a feltételes válasz felett.

Bár ez általában alkalmazkodónak tűnik, mivel az US-k belső értéket képviselnek, míg a kondicionált ingerek nem, nem ismert, hogy ez a szabály hogyan általánosan érvényes. Valójában ennek a szabálynak az alkalmazhatóságának tesztelése megköveteli a feltételes válasz tesztelését az Egyesült Államok jelenlétében, ezzel dacolva azzal, amit a pavlovi gyakorlat első szakaszának nevezhetünk. Jelen esetben ez lehetővé tette számunkra, hogy felfedjük, hogy a D. melanogaster lárva agyában ugyanazok a DAN-ok egyrészt jutalmazási jelet tudnak meditálni edzés közben, hogy asszociatív kapcsolatot alakítsanak ki.memóriamásrészt pedig a viselkedési kifejezését megszakító jel. Tekintettel a DAN-ok szerepére az állatokon és az embereken átívelő megerősítő jelek közvetítésében, kíváncsiak vagyunk, vajon ez tükrözi-e a DAN funkció elvét.

cistanche pharma special

Hivatkozások

Apostolopoulou AA, Hersperger F, Mazija L, Widmann A, Wust A, Thum AS (2014) Az agaróz szubsztrát összetétele befolyásolja a Drosophila lárvák viselkedési teljesítményét. Front Behav Neurosci 8:11.

Aso Y, Rubin GM (2016) A dopaminerg neuronok sejttípus-specifikus szabályokkal írják és frissítik a memóriákat. Elife 5:e16135.

Aso Y, Rubin GM (2020): A memóriaengramok nanoméretű lokalizációja felé Drosophilában. J Neurogenet 34:151–155.

Aso Y, Hattori D, Yu Y, Johnston RM, Iyer NA, Ngo TT, Dionne H, Abbott LF, Axel R, Tanimoto H, Rubin GM (2014a) A gomba testének neuronális architektúrája logikát biztosít az asszociatív tanuláshoz. Elife 3: e04577.

Aso Y, Sitaraman D, Ichinose T, Kaun KR, Vogt K, Belliard-Guérin G, Plaçais PY, Robie AA, Yamagata N, Schnaitmann C, Rowell WJ, Johnston RM, Ngo TT, Chen N, Korff W, Nitabach MN, Heberlein U, Preat T, Branson KM, Tanimoto H és munkatársai. (2014b) A gombatest kimeneti neuronjai valenciát és útmutatót kódolnakmemória-alapú akcióválasztás Drosophilában. Elife 3: e04580.

Aso Y, Ray RP, Long X, Bushey D, Cichewicz K, Ngo TT, Sharp B, Christoforou C, Hu A, Lemire AL, Tillberg P, Hirsh J, Litwin-Kumar A, Rubin GM (2019) A nitrogén-monoxid úgy működik, mint transzmitter a dopaminerg neuronok egy részében, hogy diverzifikálja a memória dinamikáját. Elife 8:e49257.

Berck ME, Khandelwal A, Claus L, Hernandez-Nunez L, Si G, Tabone CJ, Li F, Truman JW, Fetter RD, Louis M, Samuel AD, Cardona A (2016) A glomeruláris szaglórendszer kapcsolási rajza. Elife 5:e14859.

Berry JA, Cervantes-Sandoval I, Nicholas EP, Davis RL (2012) Dopamin szükséges a tanuláshoz és a felejtéshez Drosophilában. Neuron 74:530–542.

Berry JA, Cervantes-Sandoval I, Chakraborty M, Davis RL (2015) Az alvás megkönnyíti a memóriát azáltal, hogy blokkolja a dopamin neuronok által közvetített felejtést. Cell 161:1656–1667.

Bilz F, Geurten BR, Hancock CE, Widmann A, Fiala A (2020) Elosztott szinaptikus vizualizációmemóriakódot a Drosophila agyában. Neuron 106:963–976.e4.

Bouzaiane E, Trannoy S, Scheunemann L, Placais PY, Preat T (2015) Két független gombatest kimeneti áramkör lekéri a Drosophila aversive hat különálló komponensétmemória. Cell Rep 11:1280–1292.

Cachope R, Pereda AE (2012) Az aktivitásfüggő potencírozás két független formája szabályozza az elektromos átvitelt a Mauthner-sejt vegyes szinapszisainál. Brain Res 1487:173–182.

Claridge-Chang A, Roorda RD, Vrontou E, Sjulson L, Li H, Hirsh J, Miesenböck G (2009) Writing memory with light-addressable erősítő áramkör. Cell 139:405–415.

Cognigni P, Felsenberg J, Waddell S (2018) Tedd a helyes dolgot: a neurális hálózati mechanizmusokmemóriakialakítása, kifejezése és frissítése a Drosophilában. Curr Opin Neurobiol 49:51–58.

Cohn R, Morantte I, Ruta V (2015) Coordinated and compartmentalized neuromodulation shapes sensory processing in Drosophila. Cell 163:1742–1755.

Crocker A, Guan XJ, Murphy CT, Murthy M (2016) A Drosophila gomba testében végzett sejttípus-specifikus transzkriptomanalízis a génexpresszió memóriával kapcsolatos változásait tárja fel. Cell Rep 15:1580–1596.

Dawydow A, Gueta R, Ljaschenko D, Ullrich S, Hermann M, Ehmann N, Gao S, Fiala A, Langenhan T, Nagel G, Kittel RJ (2014) Channelrhodopsin-2-XXL, egy hatékony optogenetikai eszköz az alacsony könnyű alkalmazások. Proc Natl Acad Sci USA 111:13972–13977.

Eichler K, Li F, Litwin-Kumar A, Park Y, Andrade I, Schneider-Mizell CM, Saumweber T, Huser A, Eschbach C, Gerber B, Fetter RD, Truman JW, Priebe CE, Abbott LF, Thum AS, Zlatic M, Cardona A (2017) A tanulás és a tanulás teljes kapcsolatamemóriaközpont egy rovar agyában. Nature 548:175–182.

Eschbach C, Fushiki A, Winding M, Schneider-Mizell CM, Shao M, Arruda R, Eichler K, Valdes-Aleman J, Ohyama T, Thum AS, Gerber B, Fetter RD, Truman JW, Litwin-Kumar A, Cardona A , Zlatic M (2020) Visszatérő architektúra a tanulás adaptív szabályozására a rovarok agyában. Nat Neurosci 23:544–555.

Felsenberg J, Jacob PF, Walker T, Barnstedt O, Edmondson-Stait AJ, Pleijzier MW, Otto N, Schlegel P, Sharifi N, Perisse E, Smith CS, Lauritzen JS, Costa M, Jefferis G, Bock DD, Waddell S ( 2018) Párhuzamos ellentétes emlékek integrálása a háttérbenmemóriakihalás. Cell 175:709–722. e715.

Gerber B, Hendel T (2006) Az eredményekkel kapcsolatos elvárások ösztönzik a tanult viselkedést a Drosophila lárvában. Proc. Biol. Sci. 273:2965-2968.

Groessl F, Munsch T, Meis S, Griessner J, Kaczanowska J, Pliota P, Kargl D, Badurek S, Kraitsy K, Rassoulpour A, Zuber J, Lessmann V, Haubensak W (2018) Dorsalis tegmental dopamine neurons gate asssociative learning of Félelem . Nat Neurosci 21:952–962.

Handler A, Graham TG, Cohn R, Morantte I, Siliciano AF, Zeng J, Li Y, Ruta V (2019) Különálló dopamin receptor útvonalak alapozzák meg az asszociatív tanulás időbeli érzékenységét. Cell 178:60–75.e19.

Hige T, Aso Y, Modi MN, Rubin GM, Turner GC (2015) A heteroszinaptikus plaszticitás az averzív szaglástanulás hátterében áll Drosophilában. Neuron 88:985–998.

Holm S (1979) Egy egyszerű, szekvenciálisan elutasító többszörös vizsgálati eljárás. Scand JStat6:65–70.

Kaufman RP (2005) Csoportok keresése az adatokban: bevezetés a klaszteranalízisbe. New York: Wiley.

Kaun KR, Rothenfluh A (2017) A Drosophila memóriájának elkötelezettségi dopaminerg szabályai. Curr Opin Neurobiol 43:56–62.

Kudow N, Miura D, Schleyer M, Toshima N, Gerber B, Tanimura T (2017) Preference for and learning of aminosavs in larval Drosophila. Biol Open 6:365–369.

Kudow N, Kamikouchi A, Tanimura T (2019) Lágyságérzékelés és tanulás a Drosophila lárvákban. J Exp Biol 222:jeb196329.

Lammel S, Lim BK, Ran C, Huang KW, Betley MJ, Tye KM, Deisseroth K, Malenka RC (2012) Input-specific control of reward and aversion in the ventrális tegmentalis area. Nature 491:212–217.

Lane BJ, Kick DR, Wilson DK, Nair SS, Schulz DJ (2018) A dopamin fenntartja a hálózati szinkront a rákfélék szív ganglionjában lévő gap junctions közvetlen modulációjával. Elife 7:e39368.

Li HH, Kroll JR, Lennox SM, Ogundeyi O, Jeter J, Depasquale G, Truman JW (2014) GAL4 vezető forrás a drosophila lárva központi idegrendszerének fejlődési és viselkedési tanulmányaihoz. Cell Rep 8:897–908.

Liu C, Placais PY, Yamagata N, Pfeiffer BD, Aso Y, Friedrich AB, Siwanowicz I, Rubin GM, Preat T, Tanimoto H (2012) A dopamin neuronok egy alcsoportja jutalmat jelez a szagértmemóriaDrosophilában. Nature 488:512–516.

Malaka R (1999) A klasszikus kondicionálás modelljei. Bull Math Biol 61:33–83. Menegas W, Akiti K, Amo R, Uchida N, Watabe-Uchida M (2018)

A hátsó striatumba kinyúló dopamin neuronok erősítik a fenyegető ingerek elkerülését. Nat Neurosci 21:1421–1430.

Michels B, Saumweber T, Biernacki R, Thum J, Glasgow RD, Schleyer M, Chen YC, Eschbach C, Stocker RF, Toshima N, Tanimura T, Louis M, Arias-Gil G, Marescotti M, Benfenati F, Gerber B ( 2017) A Drosophila lárva pavlovi kondicionálása: illusztrált, többnyelvű, gyakorlati kézikönyv a szag-íz asszociatív tanuláshoz kukacoknál. Front Behav Neurosci 11:45.

Oranth A, Schultheis C, Tolstenkov O, Erbguth K, Nagpal J, Hain D, Brauner M, Wabnig S, Steuer Costa W, McWhirter RD, Zels S, Palumbos S, Miller DM III, Beets I, Gottschalk A (2018) Food Az érzés modulálja a mozgást a dopamin és a neuropeptid jelátvitel révén egy elosztott neuronális hálózatban. Neuron 100:1414–1428.e1410.

Owald D, Waddell S (2015) A szaglástanulás torzítja a gomba test kimeneti utakat a Drosophila viselkedési választásának irányításához. Curr Opin Neurobiol 35:178–184.

Owald D, Felsenberg J, Talbot CB, Das G, Perisse E, Huetteroth W, Waddell S (2015) A meghatározott gombatest kimeneti neuronjainak aktivitása alapozza meg a Drosophila tanult szagló viselkedését. Neuron 86:417–427.

Paisios E, Rjosk A, Pamir E, Schleyer M (2017) A kondicionált idegenkedés két különböző osztályának közös mikroviselkedési „lábnyoma”. Tanuld meg a Mem 24:191–198-at.

Pauls D, Selcho M, Gendre N, Stocker RF, Thum AS (2010) A Drosophila lárvák embrionális eredetű gombatesti neuronokon keresztül étvágygerjesztő szaglási emlékeket hoznak létre. J Neurosci 30:10655–10666.

Perisse E, Owald D, Barnstedt O, Talbot CB, Huetteroth W, Waddell S (2016) Aversive learning and appetitive motivation toggle feed-forward gátlás a Drosophila gomba testében. Neuron 90:1086–1099.

Pfeiffer BD, Jentt A, Hammonds AS, Ngo TT, Misra S, Murphy C, Scully A, Carlson JW, Wan KH, Laverty TR, Mungall C, Svirskas S, Kadonaga JT, Doe CQ, Eisen MB, Celniker SE, Rubin GM (2008) Eszközök a neuroanatómiához és neurogenetikához Drosophilában. Proc Natl Acad Sci USA 105:9715–9720.

Pfeiffer BD, Ngo TT, Hibbard KL, Murphy C, Jenett A, Truman JW, Rubin GM (2010) Eszközök finomítása a célzott génexpresszióhoz Drosophilában. Genetics 186:735–755.

Placais PY, Trannoy S, Friedrich AB, Tanimoto H, Preat T (2013) Két pár gombatest efferens neuronra van szükség az étvágygerjesztő hosszú távú memóriakereséshez Drosophilában. Cell Rep 5:769–780.

Rescorla RA, Wagner AR (1972) A pavlovi kondicionálás elmélete: Változások a megerősítés és a meg nem erősítés hatékonyságában. In: Klasszikus kondicionálás: II. Jelenlegi kutatás és elmélet (Black AH, Prokasy WF, szerk.), 64–99. New York: Appleton-Century-Crofts.

Rohwedder A, Pfitzenmaier JE, Ramsperger N, Apostolopoulou AA, Widmann A, Thum AS (2012) Tápérték-függő és tápérték-független hatások a Drosophila melanogaster lárva viselkedésére. Chem Senses 37:711–721.

Rohwedder A, Wenz NL, Stehle B, Huser A, Yamagata N, Zlatic M, Truman JW, Tanimoto H, Saumweber T, Gerber B, Thum AS (2016) Négy egyedileg azonosított páros dopaminneuron jutalmat jelez a Drosophila lárvában.Curr Biol 26 :661–669.

Roy S, Field GD (2019) A retina feldolgozás dopaminerg modulációja a csillagfénytől a napfényig. J Pharmacol Sci 140:86–93.

Saumweber T, Husse J, Gerber B (2011) A szagok veleszületett vonzereje és asszociatív tanulhatósága disszociálható a Drosophila lárvában. Chem Senses 36:223–235.

Saumweber T, Rohwedder A, Schleyer M, Eichler K, Chen YC, Aso Y, Cardona A, Eschbach C, Kobler O, Voigt A, Durairaja A, Mancini N, Zlatic M, Truman JW, Thum AS, Gerber B (2018) A jutalom tanulás funkcionális architektúrája a Drosophila lárva gombatestének külső neuronjaiban. Nat Commun 9:1104.

Scherer S, Stocker RF, Gerber B (2003) Szaglástanulás egyénileg vizsgált Drosophila lárvákban. Tanuld meg a Mem 10:217–225-öt.

Schipanski A, Yarali A, Niewalda T, Gerber B (2008) A cukorfeldolgozás viselkedési elemzései a Drosophila lárva választásában, táplálásában és tanulásában. Chem Senses 33:563–573.

Schleyer M, Saumweber T, Nahrendorf W, Fischer B, von Alpen D, Pauls D, Thum A, Gerber B (2011) A viselkedésen alapuló áramkörmodell arra vonatkozóan, hogyan szervezik meg az eredmények elvárásai a tanult viselkedést a Drosophila lárvában. Learn Mem 18:639–653.

Schleyer M, Diegelmann S, Michels B, Saumweber T, Gerber B (2013) „Decision-making” in larval Drosophila. In: Invertebrate learning and memory (Menzel R, Benjamin P, szerk.), 41–55. Amszterdam: Elsevier.

Schleyer M, Miura D, Tanimura T, Gerber B (2015a) Az ízerősítés sajátos minőségének megismerése lárva Drosophilában. Elife 4:e04711.

Schleyer M, Reid SF, Pamir E, Saumweber T, Paisios E, Davies A, Gerber B, Louis M (2015b) The impact of odor-reward memory on chemotaxis in larval Drosophila. Tanuld meg a Mem 22:267–277-et.

Schleyer M, Fendt M, Schuller S, Gerber B (2018) Erősítéssel párosított és nem párosított ingerek asszociatív tanulása: a kukacoktól, legyektől, méhektől és patkányoktól származó bizonyítékok értékelése. Front Psychol 9:1494.

Schroll C, Riemensperger T, Bucher D, Ehmer J, Voller T, Erbguth K, Gerber B, Hendel T, Nagel G, Buchner E, Fiala A (2006) Különálló moduláló neuronok fény által indukált aktiválása étvágygerjesztő vagy averzív tanulást vált ki Drosophilában lárvák. Curr Biol. 16:1741–1747.

Schultz W (2015) Neuronális jutalom és döntési jelek: az elméletektől az adatokig. Physiol Rev 95:853–951.

Schwaerzel M, Monastirioti M, Scholz H, Friggi-Grelin F, Birman S, Heisenberg M (2003) A dopamin és az oktopamin különbséget tesz az averzív és étvágygerjesztő szaglási emlékek között Drosophilában. J Neurosci 23:10495–10502.

Sejourne J, Placais PY, Aso Y, Siwanowicz I, Trannoy S, Thoma V, Tedjakumala SR, Rubin GM, Tchenio P, Ito K, Isabel G, Tanimoto H, Preat T (2011) A gombatest efferens neuronjai, amelyek felelősek az averzív olfactory memoryért visszakeresés Drosophilában. Nat Neurosci 14:903–910.

Selcho M, Pauls D, Han KA, Stocker RF, Thum AS (2009) A dopamin szerepe a Drosophila larval klasszikus szagló kondicionálásában. PLoS One 4: e5897.

Shuai Y, Hirokawa A, Ai Y, Zhang M, Li W, Zhong Y (2015) Dissecting neural pathways for losting in Drosophila olfactory averssive memory. Proc Natl Acad Sci USA 112:E6663–E6672.

Shyu WH, Chiu TH, Chiang MH, Cheng YC, Tsai YL, Fu TF, Wu T, Wu CL (2017) Neurális áramkörök a hosszú távú vízdíjértmemóriafeldolgozása szomjas Drosophilában. Nat Commun 8:15230.

Strauch M, Hartenstein V, Andrade IV, Cardona A, Merhof D (2018) Annotated dendrograms for neurons from the lárva gyümölcslégy agyából. In: Eurographs Workshop on Visual Computing for Biology and Medicine (Puig Puig A, Schultz T, Vilanova A, szerk.). Goslar: Eurographs Association

Sutton RS, Barto AG (1981) Az adaptív hálózatok modern elmélete felé: várakozás és előrejelzés. Psychol Rev 88:135–170.

Takemura SY, Aso Y, Hige T, Wong A, Lu Z, Xu CS, Rivlin PK, Hess H, Zhao T, Parag T, Berg S, Huang G, Katz W, Olbris DJ, Plaza S, Umayam L, Aniceto R , Chang LA, Lauchie S, Ogundeyi O és mtsai. (2017) A

a felnőtt Drosophila agy tanulási és memóriaközpontjának összeköttetése. Elife 6:e26975.

Thane M, Viswanathan V, Meyer TC, Paisios E, Schleyer M (2019) Modulations of micro behaviour by asssociative memory strong in Drosophila larvae. PLoS One 4:e0224154.

Thum AS, Gerber B (2019) Connectomics and function of amemóriahálózat: a Drosophila lárva gombateste. Curr Opin Neurobiol 54:146–154. Tumkaya T, Ott S, Claridge-Chang A (2018) A Drosophila rövid távú memória genetikájának szisztematikus áttekintése: a metaanalízis robusztus

reprodukálhatóság. Neurosci Biobehav Rev 95:361–382.

Waddell S (2013) Erősítő jelzés Drosophilában: végül is a dopamin csinálja mindezt. Curr Opin Neurobiol 23:324–329.

Widmann A, Artinger M, Biesinger L, Boepple K, Peters C, Schlechter J, Selcho M, Thum AS (2016) Genetic dissection of aversive asssociative olfactory learning and memory in Drosophila larvae. PLoS Genet 12:e1006378.

Widmann A, Eichler K, Selcho M, Thum AS, Pauls D (2018) Odor-taste learning in Drosophila larvae. J Insect Physiol 106:47–54.

Wu JK, Tai CY, Feng KL, Chen SL, Chen CC, Chiang AS (2017) A hosszú távú memória szekvenciális fehérjeszintézist igényel a Drosophila.Sci Rep 7:7112 gombatest kimeneti neuronjainak három alcsoportjában.

Yarali A, Nehrkorn J, Tanimoto H, Herz AV (2012) Eseményidőzítés az asszociatív tanulásban: a biokémiai reakciódinamikától a viselkedési megfigyelésekig. PLoS One 7:e32885.