A releváns, nem averzív információk előzetes megismerése határfeltétele annak, hogy elkerüljük a memória újrakonszolidációját a patkány hippokampuszában

További információért:ali.ma@wecistanche.com

Az újraaktivált emlékek a rekonszolidáció során módosíthatók, így ez a folyamat a poszttraumás stressz zavar (PTSD) potenciális terápiás célpontjává válik, amely mentális betegség, amelyet a traumával kapcsolatos félelmeket kiváltó helyzetek visszatérő elkerülése jellemez. Azonban az elkerülésmemóriaa rekonszolidáció még mindig lazán meghatározott peremfeltételek összességétől függ, korlátozva az alapkutatás transzlációs értékét. Különösen a hippokampusz részvétele a félelem által motivált elkerülésbenmemóriaaz újrakonszolidáció továbbra is ellentmondásos. A hím Wistar patkányokon végzett viselkedési és elektrofiziológiai elemzéseket kombinálva azt találtuk, hogy a releváns, nem averzív információk korábbi megismerése elengedhetetlen ahhoz, hogy a hippocampus részt vegyen az elkerülésben.memóriarekonszolidáció, amely a théta- és gamma-oszcillációs teljesítmény növekedésével és a keresztfrekvenciás csatolással jár a dorsalis CA1-ben az elkerülő válasz reaktiválása során. Eredményeink azt mutatják, hogy a hippocampus érintettmemóriarekonszolidáció csak akkor, ha az újraaktiválás ellentmondásos reprezentációkat eredményez az elkerülés következményeivel kapcsolatban, és arra utal, hogy a hippocampalis théta–gamma ritmusok robusztus egymásba ágyazása a visszakeresés időpontjában egy sajátos rekonszolidációs marker.

Kulcsszavak: elkerülés; félelem; gamma-oszcillációk; hippocampus; újrakonszolidáció; théta-oszcillációk

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

Memóriakutató laboratórium, Brain Institute, Rio Grande do Norte Szövetségi Egyetem, RN 59056-450 Natal, Brazília

Jelentőségi nyilatkozat

A poszttraumás stressz-zavart (PTSD) olyan ingerekre vagy viselkedésekre adott maladaptív elkerülő válaszok jellemzik, amelyek az atraumás élmény bizonyos aspektusaihoz hasonlítanak. A rekonszolidáció megszakítása, az a folyamat, amelynek során az újraaktivált emlékek módosulásokra érzékenyek, ígéretes megközelítés a PTSD-s betegek kezelésében. Azonban a félelem által motivált elkerülésről ismertek nagy részememóriaA rekonszolidáció az elkerülés-tanulás paradigmái helyett a félelem kondicionálásán alapuló tanulmányokból származik. Patkányokon végzett lefelé tartó gátló elkerülési feladatot alkalmazva azt találtuk, hogy a hippocampus részt vesz amemóriacsak akkor történt újrakonszolidáció, ha az állatok olyan környezetben szerezték meg az elkerülő választ, amelyet korábban biztonságosnak tanultak, és kimutatták, hogy az újraaktiválás során megnövekedett théta- és gamma-oszcillációs kapcsolás ennek a folyamatnak az elektrofiziológiai jele.

Bevezetés

Az elkerülés egy normális védekező magatartás, amelynek célja a kényelmetlen vagy félelmetes helyzetek elkerülése. A poszttraumás stressz zavarban (PTSD) szenvedő betegeknél azonban a traumatikus eseményeket szimbolizáló vagy azokhoz hasonló érzelmek, gondolatok és ingerek kerülése súlyosbodik és aránytalan. Az újraaktiválás átmenetileg labilissá teheti az emlékeket, és ahhoz, hogy fennmaradjanak, ezeknek az emlékeknek egy génexpresszió- és fehérjeszintézis-függő restabilizációs folyamaton kell keresztülmenniük, amelyet rekonszolidációnak neveznek, és amely során frissíthetők vagy javíthatók is (Misanin et al., 1968; Spear, 1973; Lewis, 1979; Przybyslawski és Sara, 1997; Nader és munkatársai, 2000, Haubrich és Nader, 2016). Ezért azt javasolták, hogy a félelem által motivált elkerülő memória-rekonszolidáció interferenciáján alapuló terápiás beavatkozások segíthetik a PTSD-s betegeket a tolakodó emlékek kontextusában és megbirkózni a szorongással (Schwabe és mtsai, 2014; Dunbar és Taylor, 2017). Mindazonáltal, talán azért, mert a kondicionált félelmet régóta összefüggésbe hozták a félelem által motivált elkerülő válaszok megerősödésével (Mowrer és Lamoreaux, 1946; Miller, 1948), a legtöbb tanulmányt a rekonszolidáció relevanciájáról a stresszorral összefüggő rendellenességek kezelésében végezték. félelem-kondicionáló tanulási paradigmák (Johansen et al., 2011; Reichelt és Lee, 2013). Mindazonáltal fontos neuroanatómiai és neurokémiai különbségek vannak a félelem kondicionálása és a félelem által motivált elkerülés memóriafeldolgozása között (Wilensky és mtsai, 2000; Tinsley és mtsai, 2004; Alberini, 2005), és számos jelentés egyértelműen elválasztotta a félelem által kiváltott elkerülést a félelemtől. a kondicionált félelem kifejezése (Riccio és Silvestri, 1973; Overmier és Brackbill, 1977; Mineka, 1979). Valójában kevés információ áll rendelkezésre azokról a viselkedési feltételekről, amelyek korlátozzák a félelem által kiváltott elkerülés újrakonszolidációját, és azokról a fiziológiai tulajdonságokról, amelyek megkülönböztetik ezt a folyamatot a memória újraaktiválásától függő egyéb jelenségektől.

Kattintson a Cistanche tubulosa adagolásra a memóriaért

Különösen a hippokampusz szerepe, amely jól dokumentált a félelemkondicionáló memória újrakonszolidációjában (de Oliveira Alvares et al., 2008; Besnard és mtsai, 2013; Ishikawa et al., 2016), továbbra is megfoghatatlan az elkerülés esetében. és néhány vizsgálat, köztük a miénk is, nem talált bizonyítékot arra, hogy a de novo hippocampális fehérjeszintézis szükséges a félelem által kiváltott elkerülő memória reaktiválás utáni helyreállításához (Taubenfeld és mtsai, 2001; Cammarota et al., 2004; Power et al. , 2006; Arguello et al., 2013). Ezeknek a negatív eredményeknek az egyik lehetséges magyarázata az, hogy az elkerülő memória soha nem konszolidálódik, ami nagyon valószínűtlen, mivel arról számoltak be, hogy a fehérjeszintézis-blokkolók szisztémás beadása a félelem által kiváltott elkerülő memória előhívása után amnéziát okoz (Taubenfeld et al., 2001). Egy másik lehetőség az, hogy a reaktiváció az elkerülő memória újrakonszolidációját indukálja, de a hippocampus nem játszik szerepet ebben a folyamatban, ami szintén valószínűtlennek tűnik, mert a hippocampus elengedhetetlen, nem csak a félelem által kiváltott elkerülő válasz megszilárdulásához, visszanyeréséhez és kioltásához (Bernabeu et al., 1995; Cammarota és mtsai, 2005; Bonini és mtsai, 2006), hanem az elkerülő kihalási memória újrakonszolidációja érdekében is (Radiske et al., 2015). Ez az utolsó megfigyelés egy harmadik hipotézisre utal, amelyet ebben a tanulmányban vizsgáltunk, miszerint a hippokampusz csak akkor vesz részt a félelem által motivált elkerülő memória újrakonszolidációjában, ha a reaktiváció ellentmondásos előrejelzéseket eredményez az elkerülő válasz lehetséges kimenetelére vonatkozóan.

A hippocampalis oszcillációs aktivitásának módosulásai a memóriafeldolgozáshoz kapcsolódnak (Lisman, 2005). Különösen a megnövekedett théta-gamma kölcsönhatások kapcsolódnak az emlékezet-visszahíváshoz (Gruber és mtsai, 2004; Montgomery és Buzsaki, 2007), és ezek az oszcillációk a bizonytalansági jelek kiszámítására szolgálnak (Garrido és mtsai, 2015), valamint a helyes és helytelen megkülönböztetésre. válaszok (Sederberg és mtsai, 2007), amelyek mindegyike kapcsolatban áll a memória-rekonszolidáció bizonyos aspektusaival különböző preparátumokban (Ferna´ndez et al., 2016).

Ezért azt is feltételeztük, hogy a nyomkövetési versengés a rekonszolidáció kezdetén fokozza a théta-gamma csatolást a hippocampusban. Ezen feltevések tesztelésére a step-down inhibitory elkerülése (SD-IA) paradigmát alkalmaztuk, egy egypróbás, hippokampusz-függő tanulási feladatot, amely alkalmas patkányokban a tanult elkerülés visszaszerzéséhez kapcsolódó időfüggő változások tanulmányozására.

Anyagok és metódusok

Tantárgyak. A kísérletekhez 3-hónapos naiv hím Wistar patkányokat használtunk, amelyek súlya 300 – 350 g. Az állatokat ötfős csoportokban helyeztük el, és 12:12 órás világos/sötét ciklusban tartottuk őket (a világítás reggel 6:00-kor) 23 fokos hőmérsékleten, a táplálékhoz és a vízhez való ad libitum hozzáféréssel. A kísérleteket a fényciklus alatt végeztük. Az állatokat csak egyszer képezték ki és tesztelték. Minden eljárás a National Institutes of Health's Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, és a helyi intézményi etikai bizottság (Comissa˜o de E´tica no Uso de Animais, CEUA) jóváhagyta. A kísérleteket az állatok kezelési állapotára vakon végeztük.

Kanül és többelektródos implantátumok. Az állatokba {{0}}méretű rozsdamentes acél vezetékeket ültettünk be, amelyek a dorsalis hippocampus CA1 régiójára irányultak (sztereotaxiás koordináták, milliméterben: anteroposterior, 4,2; anterolaterális, 3.0; dorsoventral, 3 .0). Hat állatba krónikusan beültettünk 16-csatorna elektródasorokat a bal hátsó hippocampusba (sztereotaxiás koordináták, milliméterben: anteroposterior, 3,6; anterolaterális, 2,4; dorsoventral, 3,6 mm), és két epidurális csavart a parietális csontban, mint földelést. elektródák. Az elektródasorok 50 m-es tompa vágott, PFA-bevonatú volfrám mikrohuzalokból (AM Microsystems) készültek, amelyek 2 8-as konfigurációban voltak elhelyezve, a szomszédos elektródák közötti távolság 250 m. A beültetést ketamin (80 mg/kg)/xilazin (10 mg/kg) altatásban végeztük, és közvetlenül a műtét után az állatok egyszeri szubkután adag meloxicamot (0,2 mg/kg) kaptak fájdalomcsillapítóként. A műtét után az elektróda-implantátummal rendelkező patkányokat egyenként helyeztük el. A viselkedési eljárások a műtét után 7-10 nappal kezdődtek.

Kísérleti tervezés és statisztikai elemzés. Az SD-IA edzés előtt (lásd alább) a patkányokat három különböző eljárás egyikének vetettük alá az alábbiak szerint. A kontroll állatokat napi 5 percig kezeltük 5 napon keresztül (kontrollcsoport). A nyílt terepen élő (OF) csoport állatai egy 60 * 6{{30}} * 60 cm-es világosszürke OF arénát fedezhettek fel 5 percig, 5 napon keresztül. A Training box (TB) csoportba tartozó állatokat az SD-IRA TB platformra helyeztük, és hagytuk, hogy 5 napon keresztül 5 percig/nap szabadon felfedezhessék a berendezést. Egy nappal vagy 28 nappal ezen eljárások befejezése után a patkányokat betanították az SD-IA feladatra. Az SD-IA készülék egy 50 25 25 cm-es plexi doboz volt, 5-cm magas, 8-széles, 25- cm hosszú platformmal egy sorozat bronzrudak bal végén. ez alkotta a doboz padlóját. A kiképzéshez (egyetlen edzés reggel 8:00 és délelőtt 11:00 között) az állatokat az SD-IRA készülék bal hátsó sarka felé néző emelvényre helyezték. Amikor leléptek, és négy mancsukat a rácsra helyezték, 0,8 mA-es (erős edzés) vagy 0,4 mA-es (gyenge edzés) rántott lábsokkot kaptak 2 másodperc alatt, és azonnal visszakerültek otthoni ketrecükbe. Az elkerülési memória nyomának újraaktiválására 24 órával az SD-IA edzés után az állatokat ismét a TB platformra helyezték 40 másodpercre. Ez alatt a 40 másodperc alatt a patkányok felfedezték a platformot, elkerülve, hogy lelépjenek róla. A retenciót független állatcsoportok segítségével értékeltük 3 órával, 1 nappal vagy 14 nappal az SD-IA memória reaktiválása után. Ehhez az állatokat az SD-IA TB platformra helyezték, és megmérték a késleltetést, hogy lelépjenek róla. Ez a munkamenet akkor ért véget, amikor az állat lelépett a rácsra, vagy 500 mp után. Lábsokkot nem adtak. A megőrzési teszt munkamenetének késleltetésére vonatkozó 500 másodperces plafon miatt, valamint az a tény, hogy nincs validált többtényezős ANOVA-teszt nemparaméteres változókra, az adatokat mediánokként (interkvartilis tartományok) fejezzük ki, és kétirányú Mann–Whitney U teszttel vagy Kruskal– Wallis teszt, majd Dunn post hoc összehasonlítása, ha szükséges. Az expozíció előtti és az edzési alkalmak adatait (korlátozás nélkül) átlagos SEM-ként fejeztük ki, és ANOVA-val, majd Bonferroni többszörös összehasonlító tesztjével elemeztük. A szignifikancia értéke p 0,05. Az adatok elemzését a GraphPad Prism 6 szoftverrel (RRID: SCR_002798) végeztük.

In vivo elektrofiziológia. A neurofiziológiai jeleket a Cerebus Neural Signal Processor rendszer (Black rock Microsystems) segítségével folyamatosan vettük. Az adatokat felerősítették, 0,3 és 150 Hz-es vágási frekvenciákon szűrték, 1000 Hz-en mintavételezték, és offline módon elemezték a MATLAB-ban (RRID: SCR_001622) beépített és egyedileg írt rutinok segítségével ( Jelfeldolgozási eszköztár). A CA1 piramissejtréteget sztereotaxiás koordinátákkal és standard elektrofiziológiai paraméterekkel azonosították, mint például a maximális théta-teljesítmény a hippocampalis repedésnél és a théta-aktivitás fázisfordítása a stratum radiatumban (Brankack és mtsai, 1993; Bragin és mtsai, 1995). A Welch-periodogram módszert (5 s Hamming-ablakok, 75 százalékos átfedés) alkalmaztuk a teljesítményspektrumok kiszámításához. A teljesítményarány az egységnyi frekvenciánkénti teljesítményt jelzi, amelyet az alapidőszak (a rögzítőketrecben a stabil rögzítés első 40 másodperce) teljesítményével normalizálnak. A kiindulási mezőpotenciálokat 1 órával a memória újraaktiválása előtt vettük fel a rögzítő ketrecben. A théta, a lassú gamma és a gyors gamma sávteljesítményét az 5–10, 35–55, illetve 55–100 Hz közötti frekvenciatartomány átlagos teljesítményeként határozták meg. A keresztfrekvenciás csatolás elemzéséhez az egyes frekvenciasávok szűrt változatainak Hilbert-transzformációjából számítottuk ki a lassú és gyors gamma-amplitúdókat, valamint a felvétel mentén a théta fázisokat. A théta fázisokat 18 20 fokos intervallumra bontottuk. A gamma-sávok átlagos amplitúdóját minden théta-fázis tálcára kiszámítottuk, és az összes sávra vonatkozó amplitúdóértékek összegével normalizáltuk. A frekvenciasávok közötti modulációs erősséget a modulációs index (MI) fejezi ki, amely az egyenletes eloszlás és a fáziseloszlásonkénti átlagos amplitúdóból származó valószínűségi függvény közötti Kullback–Leiber távolságot jelzi (Tort et al., 2010). A ko-modulációs térképeket úgy kaptuk meg, hogy több frekvenciasáv-pár MI-jét (4 Hz-es sávszélesség, 1 Hz-es lépések a fázisfrekvenciákhoz; 10 Hz-es sávszélességek, 5 Hz-es lépések az amplitúdófrekvenciákhoz) kétdimenziós pszeudoszín diagramon fejezték ki (Tort et al., 2010). . Az átlagos MI-t a komodulációs térképek (5–10 Hz) (35–55 Hz) vagy (5–10 Hz) (55–100 Hz) régióiban a megfelelő MI értékek átlagolásával kaptuk. Az MI-ket egyetlen elektródáról számítottuk ki 40-s hosszú, összefüggő LFP-felvételek segítségével az újraaktiválási munkamenetből. A lassú és gyors gamma amplitúdó eseményeit azonosítottuk, és meghatároztuk a kapcsolódó théta fázist. Ezeket az eseményeket olyan időintervallumként határozták meg, amikor a gamma-teljesítmény 2 SD-vel meghaladta a megfelelő időátlagos teljesítményt, mint Colgin et al. (2009). A mesterséges gamma-események elemzésének elkerülése érdekében nem vettük figyelembe a 6 SD teljesítményű időintervallumokat a számításokban. A 100 ms távolságra elválasztott eseményeket egyesítettük, és egyetlen eseménynek tekintettük. A théta fázist az egyes gammaesemények maximumának megfelelő időpontokban kivontuk, és a körkörös átlagot kiszámítottuk, így kaptunk egy egyfázisú értéket, amely a nagy gamma-amplitúdó előfordulásához kapcsolódik. Az állat helyzetének nyomon követésére az SD-IA készülék és a rögzítő ketrecek fölé rögzített digitális videokamerákat használtunk. A videoadatokat 30 képkocka/s sebességgel gyűjtöttük, és a TopScan rendszerrel (CleverSys) elemeztük. Az adatokat átlagos SEM-ben fejeztük ki, és páratlan Student-féle t-próbával vagy egymintás t-próbával elemeztük az elméleti átlaggal 1. Az elektródák elhelyezését postmortem igazoltuk. A patkányokat mélyen érzéstelenítettük és intrakardiálisan perfundáltuk először 7,2 pH-jú sóoldattal, majd 4 százalékos paraformaldehiddel (pH 7,2). Az agyakat eltávolítottuk, 30 százalékos szacharózban hagytuk 48 órán át, és koronálisan levágtuk (50 m-es metszet). Kiválasztottuk a megfelelő metszeteket, és krezilibolyával megfestettük az elektródák elhelyezkedésének megerősítésére. Kísérletek során 1 liter 4%-os metilénkéket adtunk be a fent leírtak szerint, majd a festék 30 perccel későbbi meghosszabbodását tekintettük a korábban beinjektált hordozó/gyógyszer diffúzió jelzésére. A statisztikai elemzésekbe csak a megfelelő kanülimplantátummal rendelkező állatok adatait (96 százalék) vettük be.

Eredmények

Az edzés előtti ismételt, nem megerősített expozíció az edzőkészülékkel kiváltja a hippocampus részvételét az elkerülő memória konszolidációjában

A korábbi tanulás félelem által motivált elkerülési memória-rekonszolidációra gyakorolt ​​hatásának meghatározásához hím Wistar patkányokat (3 hónapos; 300 –350 g) kezeltünk (kontrollcsoport), ill. szabadon felfedezhettük az OF arénát (OF csoport) vagy az SD-IA TB-t (TB csoport) 5 percig, naponta egyszer 5 napon keresztül. Huszonnégy órával később az állatokat SD-IA-ra (0,8 mA/2 s lábsokk) oktatták, majd 1 nappal ezután egy 40-s hosszú, nem megerősített memória-újraaktiválási munkamenetnek vetették alá. Közvetlenül ezután a patkányok bilaterális vivőanyag (VEH; 0,9 százalékos sóoldat), géntranszkripció blokkoló AMA (45 ng/oldal) vagy fehérjeszintézis gátló ANI (160 g) injekciót kaptak. /oldal) a dorsalis hippocampus CA1 régiójába. A kontroll és az OF állatok normális SD-IA memóriamegtartást mutattak az újraaktiválás után 24 órával végzett teszt során, függetlenül a kezeléstől. A VEH-t kapott tbc-s állatok szintén normális retenciót mutattak, de az AMA-t vagy ANI-t kapó állatok amnéziásak voltak (1B. ábra; kontrollcsoport: H 0.8501, p 0.6537; OF csoport: H 0,1925, p 0,9082; TB csoport: H 12,23, p 0,0022, VEH vs AMA p 0,05, VEH vs ANI p 0,01 Dunn többszörös összehasonlításában Kruskal–Wallis teszt után).

Posztreaktiváció Az AMA és ANI intra-CA1 beadása amnéziát is okozott az SD-IA-ra kiképzett tbc-s állatoknál gyenge lábsokk segítségével (0,4 mA/2 s; 1C. ábra; kontrollcsoport: H {{7}). }.2679, p 0.8747; TB csoport: H 14,96, p 0.0006, VEH vs AMA p 0,05, VEH vs ANI p 0,001 in Dunn többszörös összehasonlítása Kruskal–Wallis teszt után).

Egyetértve azzal a felfogással, hogy az ellentmondó, nem averzív információk előzetes megismerése szükséges feltétele a hippocampusnak az elkerülő memória rekonszolidációjában való részvételének, az AMA és ANI által okozott amnézia legalább 14 napig tartott (1D ábra; H 15.43, p { {4}}.0004, VEH vs AMA p 0.001, VEH vs ANI p 0,05 in Dunn többszörös összehasonlítása Kruskal–Wallis teszt után), és nem figyelték meg, amikor az AMA-t és az ANI-t 6 órával azután fecskendezték be (1E. ábra; H 2,376, p 0,3049), vagy a memória újraaktiválása hiányában (1F. ábra; H 2,282, p 0,3196). ), amikor az állatok retencióját 3 órával az újraaktiválás utáni 24 órával szemben teszteltük (1G. ábra; H 1,959, p 0,3754), vagy amikor az állatokat egyetlen tbc-s előzetes expozíciónak vetítettük alá (1H. ábra; H 1,478, p). 0,4776).

A TB-nek való ismételt előzetes expozíció csökkentette az edzési késleltetést, de nem befolyásolta az SD-IA memória erejét vagy perzisztenciáját (2A ábra, balra: F(2,47) 26.46, p 0.0 01 előexponálási hatás; t(47) 2,144, p 0.05 a kontrollcsoporthoz az OF csoporthoz képest; t(47) 7,1{{30}} 6, p 0.001 a kontrollcsoporthoz a TB csoporthoz képest; t(47) 4,994, p 0.001 az OF csoporthoz a TB csoporthoz a Bonferroni-ban többszörös összehasonlítás teszt egyutas ANOVA után; 2A ábra, jobbra, 1. nap: H 0,4478, p 0,7994; 14. nap: H 0,2072, p 0,9016). Ezenkívül a meg nem erősített újraaktiválás nem befolyásolta a tanult elkerülő válasz erősségét, függetlenül az edzés közbeni lábsokk intenzitásától (2B ábra, C; U 24,50, p 0,9999, no-RA csoport vs RA csoport erős edzés esetén és U 20,00, p 0,5594, no-RA csoport vs RA csoport, gyenge edzés esetén).

A Zif268 transzkripciós faktor expressziója egy szelektív hippocampális rekonszolidációs marker (Lee et al., 2004), és az -adrenerg receptor jelátvitel farmakológiai aktiválása fokozza a félelem-memória újrakonszolidációját (de lásd még Muravieva és Alberini, 2010; De˛biec et al., 2011). TBC-s állatokban, de nem a kontrollállatokban, a Zif268 antiszensz oligodezoxinukleotidok (2 nmol/oldal) CA1-en belüli infúziója 90 perccel a memória reaktiválása előtt amnéziát váltott ki 24 órával később (3A. ábra; kontrollcsoport: U 49,5{ {55}}, p 0.9999, MSO vs ASO; TB csoport: U 7.50, p 0.0007, MSO vs. ASO a Mann–Whitney tesztben), míg az -adrenerg receptor agonista ISO (5 mg/kg) intraperitoneális beadása közvetlenül az újraaktiválás után lelassította a memóriaromlást (3B. ábra; U 15.{{80}}{{ 89}}, p 0.0{{100}}73, VEH vs ISO Mann–Whitney tesztben). Ezenkívül az AMA és ANI beadása az SD-IA memória reaktiválása után nem befolyásolta a retenciót azokban az állatokban, amelyek NMDAr antagonista AP5-öt kaptak (5 g/oldal) a dorzális CA1-ben minden előzetes expozíció után (4A ábra, balra: F(4,196) 5,472, p 0,0003 a kezelési hatásra; F(1,49) 15,81, p 0,0002 az üléshatásra; F(4,196) 5,248, p 0,0005 az interakcióra; munkamenet 4-AP5: t(245) 4,038, 1 vs. session 4-VEH; session 5-AP5:t(245) 4.179, p 0.001 vs session 5-VEH Bonferroni többszörös összehasonlítású tesztjében kétutas ANOVA után; 4A ábra, jobbra: VEH ismételt előexponálás után: H 12,96, p 0,0015, VEH vs AMAp 0,01, VEH vs ANI p 0,05; AP5 ismételt előexponálás után: H 2,046, p 0,3595 Dunn többszörös összehasonlításában Kruskal–Wallis teszt után, vagy az utolsó időteszt között) Az expozíció előtti munkamenet és az edzés időtartama 1-ről 28 napra nőtt. Azonban az SD-IA TB-vel való ismételt expozíció, de nem egy OF-arénában, 27 nappal az utolsó előzetes expozíció után helyreállította az AMA és az ANI amnéziás hatását (4C. ábra balra: kezelt csoport: H 0,07045, p 0,9654; OF csoport: H 3,214, p 0,2005; újraexponált csoport: H 19,20, p 0,0001, VEH vs AMAp 0,001, VEH vs ANI p 0,001 Dunn többszörös összehasonlításában Kruskal–Wallis teszt után)

Az elkerülő memória újrakonszolidációja növeli a hippokampusz théta-gamma csatolását

A memória rekonszolidációját széles körben jellemezték farmakológiai és molekuláris szinten (Alberini, 2005; Tronson és Taylor, 2007; Haubrich és Nader, 2016). Ennek a folyamatnak az elektrofiziológiai elemzése azonban hiányzik, ami eddig hátráltatta a határozott rekonszolidációs elektrofiziológiai szignatúrák leírását.

A hippokampuszban a lokális térpotenciál (LFP) rezgései a théta sávban (5–10 Hz) a kontingenciaérzékeléshez kapcsolódnak (Nokia és Wikgren, 2010), mivel a lassú (35–55 Hz) és a gyors gamma (55–100 Hz) oszcillációk részt vesznek az információ más agyi területekről történő átvitelében (Fries, 20 09). A lassú gamma a CA3-ból származik, és a Schaffer kollaterálisokon keresztül terjed a CA1 stratum radiatumba, míg a gyors gamma aktivitás elsősorban a mediális entorhinalis kéregben jön létre, és a lakunóz-molekuláris rétegbe terjed, bár ennek az oszcillációs aktivitásnak a valódi eredete és természete továbbra is fennáll. teljesen tisztázandó (Csicsvari et al., 2003; Colgin et al., 2009; Zemankovics et al., 2{{1) 06}}13; Laszto´czi és Klausberger, 2014, 2016). Lassú és gyors gamma-oszcillációk a CA1 piramisrétegből is rögzíthetők (Butler és mtsai, 2016), ahol a thétához való kapcsolódásuk tükrözi az új információk integrációját a hosszú távú memória tárolóiból a tanulás során nyert információkkal (Fell és Axmacher, 2011; Yaffe et al., 2014). Annak megállapítására, hogy a reaktiváció által kiváltott hippokampusz LFP aktivitása különbözik-e az elkerülési választ (kontrollcsoport) és az ezt a választ újra megerősítő állatok között (TB csoport), rögzítettük az LFP-ket a dorsalis CA1 piramissejtrétegben, és elemeztük az oszcillációs változásokat. mintát az SD-IA memória újraaktiválása során a théta és gamma sávok relatív erejének mérésével. Azt találtuk, hogy a lassú gamma-oszcillációk amplitúdója mind a kontroll, mind a TB csoportban megnőtt az újraaktiválás során (5C. ábra; kontrollcsoport: t(5) 2,605, p 0,0480; TB csoport: t(5) 5,182, p 0,0035 in{35 }}minta t-teszt 1 elméleti átlaggal; kontrollcsoport vs TB csoport: t(10) 1,858, p 0,0928 a párosítatlan t-tesztben, összhangban azokkal a jelentésekkel, amelyek azt sugallják, hogy a lassú gamma szerepet játszik a memória-visszakeresésben (Colgin, 2015) . A TB-állatok, de nem a kontrollállatok, szintén növekedést mutattak a théta- és a gyors gamma-teljesítményben (5C. ábra; TB-csoport: t(5) 8,754, p 0,0003 a théta sávra; t(5) 3,601, p 0,0155 a gyors gamma-sávra a 1-minta t-próbája elméleti átlaga 1; kontrollcsoport vs TB csoport: t(10) 2,524, p 0,0302 a théta sávra; t(10) 2,527, p 0,0300 a gyors gamma sávra páratlan t-tesztben ). Az MI segítségével (Canolty és mtsai, 2006; Tort et al., 2010) azt találtuk, hogy az SD-IA memória reaktiválása során lassú és gyors gamma amplitúdók kapcsolódnak a thétához, és ez a moduláció erősebb volt a tbc-s állatokban, mint a kontroll állatokban. (5F. ábra; kontrollcsoport vs TB csoport: t(10) 3,639, p 0,0045 théta-lassú gamma esetén; t(10) 3,963, p 0,0027 théta-gyors gamma esetén páratlan t-tesztben). Annak megvizsgálására, hogy ez a csatolási erősségbeli különbség valóban tükrözi-e az aktív memóriaprocesszort, egyszerűen a TB-állatok megnövekedett théta-teljesítménye miatti jobb fázisazonosítás eredménye (Canolty és mtsai, 2006; Tort és mtsai, 2008), az LFP válaszokat összegyűjtöttük. a 40-s hosszú SD-IA reaktivációs munkamenet során rögzítettek 1-s hosszú időközönként, és kiegyenlítették a théta teljesítményt a kontroll és a tbc-s állatok között (5G ábra, balra: kontrollcsoport vs TB csoport: t( 10) 0,1640, p 0,8730 a párosítatlan t-próbában) az MI újraszámítására az 50. percentilis feletti vagy alatti théta-teljesítményű korszakok figyelembevételével. Azt találtuk, hogy még ilyen szigorú körülmények között is magasabb volt az MI tbc-ben, mint a kontroll állatokban (5G ábra, jobbra: kontrollcsoport vs TB csoport: t(10) 3,006, p 0,0132 théta-lassú gamma esetén; t(10) 5,409, p 0,0003 théta-gyors gamma esetén páratlan t-próbában).

A gamma normalizált amplitúdó-eloszlásának elemzése a théta-fázisok között azt mutatta, hogy a tbc-s állatokban, de nem a kontrollállatokban, a lassú és gyors gamma-komponensek maximális teljesítménye a théta-ciklus csúcsa közelében jelentkezett a memória újraaktiválása során (5H. ábra, balra). Meghatároztuk a lassú és gyors gamma események théta fáziseloszlását is, amelyet olyan periódusokként határoztunk meg, amikor a kiválasztott gamma frekvencia-alsáv teljesítménye meghaladta az átlagos teljesítmény 2 SDs értékét, és megállapítottuk, hogy tbc-s állatokban a lassú és gyors gamma események a sugárzás különböző fázisaiban fordultak elő. théta-ciklus, a lassú gamma-epizódokkal a késői felszálló szakaszra, a gyors gamma-eseményekkel pedig a théta-hullám korai leszálló fázisára (5H. ábra, jobbra: 347,18 fok 5,33 lassú gamma-események és 36,34 fok 13.{15} }3 gyors gamma események esetén, átlagos fázisszögeltérés; F(2,10) 7,11, p 0,048 a Hotelling párosított minta tesztjében egyenlő szöges átlagokra; nem egyenletes fáziseloszlás p 0,001 Rayleigh-ben teszt; 0 fok, mint a théta-ciklus csúcsa).

A tbc-s állatokban megfigyelt lassú és gyors gamma sávok differenciális modulációja a memória reaktiválása során független volt a gamma események számától (5I. ábra; lassú gamma események: t(10) 2,194, p 0 0,0529, kontrollcsoport vs TB csoport; gyors gamma események: t(10) 1,470, p 0,1724, kontrollcsoport vs TB csoport; páratlan t-teszt).

Vita

A korábbi nonaverzív tanulás az elkerülő memória konszolidációjának határfeltétele

Az újrakonszolidáció nem szükségszerű következménye a memória újraaktiválásának, de vannak kísérleti körülmények, amelyek korlátozzák ezt a folyamatot. Ezen peremfeltételek közül többet leírtak már, bár mindegyikről egymásnak ellentmondó jelentések születtek, ami nem meglepő, tekintve a viselkedési változók és fiziológiai kölcsönhatások számát, amelyek befolyásolhatják a memória újraaktiválását és visszakeresését (Nader és Hardt, 2009). Az a megállapítás azonban, hogy a hippocampalis fehérjeszintézis gátlása a félelem elkerülése miatti újraaktiválás után nem eredményez tartós amnéziát, az idő múlásával figyelemreméltóan konzisztens volt (Taubenfeld et al., 2001; Cammarota és mtsai, 2004; Power és mtsai, 2006; Arguello et al., 2013), alátámasztva azt az elképzelést, hogy a hippocampus nem vesz részt a félelem által motivált elkerülő memória rekonszolidációjában. Ennek a nézetnek ellentmondva, kísérleteink azt mutatják, hogy a hippokampusz valóban részt vesz az elkerülő memória újrakonszolidációjában, de csak akkor, ha az állatokat ismételten kitették a tréning környezetnek, mielőtt megszerezték volna az elkerülő memória nyomát. Ez az állítás azokon az eredményeken alapul, amelyek azt mutatják, hogy az AMA vagy ANI CA1-en belüli beadása közvetlenül az újraaktiválás után időfüggő amnéziát okozott az SD-IA memóriában előre kitett állatokban (TB csoport), de nem a kontroll, nem expozíciós patkányokban (kontrollcsoport) vagy patkányokban -az SD-IA TB-vel (OF csoport) nem kapcsolódó OF arénának van kitéve. Ezenkívül az AMA és az ANI amnéziás hatása nem jelentkezett, amikor a retenciót 3 órával az újraaktiválás után értékelték, és azt a Zif268 rekonszolidációs marker hippocampusban történő expressziójának blokkolásával imitálták. Valószínűtlen, hogy a látens gátlás magyarázza az eredményeinket, mert többször is beszámoltak arról, hogy az edzési környezetnek való előzetes expozíció inkább növeli, mint csökkenti a félelmek memória erejét (Pisano et al., 2012), ami viszont ellenállóvá teszi a memóriát az újrakonszolidációval szemben. (Suzuki et al., 2004; Wang és mtsai, 2009). Mindenesetre az SD-IA készüléknek való előzetes expozíció nem változtatta meg az SD-IA memória erejét vagy tartósságát, és az AMA és ANI hatása a rekonszolidációra független volt az elkerülő válasz erősségétől, ami együtt azzal a ténnyel, hogy Az ismételt előexponálás a nyomot fogékonnyá tette, nem pedig ellenállóvá a hippocampális manipulációkkal szemben, lehetővé téve számunkra, hogy elvetjük az expozíció előtti facilitáció-szerű hatások minden lehetséges hatását, amely hasonló a kontextuális félelem-kondicionáló memória kialakításánál leírtakhoz (Fanselow, 1990; Barrientos et al., 2002).

A hippokampusz támogatja azt az asszociatív sémát, amely rendszerezi a korábban megszerzett tudást és kiszámítja a mismatch jeleket (Vinogradova, 2001; Lisman és Grace, 2005; Schiller et al., 2015). Ezért azt javasolták, hogy a hippokampusz kifejezetten részt vesz a memória újrakonszolidációjában, amikor az újraaktiválás az újdonság vagy az előrejelzési hiba észlelésével egyidejűleg történik (Morris és mtsai, 2006; Rossato et al., 2007; Ferna´ndez és mtsai, 2016). Kísérleteink során azonban sem a kontroll, sem a tbc-s állatok nem követtek el hibát vagy tanultak új információt az újraaktiválás során, de kétségtelenül eltérő elvárásaik voltak ennek az ülésnek a lehetséges kimenetelével kapcsolatban. A kontrollállatok esetében a biztonságos platformról való lelépés egyetlen előrelátható következménye a lábsokk volt, míg a tbc-s patkányok esetében ennek a lépésnek a következményei nem voltak egyértelműen előre láthatók. Ezért csábító az a feltételezés, hogy ami a hippokampusz részvételét a félelem által motivált elkerülési memória újrakonszolidációjában indítja el, az nem a tények és előrejelzések közötti eltérés vagy az újdonság észlelése, hanem az elkerülés utóhatásaival kapcsolatos bizonytalanság, amelyet az összehasonlítás idéz elő. az egymásnak ellentmondó ábrázolásokért való versengés között.

Oszcillációs aktivitás a hippokampuszban és elkerülő memória rekonszolidáció A hippokampusz théta oszcillációi a döntéshozatal során a választás szempontjából releváns információk visszakereséséhez (Womelsdorf et al., 2010) és a különböző bemenetek koordinált újraaktiválásához kapcsolódnak, ami növeli az összehasonlítások pontosságát (Vinogradova, 2001). Elektrofiziológiai felvételeink azt mutatták, hogy a CA1 théta teljesítménye nőtt a tbc-s állatokban, de a kontroll állatokban nem, a memória reaktiválódása során, ami arra utal, hogy a hippokampusz théta aktivitása az egymásnak ellentmondó információk számítását tükrözheti a rekonszolidáció kezdetén. Feltételezték, hogy a lassú gamma-frekvenciák elősegítik a memória-visszakeresést, míg a gyors gammaritmusok megkönnyítik az aktuális kontextuális információk kódolását és újrakódolását (Colgin, 2016). Ezekkel a jelentésekkel összhangban azt találtuk, hogy mind a kontroll, mind a tbc-s állatok megnövekedett lassú gamma-aktivitást mutattak, míg csak a TB-állatok mutattak változást a gyors gamma-sávban a memória reaktiválása során. Az amygdalában a gyors gamma-erőt biztonsági jelekkel társítják, és ismert, hogy az averzív és biztonsági állapotok kifejezése magában foglalja ennek a szerkezetnek a hippocampusszal való szinkronizált kölcsönhatását (Stujenske et al., 2014). Eredményeink másik magyarázata az, hogy a tbc-s állatoknál megfigyelt megnövekedett hippocampális gyors gammaaktivitás a tréningkészülékkel való ismételt előzetes expozíció során megtanult nem-averzív reprezentáció reaktivációját tükrözi.

A théta-gamma kölcsönhatások a szinaptikus plaszticitással, az emlékezet-visszanyeréssel és az agyi régiók közötti kommunikációval járnak együtt (Lisman, 2005; Canolty és Knight, 2010; Jutras és Buffalo, 2010; Lesting és mtsai, 2011). Azt találtuk, hogy a théta fázis erősen modulálja a lassú és gyors gamma sávok amplitúdóját a memória reaktiválása során tbc-ben, de nem a kontroll állatokban, ami arra utal, hogy ennek a keresztfrekvenciás csatolásnak az erőssége a hippocampusban az emlékezet újrakonszolidációjának elektrofiziológiai korrelációja. Bár a hippokampusz LFP aktivitásának sebességfüggő változásairól számoltak be (Whishaw és Vanderwolf, 1973; Montgomery és mtsai, 2009; Newman és mtsai, 2013), nem valószínű, hogy a motoros aktivitás különbségei magyarázhatják eredményeinket, mivel mindkettő kontrollálja és a tbc-s állatok minimális mozgási állapotban (átlagsebesség 1 cm/s) maradtak a TB-platformban az újraaktiválás során.

Következtetések és lehetséges következmények

A traumatikus élmények tartós visszaemlékezését célzó klinikai beavatkozások nemcsak az elkerülő memória rekonszolidáció megzavarására, hanem az elkerülő memória kioltásának fokozására is alapulhatnak (Vervliet et al., 2013; Schwabe et al., 2014). Az extinkció az a folyamat, amelynek során a tanult válasz kibocsátásának valószínűsége csökken az ismételt meg nem erősített újraaktiválás hatására, és egy gátló emlék kialakulását vonja maga után, amely végül versenyez az eredeti nyommal. A rekonszolidáció és az extinkció egymást kizáró folyamatok (Merlo et al., 2014), és felmerült, hogy az, hogy a visszakeresés extinkciós tanulást vagy memória rekonszolidációt eredményez-e, a reaktivációs munkamenet során uralkodó peremfeltételektől függ. Bár az extinkció és a rekonszolidáció kizárják egymást, az extinkciós tanulás által kiváltott gátló memórianyomok érzékenyek az újrakonszolidációra (Rossato et al., 2010). Például az SD-IA extinkciós memória fehérjeszintézis-függő újrakonszolidáción megy keresztül a hippokampuszban az újraaktiválás után, és manipulációja helyreállíthatja az elkerülési választ, vagy fokozhatja az extinkciós memória nyomát (Radiske et al., 2015; Rosas-Vidal et al., 2015). Ezek a megállapítások a jelen tanulmányban bemutatott eredményekkel együtt határozottan azt sugallják, hogy a hippokampusz részt vesz a memória újrakonszolidációjában, amikor ellentmondó jeleket észlelnek az újraaktiválás során, és hogy az állat viselkedését az adott munkamenetben ténylegesen irányító mnemonikus ábrázolás lesz az. sebezhető a farmakológiai interferenciával szemben, amint azt a nyomdominancia elmélet sugallja (Eisenberg et al., 2003). Ennek keretében azt javasoljuk, hogy az emlékezet-újrakonszolidáció interferenciáján alapuló terápiákat részesítsék előnyben az ismerős kontextushoz kapcsolódó traumák és fóbiák kezelésére, míg a kihalás elősegítésén alapuló beavatkozások válasszák az előírást, ha a traumatikus események ismeretlen háttérből származnak. . Végül, eredményeink arra is utalnak, hogy a rekonszolidáción alapuló pszichoterápiák során rögzített EEG-jelekből származó fázis-amplitúdó csatolási elemzések hasznosak lehetnek e folyamat tényleges előfordulásának ellenőrzésére és a kezelés hatékonyságának előrejelzésére.