Prethodno učenje relevantnih neaverzivnih informacija je granični uslov za izbjegavanje Rekonsolidacija pamćenja u hipokampusu pacova

Za više informacija:ali.ma@wecistanche.com

Reaktivirana sjećanja mogu se modificirati tokom rekonsolidacije, čineći ovaj proces potencijalnom terapijskom metom za posttraumatski stresni poremećaj (PTSP), mentalnu bolest koju karakterizira ponavljajuće izbjegavanje situacija koje izazivaju strahove povezane s traumom. Međutim, izbjegavanjememorijaponovna konsolidacija zavisi od skupa još labavo definisanih graničnih uslova, ograničavajući translacionu vrednost osnovnog istraživanja. Konkretno, učešće hipokampusa u izbjegavanju motivisanog strahommemorijaponovna konsolidacija ostaje kontroverzna. Kombinirajući bihevioralne i elektrofiziološke analize kod mužjaka Wistar štakora, otkrili smo da je prethodno učenje relevantnih neaverzivnih informacija ključno za izazivanje učešća hipokampusa u izbjegavanjumemorijaponovna konsolidacija, koja je povezana sa povećanjem teta- i gama-oscilacije snage i unakrsne sprege u dorzalnom CA1 tokom reaktivacije odgovora izbegavanja. Naši rezultati pokazuju da je hipokampus uključen umemorijaponovna konsolidacija samo kada reaktivacija rezultira kontradiktornim prikazima u vezi s posljedicama izbjegavanja i sugerira da je robusno ugniježđenje hipokampalnih teta-gama ritmova u vrijeme preuzimanja specifičan marker rekonsolidacije.

Ključne riječi: izbjegavanje; strah; gama-oscilacije; hipokampus; rekonsolidacija; teta-oscilacije

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

Laboratorij za istraživanje pamćenja, Institut za mozak, Federalni univerzitet Rio Grande do Norte, RN 59056-450 Natal, Brazil

Izjava o značaju

Posttraumatski stresni poremećaj (PTSP) karakteriziraju neprilagođeni odgovori izbjegavanja na podražaje ili ponašanja koja predstavljaju sličnost s nekim aspektom atraumatskog iskustva. Poremećaj rekonsolidacije, procesa kojim reaktivirana sjećanja postaju podložna modifikacijama, obećavajući je pristup u liječenju pacijenata sa PTSP-om. Međutim, mnogo toga što se zna o izbjegavanju motivisanog strahommemorijaponovna konsolidacija proizlazi iz studija zasnovanih na uslovljavanju straha umjesto na paradigmama učenja izbjegavanja. Koristeći inhibicijski zadatak izbjegavanja u pacovima, otkrili smo da je hipokampus uključenmemorijaponovna konsolidacija tek kada su životinje stekle reakciju izbjegavanja u okruženju za koje su prethodno naučile da je sigurno i pokazalo da je povećano spajanje teta i gama oscilacija tokom reaktivacije elektrofiziološki potpis ovog procesa.

Uvod

Izbjegavanje je normalno odbrambeno ponašanje namijenjeno izbjegavanju neugodnih ili zastrašujućih situacija. Međutim, kod pacijenata s posttraumatskim stresnim poremećajem (PTSP), izbjegavanje emocija, misli i podražaja koji simboliziraju ili podsjećaju na traumatske događaje je pojačano i nesrazmjerno. Reaktivacija može učiniti uspomene prolazno labilnim i, da bi opstala, ta sjećanja moraju proći proces restabilizacije ovisnog o ekspresiji gena i sintezi proteina koji se naziva rekonsolidacija, tokom kojeg se također mogu ažurirati ili poboljšati (Misanin et al., 1968; Spear, 1973; Lewis, 1979; Przybyslawski i Sara, 1997; Nader et al., 2000, Haubrich i Nader, 2016). Stoga se sugerira da terapijske intervencije zasnovane na interferenciji rekonsolidacije sjećanja na izbjegavanje motivisane strahom mogu pomoći pacijentima s PTSP-om da rekontekstualiziraju nametljiva sjećanja i nose se s anksioznošću (Schwabe et al., 2014; Dunbar i Taylor, 2017). Ipak, možda zato što je uslovljeni strah dugo bio povezan s jačanjem odgovora na izbjegavanje motiviranih strahom (Mowrer i Lamoreaux, 1946; Miller, 1948), većina studija o važnosti rekonsolidacije za liječenje poremećaja povezanih sa stresorom izvedena je korištenjem paradigme učenja koje uslovljavaju strah (Johansen et al., 2011; Reichelt i Lee, 2013). Međutim, postoje važne neuroanatomske i neurohemijske razlike između uslovljavanja strahom i obrade sjećanja na izbjegavanje motiviranog strahom (Wilensky et al., 2000; Tinsley et al., 2004; Alberini, 2005) i nekoliko izvještaja jasno odvaja strahom izazvano izbjegavanje od izraz uslovljenog straha (Riccio i Silvestri, 1973; Overmier i Brackbill, 1977; Mineka, 1979). U stvari, postoji malo informacija o uslovima ponašanja koji ograničavaju ponovno konsolidaciju izbjegavanja izazvanog strahom i fiziološkim svojstvima koja razlikuju ovaj proces od drugih fenomena koji zavise od reaktivacije pamćenja.

Kliknite na dozu Cistanche tubulosa za pamćenje

Konkretno, uloga hipokampusa, koja je dobro dokumentovana u ponovnom konsolidaciji memorije uslovljavanja straha (de Oliveira Alvares et al., 2008; Besnard et al., 2013; Ishikawa et al., 2016), ostaje nedostižna za slučaj izbjegavanja a neka istraživanja, uključujući i naše, nisu uspjela pronaći dokaze da je de novo sinteza proteina hipokampusa neophodna za restabilizaciju pamćenja izbjegavanja izazvanog strahom nakon reaktivacije (Taubenfeld et al., 2001; Cammarota et al., 2004; Power et al. , 2006; Arguello et al., 2013). Jedno od mogućih objašnjenja za ove negativne rezultate je da se pamćenje izbjegavanja nikada ne podvrgava ponovnoj konsolidaciji, što je vrlo malo vjerovatno jer je prijavljeno da sistemska primjena blokatora sinteze proteina nakon vraćanja sjećanja na izbjegavanje uzrokovana strahom uzrokuje amneziju (Taubenfeld et al., 2001). Druga mogućnost je da reaktivacija izaziva ponovnu konsolidaciju sjećanja na izbjegavanje, ali hipokampus ne igra nikakvu ulogu u ovom procesu, što se također čini nevjerojatnim jer je hipokampus neophodan, ne samo za konsolidaciju, pronalaženje i izumiranje odgovora izbjegavanja izazvanog strahom (Bernabeu et al., 1995; Cammarota et al., 2005; Bonini et al., 2006) ali i za ponovno konsolidaciju sjećanja na izbjegavanje izumiranja (Radiske et al., 2015). Ovo posljednje zapažanje sugerira treću hipotezu, koju smo istražili u ovoj studiji, da je hipokampus uključen u ponovno konsolidaciju sjećanja na izbjegavanje motivisanu strahom samo kada reaktivacija rezultira kontradiktornim predviđanjima u pogledu mogućih ishoda odgovora na izbjegavanje.

Modifikacije oscilatorne aktivnosti hipokampusa povezane su sa obradom memorije (Lisman, 2005). Konkretno, povećane theta-gama interakcije povezane su sa vraćanjem memorije (Gruber et al., 2004; Montgomery i Buzsaki, 2007) i ove oscilacije služe za izračunavanje signala nesigurnosti (Garrido et al., 2015) i za razlikovanje između tačnih i netačnih odgovori (Sederberg et al., 2007.), a svi su povezani s nekim aspektom rekonsolidacije pamćenja u različitim preparatima (Ferna´ndez et al., 2016.).

Stoga smo također pretpostavili da konkurencija u tragovima na početku ponovne konsolidacije pojačava teta-gama spajanje u hipokampusu. Da bismo testirali ove pretpostavke, koristili smo paradigmu inhibicionog izbjegavanja (SD-IA) u jednom pokušaju, zadatak učenja koji ovisi o hipokampusu, prikladan za proučavanje vremenski ovisnih promjena povezanih s pronalaženjem naučenog izbjegavanja kod pacova.

Materijali i metode

Subjekti. Za eksperimente smo koristili 3-mjesečne naivne mužjake pacova Wistar težine 300 – 350 g. Životinje su bile smještene u grupama od po pet ljudi i držane u ciklusu svjetlo/mrak od 12:12 h (svjetlo uključeno u 6:00 ujutro) na 23 stepena uz ad libitum pristup hrani i vodi. Eksperimente smo izvodili tokom svetlosnog ciklusa. Životinje su obučene i testirane samo jednom. Sve procedure su slijedile Vodič Nacionalnog instituta za zdravlje za brigu i korištenje laboratorijskih životinja i odobrene od strane lokalnog institucionalnog etičkog komiteta (Comissa˜o de E´tica no Uso de Animais, CEUA). Eksperimenti su vođeni zaslijepljeni za stanje tretmana životinja.

Kanila i višeelektrodni niz implantata. Životinjama smo implantirali vodilice od nehrđajućeg čelika {{0}} usmjerene na CA1 regiju dorzalnog hipokampusa (stereotaksične koordinate, u milimetrima: anteroposteriorno, 4.2; anterolateralno, 3.0; dorzoventralno, 3 .0). Šest životinja je hronično implantirano sa 16- nizom kanalnih elektroda u lijevom dorzalnom hipokampusu (stereotaksične koordinate, u milimetrima: anteroposteriorno, 3,6; anterolateralno, 2,4; dorsoventralno, 3,6 mm) i dva epiduralna zavrtnja lokalizirana u parnoj kosti elektrode. Nizovi elektroda su napravljeni od 50 m tupo rezanih, PFA obloženih, volframovih mikrožica (AM Microsystems) pozicioniranih u konfiguraciji 2 8 sa razmakom od 250 m između susjednih elektroda. Implantati su urađeni pod anestezijom ketamin (80 mg/kg)/ksilazin (10 mg/kg), a odmah nakon operacije životinje su primile jednu subkutanu dozu meloksikama (0,2 mg/kg) kao analgetik. Nakon operacije, pacovi sa implantatima elektroda su smješteni pojedinačno. Procedure ponašanja su započele 7-10 dana nakon operacije.

Dizajn eksperimenta i statistička analiza. Prije obuke u SD-IA (vidi dolje), pacovi su podvrgnuti jednoj od tri različite procedure kako slijedi. Kontrolne životinje su držane 5 min/d tokom 5 dana (kontrolna grupa). Grupnim životinjama otvorenog polja (OF) je bilo dozvoljeno da istražuju 60 * 6{{30}} * 60 cm svijetlosivu OF arenu u trajanju od 5 min/d tokom 5 dana. Životinje grupe za obuku (TB) stavljene su na SD-IRA TB platformu i ostavljene da slobodno istražuju aparat 5 minuta dnevno tokom 5 dana. Jedan dan ili 28 dana nakon završetka ovih procedura, pacovi su obučeni za SD-IA zadatak. SD-IA aparat je bio 50 25 25 cm kutija od pleksiglasa sa 5-cm visokom, 8-širokom, 25-cm dugom platformom na lijevom kraju niza bronzanih šipki koji je činio pod kutije. Za obuku (jedna sesija izvedena između 8:{24}} AM i 11:00 AM), životinje su postavljene na platformu okrenutu prema lijevom stražnjem uglu SD-IRA aparata. Kada su sišli i postavili svoje četiri šape na rešetku, primili su 0,8 mA (jaka obuka) ili 0,4 mA (slaba obuka) u toku 2 s i odmah su vraćeni u svoj kućni kavez. Da bi se ponovo aktivirao trag memorije izbjegavanja, 24 h nakon SD-IA treninga, životinje su ponovo stavljene na TB platformu na 40 s. Tokom ovih 40 s, pacovi su istraživali platformu izbjegavajući sići s nje. Zadržavanje je procijenjeno korištenjem nezavisnih grupa životinja 3 sata, 1 dan ili 14 dana nakon reaktivacije SD-IA memorije. Da bi se to postiglo, životinje su postavljene na SD-IA TB platformu i izmjerena je latencija za odlazak s nje. Ova sesija je završena kada je životinja sišla na mrežu ili nakon 500 s. Nije dat šok za stopala. Zbog gornje granice od 500 s nametnutog kašnjenju sesije testa zadržavanja i činjenice da ne postoji validirani multifaktorski ANOVA test za neparametarske varijable, podaci se izražavaju kao medijani (interkvartilni rasponi) i analiziraju dvostranim Mann-Whitney U testom ili Kruskal- Wallisov test praćen Dunnovim post hoc poređenja, kada je to prikladno. Podaci iz preekspozicije i treninga (bez nametnutog plafona) izraženi su kao srednji SEM i analizirani su pomoću ANOVA praćene Bonferronijevim testom višestrukih poređenja. Značajnost je postavljena na p 0,05. Analiza podataka je obavljena korišćenjem softvera GraphPad Prism 6 (RRID: SCR_002798).

In vivo elektrofiziologija. Neurofiziološki signali su dobijani kontinuirano korišćenjem sistema Cerebus Neural Signal Processor (Black rock Microsystems). Podaci su pojačani, filtrirani na graničnim frekvencijama od 0.3 i 150 Hz, uzorkovani na 1000 Hz i analizirani van mreže u MATLAB-u (RRID: SCR_001622) korištenjem ugrađenih i prilagođenih rutina ( Alat za obradu signala). CA1 piramidalni ćelijski sloj je identificiran stereotaksičkim koordinatama i standardnim elektrofiziološkim parametrima kao što su maksimalna theta snaga u pukotini hipokampusa i preokret faze teta aktivnosti preko stratum radiatum (Brankack et al., 1993; Bragin et al., 1995). Koristili smo metod Welch periodograma (5 s Hamming prozori, 75 posto preklapanja) za izračunavanje spektra snage. Odnos snage označava snagu po jedinici frekvencije normalizovanu snagom tokom osnovne epohe (prvih 40 s stabilnog snimanja u kavezu za snimanje). Početni potencijali polja su dobijeni u kavezu za snimanje 1 h prije reaktivacije memorije. Snaga opsega teta, sporog gama i brzog gama definirana je kao prosječna snaga u frekvencijskom opsegu od 5–10, 35–55 i 55–100 Hz, respektivno. Za analizu unakrsne frekvencije, spore i brze gama amplitude i teta faze duž snimanja su izračunate iz Hilbertove transformacije filtriranih verzija svakog frekvencijskog pojasa. Theta faze su grupisane u 18 intervala od 20 stepeni. Srednja amplituda gama opsega je izračunata za svaki bin theta faze i normalizovana zbirom vrednosti amplitude za sve binove. Jačina modulacije između frekventnih opsega izražena je indeksom modulacije (MI), koji ukazuje na Kullback-Leiberovu udaljenost između uniformne distribucije i funkcije vjerovatnoće izvedene iz srednje amplitude po fazi distribucije (Tort et al., 2010). Mape komodulacije su dobijene izražavanjem MI nekoliko parova frekvencijskih opsega (4 Hz propusni opseg, 1 Hz koraci za fazne frekvencije; 10 Hz propusni opseg, 5 Hz koraci za amplitudske frekvencije) u dvodimenzionalnom pseudobojnom dijagramu (Tort et al., 2010.) . Srednja MI je dobijena usrednjavanjem odgovarajućih MI vrednosti u (5-10 Hz) (35-55 Hz) ili (5-10 Hz) (55-100 Hz) regionima komodulacionih mapa. MI su izračunati iz pojedinačnih elektroda korištenjem 40-s-dužih kontinuiranih LFP snimaka iz sesije reaktivacije. Identificirani su događaji spore i brze amplitude gama i određena je povezana theta faza. Ovi događaji su definisani kao vremenski intervali kada je gama snaga premašila za 2 SD njihovu odgovarajuću vremensko prosječnu snagu kao u Colgin et al. (2009). Da bismo izbjegli analizu artefaktičkih gama događaja, u proračunima nismo uzeli u obzir vremenske intervale sa SD snage 6. Događaji razdvojeni sa 100 ms su spojeni i razmatrani kao jedan događaj. Izvučena je theta faza u vremenskim tačkama koje odgovaraju maksimumu svakog gama događaja i izračunata je kružna sredina, čime se dobija jednofazna vrednost povezana sa pojavom velike amplitude gama. Za praćenje položaja životinje korištene su digitalne video kamere postavljene iznad SD-IA aparata i kaveza za snimanje. Video podaci su dobijeni pri 30 sličica u sekundi i analizirani pomoću TopScan sistema (CleverSys). Podaci su izraženi kao srednji SEM i analizirani su korišćenjem neparnog Studentovog t-testa ili t-testa jednog uzorka sa teorijskom sredinom 1. Postavljanje elektroda je verifikovano postmortem. Pacovi su duboko anestezirani i intrakardijalno perfuzirani prvo fiziološkom otopinom, pH 7,2, a zatim sa 4 posto paraformaldehida, pH 7,2. Mozak je uklonjen, ostavljen u 30 posto saharoze 48 h i isječen koronalno (odsjeci od 50 m). Odabrani su relevantni dijelovi i obojeni krezil ljubičastom da bi se potvrdila lokacija elektrode. eksperimentima, 1 l 4 procenta metilenskog plavog je infundiran kao što je gore opisano i produženje boje 30 minuta nakon toga je uzeto kao indikacija prethodno ubrizganog nosača/difuzije lijeka. U statističke analize uključeni su samo podaci od životinja s ispravnim implantatima kanile (96 posto).

Rezultati

Ponavljano neojačano izlaganje spravama za vježbanje prije treninga izaziva sudjelovanje hipokampusa u izbjegavanju konsolidacije memorije

Kako bi se utvrdio učinak prethodnog učenja na ponovno konsolidaciju sjećanja na izbjegavanje straha, mužjaci Wistar štakora (stari 3 mjeseca; 300 –350 g) su tretirani (kontrolna grupa) ili dozvoljeno da slobodno istražuje ili OF arenu (OF grupa) ili SD-IA TB (TB grupa) 5 minuta jednom dnevno tokom 5 dana. Dvadeset četiri sata kasnije, životinje su obučene u SD-IA (0.8 mA/2 s šok stopala) i 1 d nakon toga podvrgnute 40-s dugoj sesiji reaktivacije neojačane memorije. Odmah nakon toga, štakori su primili bilateralne injekcije vehikuluma (VEH; 0,9 posto fiziološke otopine), blokatora transkripcije gena AMA (45 ng/strani) ili inhibitora sinteze proteina ANI (160 g /side) u CA1 regiju dorzalnog hipokampusa. Kontrolne i OF životinje su pokazale normalno zadržavanje SD-IA memorije tokom testne sesije izvedene 24 h nakon reaktivacije, bez obzira na tretman. TB životinje koje su primile VEH također su pokazale normalnu retenciju, ali one koje su primile AMA ili ANI su bile amnezične (slika 1B; kontrolna grupa: H 0.8501, p 0.6537; OF grupa: H 0,1925, p 0,9082; TB grupa: H 12,23, p 0,0022, VEH vs AMA p 0,05, VEH vs ANI p 0,01 u Dunnovim višestrukim poređenjima nakon Kruskal-Wallis testa).

Postreaktivaciona Intra-CA1 administracija AMA i ANI također je izazvala amneziju kod TB životinja koje su trenirane na SD-IA koristeći slab šok stopala (0.4 mA/2 s; slika 1C; kontrolna grupa: H {{7} }.2679, p 0.8747; TB grupa: H 14,96, p 0.0006, VEH vs AMA p 0,05, VEH vs ANI p 0,001 in Dunn-ova višestruka poređenja nakon Kruskal-Wallisovog testa).

U skladu sa idejom da je prethodno učenje konfliktnih neaverzivnih informacija neophodan uslov za uključivanje hipokampusa u rekonsolidaciju pamćenja izbegavanja, amnezija izazvana AMA i ANI trajala je najmanje 14 dana (slika 1D; H 15.43, p { {4}}.0004, VEH vs AMA p 0.001, VEH vs ANI p 0,05 in Dunn-ova višestruka poređenja nakon Kruskal-Wallis testa) i nije primijećena kada su AMA i ANI ubrizgani 6 sati nakon (slika 1E; H 2.376, p 0.3049) ili u odsustvu reaktivacije memorije (slika 1. F; H 2.282, p 0.3196 ), kada smo testirali životinje na zadržavanje 3 h umjesto 24 h nakon reaktivacije (slika 1G; H 1,959, p 0,3754), ili kada smo životinje podvrgnuli jednoj sesiji prije izloženosti TB (slika 1H; H 1,478, str 0,4776).

Ponovljena prethodna ekspozicija TB smanjila je latenciju pri treningu, ali nije uticala na snagu ili postojanost memorije SD-IA (slika 2A, lijevo: F(2,47) 26.46, p 0.0 01 efekat preekspozicije; t(47) 2.144, p 0.05 za kontrolnu grupu vs OF grupu; t(47) 7.1{{30}} 6, p 0.001 za kontrolnu grupu vs TB grupu; t(47) 4.994, p 0.001 za OF grupu vs TB grupu u Bonferronijevoj test višestrukih poređenja nakon jednosmjerne ANOVA; Slika 2A, desno, dan 1: H 0,4478, p 0,7994; dan 14: H 0,2072, p 0,9016). Štaviše, nepojačana reaktivacija nije uticala na snagu naučenog odgovora izbjegavanja bez obzira na intenzitet udarca stopala na treningu (slika 2B, C; U 24.50, p 0.9999, bez RA grupa naspram RA grupe za jak trening i U 20.00, p 0,5594, grupa bez RA naspram RA grupa, za slab trening).

Ekspresija transkripcionog faktora Zif268 je selektivni marker rekonsolidacije hipokampusa (Lee et al., 200}4), a farmakološka aktivacija signalizacije -adrenergičkih receptora pojačava rekonsolidaciju sjećanja na strah (ali vidjeti također Muravieva i Alberini, 2010; De˛biec et al., 2011). Kod TB životinja, ali ne i kod kontrolnih životinja, intra-CA1 infuzija Zif268 antisense oligodeoksinukleotida (2 nmol/strani) 90 min prije reaktivacije memorije izazvala je amneziju 24 h kasnije (slika 3A; kontrolna grupa: U 49,5{ {55}}, p 0.9999, MSO vs ASO; TB grupa: U 7.50, p 0.0007, MSO vs ASO u Mann-Whitney testu) dok je intraperitonealna primjena agonista -adrenergičkih receptora ISO (5 mg/kg) odmah nakon reaktivacije usporila propadanje pamćenja (slika 3B; U 15.{{80}}{{ 89}}, str 0.0{{100}}73, VEH vs ISO u Mann–Whitney testu). Štoviše, primjena AMA i ANI nakon reaktivacije SD-IA memorije nije utjecala na zadržavanje kod životinja koje su primile antagonist NMDAr AP5 (5 g/strani) u dorzalnom CA1 nakon svake sesije prije izlaganja (slika 4A, lijevo: F(4,196) 5.472, p 0.0003 za efekat tretmana; F(1,49) 15.81, p 0.0002 za efekat sesije; F(4,196) 5.248, p 0.0005 za interakciju; sesija 4-AP5: t(245) 4.038, p . sesija 4-VEH; sesija 5-AP5:t(245) 4.179, p 0.001 vs sesija 5-VEH u Bonferronijevom testu višestrukih poređenja nakon dvosmjerne ANOVA; Slika 4A, desno: VEH nakon ponovljene preekspozicije: H 12,96, p 0,0015, VEH vs AMAp 0,01, VEH vs ANI p 0,05; AP5 nakon ponovljene preekspozicije: H 2,046, p 0,3595 u Dunnovim višestrukim poređenjima između posljednjeg poređenja nakon Kruskal-ovog testa) ili W preekspoziciona sesija, a sesija treninga je povećana sa 1 na 28 d. Međutim, ponovno izlaganje SD-IA TB, ali ne i OF areni, 27 dana nakon posljednje sesije prije izlaganja obnovilo je amnezički efekat AMA i ANI (slika 4C lijevo: rukovana grupa: H 0,07045, p 0,9654; OF grupa: H 3,214, p 0,2005; ponovo izložena grupa: H 19,20, p 0,0001, VEH vs AMAp 0,001, VEH vs ANI p 0,001 u Dunnovim višestrukim poređenjima nakon Kruskal-Wallis testa)

Izbjegavanje rekonsolidacije memorije povećava hipokampalno teta-gama sprezanje

Rekonsolidacija pamćenja je opširno okarakterisana na farmakološkom i molekularnom nivou (Alberini, 2005; Tronson i Taylor, 2007; Haubrich i Nader, 2016). Međutim, nedostaju elektrofiziološke analize ovog procesa, što je do sada otežavalo opis definitivnih rekonsolidacijskih elektrofizioloških signatura.

U hipokampusu, oscilacije potencijala lokalnog polja (LFP) u theta opsegu (5–10 Hz) su povezane sa detekcijom nepredviđenih okolnosti (Nokia i Wikgren, 2010), dok su spore (35-55 Hz) i brze gama (55-1{49}}0 Hz) oscilacije uključene u prijenos informacija iz i u druga područja mozga (Fries, 20 09). Spora gama potječe iz CA3 i širi se do CA1 stratum radiatum preko Schafferovih kolaterala, dok se čini da se brza gama aktivnost generiše uglavnom u medijalnom entorhinalnom korteksu i širi se do sloja lakunoze-molekularne, iako pravo porijeklo i priroda ove oscilatorne aktivnosti ostaju treba u potpunosti razjasniti (Csicsvari et al., 2003; Colgin et al., 2009; Zemankovics et al., 2{{1 06}}13; Laszto´ czi i Klausberger, 2014, 2016). Spore i brze gama oscilacije se također mogu snimiti iz CA1 piramidalnog sloja (Butler et al., 2016), gdje njihovo spajanje na theta odražava integraciju novih informacija s onima koje se preuzimaju iz dugotrajne memorije tokom učenja (Fell i Axmacher, 2011; Yaffe et al., 2014). Da bismo utvrdili da li se aktivnost hipokampalnog LFP-a izazvana reaktivacijom razlikuje između životinja koje su upravo dobile odgovor izbjegavanja (kontrolna grupa) i životinja koje su također rekonsolidirale taj odgovor (TB grupa), snimili smo LFP u dorzalnom sloju piramidalnih stanica CA1 i analizirali promjene u oscilatornom uzorak tokom reaktivacije SD-IA memorije mjerenjem relativne snage theta i gama opsega. Otkrili smo da se amplituda sporih gama oscilacija povećala u kontrolnoj i TB grupi tokom reaktivacije (slika 5C; kontrolna grupa: t(5) 2,605, p 0,0480; TB grupa: t(5) 5,182, p 0,0035 in{{35 }}uzorak t-testa sa teorijskom sredinom 1; kontrolna grupa naspram TB grupe: t(10) 1,858, p 0,0928 u neuparenom t-testu), u skladu s izvještajima koji sugeriraju da je spora gama uključena u vraćanje memorije (Colgin, 2015.) . TBC životinje, ali ne i kontrolne životinje, također su pokazale povećanje theta i brze gama snage (slika 5C; TB grupa: t(5) 8,754, p 0,0003 za theta opseg; t(5) 3,601, p 0,0155 za brzi gama opseg u 1-uzorku t-testa sa teorijskom sredinom 1; kontrolna grupa naspram TB grupe: t(10) 2,524, p 0,0302 za theta opseg; t(10) 2,527, p 0,0300 za brzi gama opseg u neuparenom t-testu ). Koristeći MI (Canolty et al., 2006; Tort et al., 2010), otkrili smo da su spore i brze gama amplitude bile povezane sa theta tokom reaktivacije memorije SD-IA i da je ova modulacija bila jača kod TB životinja nego kod kontrolnih životinja. (Slika 5F; kontrolna grupa naspram TB grupa: t(10) 3,639, p 0,0045 za theta-sporo gama; t(10) 3,963, p 0,0027 za theta-brzu gama u neuparenom t-testu). Da bismo istražili da li ova razlika u snazi ​​spajanja zaista odražava aktivni memorijski procesor je jednostavno rezultat poboljšane identifikacije faze zbog povećane theta snage kod TB životinja (Canolty et al., 2006; Tort et al., 2008), spojili smo LFP odgovore snimljeno tokom 40-s-duge SD-IA sesije reaktivacije u 1-s-dugih intervala i izjednačena theta snaga između kontrolnih i TB životinja (slika 5G, lijevo: kontrolna grupa naspram TB grupe: t( 10) 0,1640, p 0,8730 u neuparenom t-testu) za ponovno izračunavanje MI samo uzimajući u obzir epohe sa vrijednostima theta snage iznad ili ispod 50. percentila, respektivno. Otkrili smo da je, čak i pod ovim strogim uslovima, MI bio veći kod TB nego kod kontrolnih životinja (slika 5G, desno: kontrolna grupa naspram TB grupe: t(10) 3,006, p 0,0132 za theta-sporo gama; t(10) 5.409, p 0.0003 za theta-brzu gama u neuparenom t-testu).

Analiza distribucije gama normalizovane amplitude po theta fazama pokazala je da se kod TB životinja, ali ne i kod kontrolnih životinja, maksimalna snaga sporih i brzih gama komponenti dogodila blizu vrha theta ciklusa tokom reaktivacije memorije (Slika 5H, levo). Također smo odredili distribuciju theta faze sporih i brzih gama događaja, definiranih kao periode kada je snaga odabranog podopsega gama frekvencije premašila 2 SD srednje snage, i otkrili da se kod TB životinja spori i brzi gama događaji javljaju u različitim fazama theta ciklus, sa sporim gama epizodama koncentrisanim na kasni uzlazni dio i brzim gama događajima na ranoj silaznoj fazi theta talasa (slika 5H, desno: 347,18 stepen 5,33 za spore gama događaje i 36,34 stepen 13.{15} }3 za brze gama događaje, srednja fazna ugaona devijacija; F(2,10) 7.11, p 0.048 u Hotellingovom uparenom uzorku testa za jednake ugaone sredine; neujednačena distribucija faze p 0,001 u Rayleighu test; 0 stepen definisan kao vrh theta ciklusa).

Diferencijalna modulacija sporih i brzih gama opsega uočena kod TB životinja tokom reaktivacije memorije bila je nezavisna od broja gama događaja (slika 5I; spori gama događaji: t(10) 2.194, p 0 .0529, kontrolna grupa naspram TB grupe; brzi gama događaji: t(10) 1,470, p 0,1724, kontrolna grupa naspram TB grupa; neupareni t-test).

Diskusija

Prethodno neaverzivno učenje je granični uslov za konsolidaciju memorije izbjegavanja

Ponovna konsolidacija nije neophodna posljedica reaktivacije memorije, ali postoje eksperimentalni uvjeti koji ograničavaju ovaj proces. Nekoliko od ovih graničnih stanja je već opisano, iako je bilo oprečnih izvještaja o svakom od njih, što nije iznenađujuće s obzirom na broj varijabli ponašanja i fizioloških interakcija koje mogu utjecati na reaktivaciju i pronalaženje memorije (Nader i Hardt, 2009). Međutim, nalaz da inhibicija sinteze proteina hipokampusa nakon reaktivacije izbjegavanja straha ne rezultira upornom amnezijom bio je izuzetno konzistentan tokom vremena (Taubenfeld et al., 2001; Cammarota et al., 2004; Power et al., 2006; Arguello et al., 2013.), podržavajući ideju da hipokampus nije uključen u ponovno konsolidaciju sjećanja na izbjegavanje motiviranog strahom. U suprotnosti s ovim gledištem, naši eksperimenti pokazuju da hipokampus zaista sudjeluje u ponovnoj konsolidaciji sjećanja na izbjegavanje, ali samo kada su životinje više puta bile prethodno izložene okruženju treninga prije nego što su stekle trag sjećanja na izbjegavanje. Ova tvrdnja se temelji na rezultatima koji pokazuju da je intra-CA1 primjena AMA ili ANI odmah nakon reaktivacije izazvala amneziju zavisnu od vremena za SD-IA memoriju kod prethodno izloženih životinja (TB grupa), ali ne i kod kontrolnih neeksponiranih štakora (kontrolna grupa) ili štakora pre -izloženi OF areni koja nije povezana sa SD-IA TB (OF grupa). Štaviše, amnezički efekat AMA i ANI se nije pojavio kada je retencija procenjena 3 h nakon reaktivacije i oponašano je blokiranjem ekspresije rekonsolidacionog markera Zif268 u hipokampusu. Malo je vjerovatno da bi latentna inhibicija mogla objasniti naše rezultate jer je više puta prijavljeno da prethodna izloženost kontekstu treninga povećava, a ne smanjuje snagu pamćenja strahova (Pisano et al., 2012.), što bi zauzvrat trebalo učiniti pamćenje otpornim na ponovno konsolidaciju. (Suzuki et al., 2004; Wang et al., 2009). U svakom slučaju, prethodno izlaganje SD-IA aparatu nije promijenilo snagu ili postojanost SD-IA memorije, a učinak AMA i ANI na rekonsolidaciju bio je neovisan o jačini odgovora izbjegavanja, što zajedno s činjenicom da ponovljena predekspozicija učinila je trag podložnim umjesto otpornim na hipokampalne manipulacije, omogućava nam da odbacimo i svaki mogući utjecaj efekta olakšavanja prije izlaganja sličnog onom opisanom za formiranje kontekstualne memorije uslovljavanja straha (Fanselow, 1990; Barrientos et al., 2002).

Hipokampus podržava asocijativnu shemu koja organizira prethodno stečeno znanje i izračunava signale neusklađenosti (Vinogradova, 2001; Lisman i Grace, 2005; Schiller et al., 2015). Stoga je predloženo da je hipokampus posebno uključen u rekonsolidaciju memorije kada se reaktivacija dogodi istovremeno s otkrivanjem novosti ili greške predviđanja (Morris et al., 2006; Rossato et al., 2007; Ferna´ndez et al., 2016). Međutim, u našim eksperimentima, ni kontrolne ni TB životinje nisu napravile nikakvu grešku niti su naučile nove informacije tokom sesije reaktivacije, ali su nesumnjivo imale različita očekivanja o mogućim ishodima ove sesije. Za kontrolne životinje, jedina predvidiva posljedica silaska sa sigurne platforme tokom reaktivacije bio je šok stopala, dok za TB pacove posljedice ove akcije nisu bile nedvosmisleno predvidljive. Stoga je primamljivo spekulirati da ono što pokreće uključivanje hipokampusa u ponovno konsolidaciju sjećanja na izbjegavanje motiviranog strahom nije nesklad između činjenica i predviđanja ili percepcije novosti, već prije nesigurnost u pogledu posljedica izbjegavanja uzrokovanih poređenjem. između nadmetanja za kontradiktorne reprezentacije.

Oscilatorna aktivnost u hipokampusu i ponovna konsolidacija memorije izbjegavanja Teta oscilacije hipokampusa su povezane sa pronalaženjem informacija relevantnih za izbor tokom donošenja odluka (Womelsdorf et al., 2010) i koordinatne reaktivacije različitih ulaza povećavajući točnost poređenja (Vinogradova, 2001). Naši elektrofiziološki snimci su pokazali da se CA1 theta snaga povećala kod TB životinja, ali ne i kod kontrolnih životinja, tokom reaktivacije memorije, što sugerira da hipokampalna teta aktivnost može odražavati računanje konfliktnih informacija na početku rekonsolidacije. Sugerirano je da spore gama frekvencije pospješuju vraćanje memorije, dok brzi gama ritmovi olakšavaju kodiranje i ponovno kodiranje trenutnih kontekstualnih informacija (Colgin, 2016). U skladu s ovim izvještajima, otkrili smo da su i kontrolne i TB životinje pokazale povećanu sporu gama aktivnost, dok su samo TB životinje pokazale promjene u brzom gama pojasu tokom reaktivacije memorije. U amigdali je brza gama snaga povezana sa sigurnosnim signalima i poznato je da ekspresija averzivnih i sigurnosnih stanja uključuje sinhronizovanu interakciju ove strukture sa hipokampusom (Stujenske i sar., 2014). Zatim, alternativno objašnjenje za naše nalaze je da povećana brza gama aktivnost hipokampusa uočena kod TB životinja odražava reaktivaciju neaverzivne reprezentacije naučene tokom ponovljenog prethodnog izlaganja spravi za trening.

Theta-gama interakcije su povezane sa sinaptičkom plastičnošću, vraćanjem memorije i komunikacijom između regija mozga (Lisman, 2005; Canolty i Knight, 2010; Jutras i Buffalo, 2010; Lesting et al., 2011). Otkrili smo da theta faza snažno modulira amplitudu sporih i brzih gama opsega tokom reaktivacije memorije kod TB, ali ne i kod kontrolnih životinja, što sugerira da je snaga ove međufrekventne sprege u hipokampusu elektrofiziološki korelat rekonsolidacije memorije. Iako su prijavljene varijacije u LFP aktivnosti hipokampusa ovisne o brzini (Whishaw i Vanderwolf, 1973; Montgomery et al., 2009; Newman et al., 2013), malo je vjerovatno da bi razlike u motoričkoj aktivnosti mogle objasniti naše rezultate jer oba kontrolna i TB životinje su ostale u TB platformi u stanju minimalnog kretanja (srednja brzina 1 cm/s) tokom sesije reaktivacije.

Zaključci i moguće implikacije

Kliničke intervencije usmjerene na ublažavanje trajnog prisjećanja na traumatična iskustva mogu se temeljiti ne samo na poremećaju rekonsolidacije sjećanja na izbjegavanje, već i na poboljšanju izumiranja sjećanja na izbjegavanje (Vervliet et al., 2013; Schwabe et al., 2014). Izumiranje je proces kojim vjerovatnoća emitovanja naučenog odgovora opada nakon ponovljenog neojačanog reaktiviranja i podrazumijeva formiranje inhibitorne memorije koja se na kraju takmiči s originalnim tragom. Ponovna konsolidacija i izumiranje su međusobno isključivi procesi (Merlo et al., 2014) i sugerirano je da da li pronalaženje rezultira učenjem o izumiranju ili ponovnom konsolidacijom pamćenja zavisi od graničnih uslova koji prevladavaju tokom sesije reaktivacije. Međutim, iako su izumiranje i ponovna konsolidacija isključive jedno drugo, inhibicijski trag memorije izazvan učenjem o izumiranju podložan je ponovnoj konsolidaciji (Rossato et al., 2010). Na primjer, SD-IA memorija izumiranja prolazi kroz rekonsolidaciju ovisnu o sintezi proteina u hipokampusu nakon reaktivacije i njena manipulacija može ili povratiti odgovor izbjegavanja ili poboljšati trag memorije na izumiranje (Radiske et al., 2015; Rosas-Vidal et al., 2015). Ovi nalazi, zajedno s rezultatima predstavljenim u ovoj studiji, snažno sugeriraju da je hipokampus uključen u rekonsolidaciju pamćenja kada se tijekom sesije reaktivacije otkriju konfliktni signali i da je mnemonička reprezentacija koja zapravo kontrolira ponašanje životinje u toj sesiji ona koja postaje osjetljiv na farmakološke smetnje, kao što sugerira teorija dominantnosti tragova (Eisenberg et al., 2003). U okviru ovog okvira, predlažemo da se terapijama zasnovanim na interferenciji rekonsolidacije pamćenja daje prednost u liječenju trauma i fobija povezanih s poznatim kontekstima, dok bi intervencije zasnovane na olakšavanju izumiranja trebale biti recept izbora kada traumatski događaji potiču iz nepoznate pozadine. . Na kraju, naši rezultati također sugeriraju da analize spajanja faze i amplitude iz EEG signala snimljenih tokom psihoterapije zasnovane na rekonsolidaciji mogu biti korisne za verifikaciju stvarne pojave ovog procesa i predviđanje efikasnosti tretmana.