Dio 1: Starenje miševa pokazuje ažuriranje oštećene memorije u novoj paradigmi ažuriranja OUL-a

za više informacija:Ali.ma@wecistanche.com

Molimo kliknite ovdje do 2. dijela

Janine L. Kwapis1,2, Yasaman Alaghband1, Ashley A. Keiser1, Tri N. Dong1, Christina M. Michael1, Diane Rhee1, Guanhua Shu1, Richard T. Dang1, Dina P. Matheos1 i Marcelo A. Wood1

Sjećanja ne opstaju u trajnom, statičkom stanju, već se umjesto toga moraju dinamički modificirati kao odgovor na nove informacije. Iako novamemorijaformiranje se obično proučava u laboratorijskom okruženju, većina asocijacija u stvarnom svijetu su modifikacije postojećih sjećanja, posebno u iskusnom mozgu koji stari. Do danas, ovoj oblasti je nedostajala jednostavna paradigma ponašanja koja može mjeriti da li se originalne i ažurirane informacije pamte u jednoj testnoj sesiji. Kako bismo riješili ovaj jaz, razvili smo romanmemorijaparadigma ažuriranja, nazvana zadatak Objects in Updated Locations (OUL) koji je sposoban za procjenumemorijaažuriranje u zadatku bez stresa koji je prikladan i za mlade i za stare glodare. Prvo pokazujemo da mladi miševi uspješno pamte i originalnu memoriju i ažurirane informacije u OUL-u. Zatim, pokazujemo da intrahipokampalna infuzija inhibitora sinteze proteina anizomicina remeti i ažurirane informacije i originalnu memoriju na testu, sugerirajući da ažuriranje memorije u OUL-u uključuje originalnu memoriju. Da bismo to potvrdili, koristili smo Arc CatFISH tehniku ​​da pokažemo da sesija ažuriranja OUL-a ponovo aktivira skup neurona koji se u velikoj mjeri preklapa kao originalnimemorija. Konačno, koristeći OUL, to pokazujemomemorijaažuriranje je poremećeno starenjem, 18-mo miševi. Zajedno, ovi rezultati pokazuju da hipokampalnimemorijaažuriranje je narušeno starenjem i utvrditi da je OUL paradigma efikasna, osjetljiva metoda procjene ažuriranja memorije kod glodara.

Kliknite zaCistanche na urdu za poboljšanje pamćenja

UVOD

Memorije se moraju dinamički ažurirati kako bi se u memoriju uključile najrelevantnije, najnovije informacije. Ova sposobnost integracije novih informacija u postojećememorijaje ključno kako bi se omogućilo organizmima da predvide buduće ishode i prilagode se novim situacijama. Većina sjećanja nisu nove asocijacije, već izmjene ili dopune (ažuriranja) postojećih sjećanja, posebno u ostarjelom, iskusnom mozgu. Uprkos svojoj fundamentalnoj važnosti, mehanizmi koji podržavaju ažuriranje pamćenja su uglavnom neobilježeni, a još manje se razumije o tome kako disregulacija ovih mehanizama može doprinijeti kognitivnom padu vezanom za starenje. Razumijevanje načina na koji se sjećanja modificiraju kao odgovor na nove informacije je stoga važan korak ka poboljšanjumemorijatokom životnog veka.

Sećanja se mogu ažurirati kroz proces koji se naziva "ponovno konsolidovanje", u kojem pronalaženje pokreće period labilnosti koji bi mogao omogućiti da se nove informacije ugrade u postojeću, stabilnumemorija. Proces rekonsolidacije sastoji se od početne faze destabilizacije označene degradacijom proteina nakon čega slijedi faza restabilizacije koju karakterizira sinteza proteina [1-9]. Nedavni rad je pokazao da se ponovna konsolidacija pokreće samo kada se nove informacije prezentiraju prilikom preuzimanja; kada se pronalaženje sastoji samo od poznatih informacija, originalamemorijaostaje stabilan i otporan na amnezičke agense kao što su inhibitori sinteze proteina [2, 10–16]. Ovo sugerira da nove informacije pokreću destabilizaciju memorije kako bi se omogućile modifikacije. U skladu s tim, brojne studije sada pokazuju da nove informacije predstavljene tokom pronalaženja mogu promijeniti sadržaj pamćenja [2, 3, 11, 17, 18], afektivne komponente pamćenja [19–22], dovesti do trajnog izumiranja [23–27]. ], ili čak reorganizirati memoriju na nivou kola [11, 28].

lokacijamemorijazadatak, nazvan paradigma objekata na ažuriranim lokacijama (OUL). Ciljevi ove studije bili su dvostruki. Prvo, željeli smo uspostaviti zadatak OUL-a kao novu metodu za proučavanje ovisnosti o hipokampusumemorijaažuriranje. Drugo, željeli smo koristiti ovu paradigmu da utvrdimo da limemorijaažuriranje je otežano sa godinama.

OUL paradigma je nova po tome što je u stanju da proceni i originalnu memoriju i ažurirane informacije u jednoj test sesiji. Nadalje, OUL koristi usputno učenje koje koristi prednost urođene sklonosti glodara prema novostima, izbjegavajući nepotreban stres i čini ga prikladnim za testiranje nedostataka u ažuriranju pamćenja vezanih za uzrast. Ovdje prvo potvrđujemo zadatak OUL-a, pokazujući da se mladi miševi pokazujumemorijai za originalni trening i za ažuriranje memorije u OUL test sesiji. Zatim smo koristili dvije komplementarne metode (intrahipokampalne injekcije anizomicina i Arc CatFISH) kako bismo potvrdili da ažuriranje OUL-a zahtijeva preuzimanje originalne memorije, umjesto da se formira nova, nezavisna memorija. Konačno, koristeći OUL, pokazujemo da miševi koji stare pokazuju oštećenje umemorijaažuriranje, što sugerira da nemogućnost ažuriranja sjećanja može doprinijeti kognitivnom padu vezanom za starenje. Zajedno, ovi rezultati pokazuju da se OUL paradigma može koristiti za razumijevanje mehanizama koji leže u osnovi ažuriranja hipokampalne memorije kroz životni vijek.

MATERIJALI I METODE

Miševi

Subjekti su bili mladi odrasli (2–4-mjeseci) ili stari (18–20 mjeseci) mužjaci miševa C57BL/6 J (Jackson Laboratory). Miševi su smješteni, hranjeni i rukovani kako je opisano u Dodatnim metodama. Sve procedure su odobrene od strane Univerziteta u Kaliforniji, Irvineovog odbora za institucionalnu negu i upotrebu životinja i bile su u skladu sa smernicama Nacionalnog instituta za zdravlje.

NAŠ zadatak

Nakon rukovanja i navikavanja (pogledajte Dopunske metode), miševi su obučeni sa dva identična objekta na određenim lokacijama (A1 i A2) za 1 ili 3d u naviklom kontekstu. Dvadeset četiri sata kasnije, miševi su dobili sesiju ažuriranja, u kojoj su bili dodijeljeni ili stanju bez ažuriranja ili uvjetu ažuriranja. Nijedan Update miševi nisu bili ponovo izloženi lokacijama za obuku A1 i A2. Za ažuriranje miševa, jedan objekt je premješten na novu lokaciju (A3). Konačno, miševi su dobili retencijski test u kojem su bili izloženi trima objektima na prethodno doživljenim lokacijama (A1, A2, A3) i četvrtom objektu na novoj lokaciji A4.Memorijaza prvobitnu formaciju za obuku zaključeno je poređenjem istraživanja nove lokacije A4 sa lokacijama A1 i A2.Memorijaza ažuriranje je zaključeno poređenjem istraživanja nove lokacije A4 sa lokacijom A3.

Operacija kanulacije

Miševima na slici 2 implantirane su kronične kanile kao što je prethodno opisano [37] kako bi se omogućila direktna hipokampalna infuzija anizomicina nakon ažuriranja (pogledajte Dopunske metode). Miševi su se oporavljali najmanje 7 dana prije početka testiranja ponašanja. Neposredno nakon sesije ažuriranja, miševima je u dorzalni hipokampus (1.0 μL/strani) bilateralno ubrizgan anizomicin (ANI, 125/ug/μL) ili nosač (VEH). Postavljanje kanile je potvrđeno bojenjem koronalnih rezova kresil ljubičastom bojom.

CatFISH

Fluorescentna in situ hibridizacija za CatFISH izvedena je kao što je prethodno opisano [38, 39] (pogledajte Dodatak za detalje). DIG-obilježena Arc antisense riboproba je hibridizirana s tkivom preko noći i vizualizirana sa anti-DIG-HRP konjugatom, vizualizirana sa Cy3 supstratnim kitom i kontraobojena sa DAPI.

Konfokalne slike su sakupljene u području CA1b dorzalnog hipokampusa, a slike su ocijenjene kako bi se identificirala podkompartmentna lokalizacija Arc kako bi se izračunao rezultat sličnosti kao što je prethodno opisano [39].

Statistička analiza

OUL zadatak je ručno ocijenjen za mjerenje vremena istraživanja objekta kao što je prethodno opisano za lokaciju objektamemorijaeksperimenti [40, 41]. Statističke analize (vidi Dodatak) izvedene su korištenjem dvostranih Studentovih t-testova, jednosmjernih ANOVA ili dvosmjernih ANOVA sa Sidakom korigiranim t-testovima. ANOVA mješoviti model korišteni su kada je jedna varijabla bila ponovljena mjera. Za značajnost je bila potrebna vrijednost od 0,05.

REZULTATI

Mlade životinje se uspješno prikazujumemorijaza obuku i ažuriranje informacija u OUL

Prvo smo imali za cilj da potvrdimo da je zadatak OUL-a sposoban za procjenumemorijaažuriranje kod mladih miševa (slika 1a). Nakon navikavanja, miševi su prvo obučeni da nauče lokacije dva identična objekta u poznatom kontekstu (trening, 1. dan). Sljedećeg dana, tokom sesije ažuriranja (Dan 2), miševi su podijeljeni u dvije grupe. Grupa bez ažuriranja je ponovo izložena dvije poznate lokacije objekata (A1 i A2). Grupa Ažuriranje je bila izložena jednoj poznatoj lokaciji objekta (A1) i jedan objekt je premješten na novu lokaciju (A3). Sve grupe su dobile probnu sesiju (trećeg dana) za procjenu pamćenja životinja i za originalne lokacije objekata i za ažuriranu lokaciju. Potvrda, miševi su bili izloženi četiri identična predmeta: tri na prethodno izloženim lokacijama (A1, A2 i A3) i jedan na novoj lokaciji (A4).Memorijaza prvobitnu obuku procijenjena je poređenjem istraživanja lokacije novog objekta (A4) sa istraživanjem lokacija objekta za obuku (A1 i A2).Memorijaza ažurirane informacije je procijenjeno poređenjem istraživanja lokacije novog objekta (A4) sa istraživanjem "ažurirane" lokacije objekta (A3). Kako miševi preferiraju novosti, pamćenje ili za originalnu sesiju treninga ili ažurirane informacije se demonstrira povećanim istraživanjem objekta na novoj lokaciji (A4) u poređenju sa svakim od ostala tri objekta (označeno višim rezultatom na indeksu diskriminacije ( DI), vidi metode).

Tokom treninga, miševi u obje grupe pokazali su slične nivoe istraživanja objekata A1 i A2, što je rezultiralo indeksom diskriminacije (DI) blizu nule za obje grupe (slika 1bi; dvostrani Studentov t-test: t(17) {{ 6}}.086, p=0.40). Ukupni nivoi istraživanja su takođe bili slični između grupa bez ažuriranja i ažuriranja tokom treninga (slika 1bii; dvostrani Studentov t-test: t(17)=0.035, p=0.97, n=10, 9).

Da biste potvrdili da je originalna lokacija objektamemorijaje uspešno nabavljen, sledeće smo procenili performanse tokom sesije ažuriranja (slika 1c). Miševi u grupi bez ažuriranja pokazali su jednaku preferenciju za ponovno izložene lokacije A1 i A2, što je rezultiralo DI blizu nule (slika 1ci). S druge strane, miševi u grupi za ažuriranje preferencijalno su istraživali pomaknuti objekt A3 u odnosu na nepomični objekt A1 i pokazali značajno veći DI u poređenju sa grupom bez ažuriranja (slika 1ci, dvostrani Studentov t-test: t( 17)=3.57, p=0.002). Ukupno istraživanje je takođe bilo značajno veće u grupi ažuriranja u poređenju sa grupom bez ažuriranja tokom sesije ažuriranja (slika 1cii; dvostrani Studentov t-test: t(17)=3.39, p {{22} }.004), što sugerira da su miševi provodili više vremena istražujući objekte kada je uvedena nova lokacija. Zajedno, ovi rezultati potvrđuju da su originalne lokacije objekata naučene kod mladih miševa izloženih 10-minutnoj sesiji treninga, u skladu s prethodnim izvještajima [41, 42].

Da bi se utvrdilo da li je originalmemorijaje modificiran da uključi ažuriranu lokaciju objekta (A3), miševi su dobili testnu sesiju u kojoj je testirana svaka poznata lokacija (A1, A2 i A3)naspram lokacije novog objekta (A4) (slika 1d). Neobrađeni postotak vremena istraživanja za svaki od četiri objekta tokom testne sesije prikazan je na dodatnoj slici 5A. Obje grupe pokazale su se netaknutememorijaza originalne informacije, pošto su i životinje s ažuriranjem i bez ažuriranja na sličan način preferirale novu lokaciju A4 u odnosu na obje originalne lokacije A1 (slika 1di; dvostrani Studentov t-test: t(17)=0.31, p { {8}}.76) i A2 (slika 1dii; dvostrani Studentov t-test: t(17)=1.66, p=0.12). Ovo potvrđuje da se nakon ažuriranja originalne informacije zadržavaju. Da bismo testirali da li su ažurirane informacije uspješno naučene, također smo uporedili istraživanje nove lokacije A4 sa ažuriranom lokacijom A3 tokom testne sesije. Miševi u grupi bez ažuriranja pokazali su jednaku preferenciju za objekte A3 i A4, što je rezultiralo DI koji se nije značajno razlikovao od nule (slika 1diii; t-test jednog uzorka u poređenju sa 0: t(9)=1.55, p {{3{0}}.156). Miševi koji su dobili ažuriranje, s druge strane, preferencijalno su istraživali novu lokaciju A4 u odnosu na ažuriranu lokaciju A3 (slika 1diii, t-test jednog uzorka u poređenju sa 0: t(8)=3.42, p { {41}}.009; dvostrani Studentov t-test koji upoređuje ažuriranje sa bez ažuriranja: t(17)=2.92, p=0.0096), što pokazuje da se sjećaju ažurirane lokacije. Nisu uočene razlike u ukupnom istraživanju tokom test sesije između grupa (slika 1div; dvostrani Studentov t-test: t(17)=1.27, p=0.22). Zajedno, ovi rezultati potvrđuju da mlade životinje pokazuju preferirano ponašanje u skladu s uspješnim prisjećanjem i originalnih i ažuriranih informacija na testu.

Slika 1. Mladi miševi uspješno radememorijaažuriranje u OUL zadatku. Eksperimentalni dizajn. b Ponašanje na sesiji obuke. Miševi pokazuju nizak DI, što ukazuje da ne preferiraju objekt A1 ili A2 (lijevo), i imaju slične nivoe ukupnog istraživanja objekta (desno). c Ažurirajte ponašanje sesije. (i) Miševi u stanju ažuriranja preferiraju novu lokaciju A3 u odnosu na poznatu lokaciju A1, dok miševi bez ažuriranja pokazuju slično istraživanje poznatih lokacija A1 i A2, sa DI blizu nule. (ii) Miševi s ažuriranjem pokazuju značajno više ukupnog istraživanja objekta nego miševi bez ažuriranja. d Ponašanje tokom test sesije. (i) Miševi u grupi Ažuriranje i Bez ažuriranja pokazuju netaknutu memoriju za originalnu lokaciju objekta za obuku A1. (ii) Obje grupe također pokazujumemorijaza originalnu lokaciju za obuku A2. (iii) Samo grupa Ažuriranje pokazuje preferenciju za novu lokaciju A4 u odnosu na ažuriranu lokaciju A3; No Update miševi preferiraju objekte A3 i A4 podjednako. (iv) Miševi pokazuju slične nivoe ukupnog istraživanja objekta tokom test sesije. Podaci su predstavljeni kao srednja vrijednost ± SEM. **p <>

Inhibicija sinteze proteina hipokampusa nakon ažuriranja ometa i ažurirane informacije i originalnememorijaZatim smo testirali da li ažurirane informacije naučene u OUL zadatku modificiraju originalmemorijaili formira novo, nezavisno udruženje. Da bi OUL zadatak bio koristan model ažuriranja memorije, originalna memorija mora biti dohvaćena i izmijenjena kako bi se uključile nove informacije o lokaciji objekta predstavljene tokom ažuriranja. Da bismo to testirali, koristili smo dvije komplementarne metode kako bismo ispitali da li je originalmemorijaje angažovan na sesiji ažuriranja OUL-a: infuzije anisomicina i analiza catFISH.

Prvo smo testirali da li će anizomicin primijenjen nakon sesije ažuriranja utjecatimemorijaza originalne informacije o obuci. Brojne studije su pokazale da infuzija inhibitora sinteze proteina anizomicina (ANI) nakon preuzimanja može blokirati ponovnu konsolidaciju pod određenim uslovima [43, 44] barem privremeno [vidjeti 45]. Vjerovatno, originalmemorijapostaje labilan zbog novih informacija predstavljenih tokom pronalaženja, ali ne uspijeva da se pravilno restabilizuje u odsustvu de novo sinteze proteina, što dovodi do poremećaja originalne memorije [6–9]. S druge strane, kada se tokom pokušaja preuzimanja ne prezentuju nove informacije, infuzije ANI nemaju efekta, jer su potrebne nove informacije da bi se pokrenula ponovna konsolidacija [6].

Da biste utvrdili da li ažurirane informacije u OUL zadatku uključuju originalmemorija, ubrizgali smo anizomicin odmah nakon ažurirane sesije i procijenili da li je to umanjilo prvobitnu povezanost (slika 2a). Infuzirali smo ANI direktno u dorzalni hipokampus (DH) nakon sesije ažuriranja (slika 2b, pojedinačni položaji kanile prikazani na dodatnoj slici 1A), jer su memorija lokacije prostornog objekta posebno osjetljiva na manipulacije u ovoj regiji [40, 46, 47 ] i to bi nam omogućilo da lokaliziramomemorijaažurirati i izbjegavati efekte globalne inhibicije sinteze proteina izvan cilja. Miševi su pokazali slično istraživanje objekata A1 i A2 na treningu (dvosmjerna ANOVA, bez značajnih glavnih efekata ili ažuriranje x interakcija lijekova) i imali su slične nivoe ukupnog istraživanja (dvosmjerna ANOVA, bez značajnih glavnih efekata ili ažuriranje x interakcija s lijekovima) (Dopunska slika 1B, C). Tokom sesije ažuriranja, miševi u stanju ažuriranja pokazali su značajnu sklonost prema pokretnom objektu, a miševi u stanju bez ažuriranja nastavili su da pokazuju slično istraživanje objekata na obje poznate lokacije (slika 2ci; dvosmjerna ANOVA, značajna glavna efekat ažuriranja (F(1,29) {{10}}.31, p < 0,0001),="" ali="" bez="" značajnog="" efekta="" lijeka="" ili="" značajne="" interakcije,="" n="6,6,12,9" )).="" nisu="" uočene="" grupne="" razlike="" između="" životinja="" koje="" su="" bile="" namijenjene="" da="" dobiju="" anizomicin="" ili="" vehikulum="" i="" nije="" uočena="" razlika="" u="" ukupnom="" istraživanju="" objekta="" tokom="" ažuriranja="" (slika="" 2cii;="" dvosmjerna="" anova,="" bez="" značajnih="" glavnih="" efekata="" ili="" interakcije).="" to="" sugerira="" da="" prije="" infuzije="" anizomicina,="">

Slika 2 Ometanje sinteze proteina nakonmemorijaažuriranje narušava i originalmemorijai ažurirane informacije kod mladih miševa. Eksperimentalni dizajn. b Reprezentativno postavljanje kanile ciljano na područje CA1 dorzalnog hipokampusa. c Ažurirajte ponašanje sesije. (i) Obje grupe miševa u stanju ažuriranja preferirale su novu lokaciju A3 u odnosu na poznatu lokaciju A1, dok miševi bez ažuriranja pokazuju DI blizu nule, što ukazuje da nema preferencije. (ii) Miševi pokazuju slično ukupno istraživanje u grupama. d Ponašanje tokom test sesije. (i) Za originalni objekat obuke A1, miševi u stanju bez ažuriranja pokazuju netaknutu memoriju bez obzira na liječenje lijekovima. Za stanje ažuriranja, miševi tretirani anisomicinom pokazuju značajno smanjen DI za A1 u poređenju sa kontrolama nosača, što ukazuje da je anisomicin oslabljenmemorijaza originalne informacije o obuci u Ažuriraj životinje. (ii) Za originalni objekat treninga A2, nije uočen značajan efekat anizomicina ni kod životinja bez ažuriranja ili kod ažuriranih životinja. (iii) Za ažuriranu lokaciju A3, životinje bez ažuriranja su pokazale nizak DI u poređenju sa objektom A4, bez obzira na infuziju lijeka. Ažurirane životinje kojima je davan anisomicin pokazale su značajno niži DI od kontrola nosača, što ukazuje da je anisomicin oslabio memoriju za ažurirane informacije. iv) Na testu nisu uočene nikakve značajne razlike u ukupnom istraživanju. Podaci su predstavljeni kao srednja vrijednost ± SEM. **p < 0.01,="" ***p="">< 0.001,="" ****p="">< 0,0001.="" veh,="" vozilo;="" ani,="">