Reaktiviranje sećanja posredovanih hipokampom tokom ponovne konsolidacije da poremeti strah, 1. deo

Sećanja se pohranjuju u mozgu jer se ćelijski ansambli aktiviraju tokom učenja i reaktiviraju tokom preuzimanja. Koristeći Tet-tag sistem kod miševa, obilježite neurone dorzalne zubaste vijuge aktivirane pozitivnim, neutralnim ili negativnim iskustvima s kanalom rodopsinom-2.

Grupe ćelija su osnovne jedinice različitih organa u ljudskom telu, a takođe su i visoko kolaborativni i složeni biološki sistemi. Grupe ćelija igraju veoma važnu ulogu u formiranju pamćenja.

Memorija se dijeli na kratkoročnu i dugotrajnu memoriju. Različite vrste sjećanja zahtijevaju različite grupe ćelija za skladištenje i obradu. Kratkoročno pamćenje je uglavnom pohranjeno u nervnim ćelijama na površini moždane kore. Nasuprot tome, dugoročno pamćenje zahtijeva kontinuirano jačanje i jačanje veza između neurona i na kraju se pohranjuje u ćelijskim grupama duboko u moždanoj kori.

Količina i kvalitet staničnih populacija igraju ključnu ulogu u poboljšanju pamćenja. U životu možemo aktivirati i ojačati grupe moždanih ćelija na mnogo načina, kao što su čitanje, učenje jezika, vježbanje i svakodnevni život.

Osim toga, neke navike zdravog načina života, kao što su pravilna ishrana, dovoljno spavanje i izbjegavanje prekomjernog pijenja i pušenja, također mogu pomoći u održavanju zdravlja grupa stanica, čime se potiče poboljšanje pamćenja.

Ukratko, postoji neodvojiva veza između stanične populacije i pamćenja. Trebali bismo aktivno kultivirati i štititi naše stanične populacije kako bismo održali naš mozak zdravim i fleksibilnim, poboljšavajući naše pamćenje i kognitivne sposobnosti. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a cistanche deserticola može značajno poboljšati pamćenje jer je cistanche deserticola tradicionalni kineski ljekoviti materijal koji ima mnogo jedinstvenih učinaka, od kojih je jedno poboljšanje pamćenja. Djelotvornost Cistanche deserticola dolazi od višestrukih aktivnih sastojaka koje sadrži, uključujući taninsku kiselinu, polisaharide, flavonoidne glikozide, itd. Ovi sastojci mogu promovirati zdravlje mozga kroz različite puteve.

Kliknite na saznajte 10 načina za poboljšanje memorije

Nakon uslovljavanja strahom, ove ćelije su veštački reaaktivira se tokom prisjećanja na strah. Optička stimulacija konkurentne pozitivne memorije dovoljna je da se pamćenje ažurira tokom rekonsolidacije, čime se akutno i trajno smanjuje uslovljeni strah.

Štaviše, miševi pokazuju da operant reaguje na reaktivaciju pozitivnog pamćenja, potvrđujući njegova korisna svojstva. Ovi rezultati pokazuju da smetnje iz iskustva koje se nagrađuje može suprotstaviti negativnim afektivnim stanjima.

Dok ažuriranje memorije, izazvano reaktivacijom pamćenja, uključuje relativno mali skup neurona, također nalazimo da je aktiviranje velike populacije nasumično označenih neurona dorzalnog zupčastog vijuga učinkovito u promicanju rekonsolidacije.

Važno je da je ažuriranje memorije specifično za pamćenje straha. Ovi nalazi impliciraju dorzalni zubasti girus kao potencijalni terapeutski čvor za modulaciju sjećanja radi suzbijanja straha.

Maladaptivni uvjetovani strah, uzrokovan nereguliranim krugovima straha, igra značajnu ulogu u etiologiji anksioznih poremećaja kao što su specifične fobije i posttraumatski stresni poremećaj (PTSP).

PTSP se može razviti kod osoba koje su doživjele traumatičan događaj i često ga karakteriziraju uporna sjećanja na traumu1. Posljedično, kontekstualno uvjetovanje straha (CFC), koje je visoko očuvano među vrstama2, korišteno je kao reprezentativni model kod životinja za proučavanje određenih aspekata PTSP-a, kao što su generalizacija straha, pretjerane reakcije na strah i povećana reaktivnost na stres3–5.
Najrasprostranjenije CFC paradigme uključuju uparivanje emocionalno neutralnog uslovljenog stimulusa (CS) kao što je kontekst treninga, sa averzivnim bezuslovnim stimulusom (US) kao što je šok stopala koji tipično izaziva eksplozije aktivnosti koje dovode do uslovljenih reakcija smrzavanja kod glodara. Pojavljuje se naučena povezanost, a CS stječe averzivna svojstva koja olakšavaju vraćanje memorije uvjetovanog straha u odsustvu SAD-a.

Kod modela glodara, ovo rezultira uslovljenim odgovorom straha nakon ponovnog izlaganja kontekstu koji demonstrira ovaj naučeni odnos6. Kod ljudi se patološki uslovljeni strah može javljati decenijama čak i u odsustvu tačnog konteksta u kojem se traumatski događaj dogodio.

Iako su anksiozni poremećaji izuzetno rasprostranjeni u općoj populaciji, a mnogi pojedinci doživljavaju patološku anksioznost kao oblik pretjeranog stanja straha, postoji nekoliko načina da se ublaži neprilagođeni uvjetovani strah.

Rekonsolidacija, međutim, ima potencijal kao terapeutski mehanizam za smanjenje pavlovskog straha7. Teorija rekonsolidacije postavlja da se sjećanja destabiliziraju tijekom prisjećanja kako ulaze u prolazno stanje savitljivosti gdje se mogu modulirati kada im je potrebno da se restabilizuju7,8.

Unatoč dugoj historiji eksperimentalnih intervencija povezanih s ponovnom konsolidacijom korištenjem raznih farmakoloških agenasa, bihevioralnih tretmana i stimulacijskih protokola za narušavanje ili poboljšanje pamćenja9–11, ove studije su dale različite rezultate.
Tek nedavno je prepoznat potencijal za razvoj poboljšanih tretmana zasnovanih na rekonsolidaciji i novih intervencija12,13. Ipak, najefikasnije terapije za PTSP su fokusirane na traumu, što znači da se tretman fokusira na sjećanje na traumatski događaj14.

Smatra se da je pamćenje pohranjeno u rijetkim obrascima aktivnosti neuronskih populacija unutar distribuirane mreže15–17, ili kako je WilderPenfield opisao pamćenje kao „pisanje koje je svjesno iskustvo ostavilo iza mozga“18.

Često nazivamo ove ansamble, aktivne tokom memorijskog kodiranja, kao memorijske tragove ili engrame19,20, a ti engrami se ponovo aktiviraju tokom preuzimanja17,21. Nalazi iz nekoliko studija su pokazali da specifična sjećanja, uključujući sjećanja na strah, mogu biti poremećena inhibicijom povezanih engrama15,22-26. Konkretno, dorzalni zubni girus (dDG) hipokampusa je važan za kodiranje kontekstualnih sjećanja na strah27–30 i impliciran je u patofiziologiji nekoliko anksioznih poremećaja28,31.

Od posebnog značaja za PTSP, kontekstualne informacije, koje uključuju više od prostornih informacija, mogu modulirati strah i sigurnost4. Valencija (npr. negativna sjećanja) se može smatrati aspektom konteksta, koji ima potencijal da promovira pretjerane reakcije na strah i generalizaciju straha kroz asocijacije formirane u hipokampusu .

Važno je da DG također igra ulogu u razjašnjavanju kontekstualnih informacija povezanih s traumom i ne-trauma32,33 kao i u učenju o izumiranju34, a pacijenti sa PTSP-om pokazuju oštećenja u oba3. Štoviše, ranije smo pokazali da umjetna reaktivacija pozitivne memorije pohranjene u dDG može akutno spasiti ponašanje izazvano stresom, depresijom35.

Ovdje predlažemo inovativnu intervenciju zasnovanu na hipotezi da će korištenje optogenetike za umjetnu reaktivaciju prethodno formirane, dDG-posredovane memorije tijekom rekonsolidacije trajno promijeniti i poremetiti izvornu memoriju straha. Koristili smo Tet-tag sistem36 za označavanje dDG neurona aktiviranih izlaganjem pozitivnim, neutralnim ili negativnim iskustvima s kanalom rodopsinom-2 (ChR2).

Miševi su naknadno uslovljeni strahom i dat im je test pamćenja straha u kojem su ovi označeni neuroni optički reaktivirani. Pretpostavili smo da će ova intervencija tokom prozora za ponovno konsolidaciju ažurirati pamćenje straha atributima iz konkurentskog engrama, čime se smanjuje bihevioralni izraz uslovljenog straha.

Štoviše, kako smo ranije pokazali da se ponašanja izazvana stresom mogu spasiti optičkom reaktivacijom dDG ćelija koje su prethodno bile aktivne tijekom pozitivnog iskustva35, a drugi su pokazali da pozitivne emocije suprotstavljaju podskupu posljedica negativnih emocija37, predložili smo da bi ovaj efekat bio izraženiji kada se konkurentski engram je bio povezan sa pozitivnim iskustvom u poređenju sa neutralnim ili negativnim iskustvom.

Ovdje pokazujemo da je interferencija hipokampusa zasnovana na rekonsolidaciji izazvana optičkom reaktivacijom konkurentnog, pozitivnog pamćenja dovoljna da ažurira pamćenje straha na nivou ansambla, što rezultira slabljenjem neprilagođenog uslovljenog straha.

Rezultati

Umjetna reaktivacija sjećanja posredovanih hipokampom tokom rekonsolidacije sjećanja na strah smanjuje strah akutno i trajno

Koristili smo virusnu, aktivnost zavisnu i inducibilnu strategiju označavanja neurona kod divljeg tipa c57BL/6 miševa (slika 1a). Mužjacima miševa je ubrizgan virus (ili ChR2 ili eYFP) i implantirana su bilateralna optička vlakna prije nego što su skinuti DOX kako bi se otvorio prozor za označavanje17,38.

Bili su podijeljeni u tri grupe, a svakoj je dodijeljeno različito valentno iskustvo ponašanja (slika 1a). Svi miševi su stavljeni u novi čisti kavez i ili ostavljeni neometani (neutralni)21, stavljeni sa ženkom (pozitivno)35,39, ili stavljeni u cijev za zadržavanje s otvorima za zrak (negativno)35 i zatim stavljeni u kavez. Miševi su vraćeni u svoje kućne kaveze 1 h kasnije natrag na DOX kako bi se zatvorio prozor za označavanje.

Sljedećeg dana, miševi su bili uvjetovani strahom (FC) u kontekstu A i 24 hlater nakon 20-minutnog testa prisjećanja u istom kontekstu. Tokom ovog testa, u kojem smo procijenili uslovljeni strah (tj. smrzavanje) kao zamjenu za pronalaženje asocijativnog pamćenja straha, istovremeno smo stimulirali označene dDG ansamble tokom prve (F10) ili posljednje polovine (L10) teze, a ne cijele sesije, jer nismo hteli da rizikujemo toplotno oštećenje mozga40 i želeli smo da uporedimo periode svetla i svetla van njega na način unutar subjekta.

Prvobitno smo pretpostavili da bi reaktiviranje pozitivnog pamćenja tokom posljednje polovine sesije opoziva promoviralo ponovno konsolidaciju jer bi sjećanje na strah već bilo na mreži. Ovo bi potencijalno promijenilo ansambl sjećanja na strah, ažurirajući ga pozitivnim atributima iz iskustva što bi rezultiralo smanjenim zamrzavanjem u narednim vremenskim tačkama.

Cilj nam je bio da posebno oslabimo snagu CS-US asocijacije tako što ćemo ublažiti stečenu averziju prema CS41 i promijeniti izvorno sjećanje na strah kroz ponovno konsolidaciju. Stoga smo odabrali dužinu sesije koja nije duža od 20 minuta kako bismo osigurali da naša optička manipulacija bude uvedena tokom kratkog prozora nakon reaktivacije memorije kada dođe do ponovne konsolidacije42, a ne tokom učenja o izumiranju43.

Ova strategija nam omogućava da izmjerimo smanjenje zamrzavanja u realnom vremenu uz optičku stimulaciju tokom prisjećanja. Štoviše, omogućava nam da izmjerimo sve dugotrajne efekte naše manipulacije, pa smo tako proširili našu procjenu na dvije sesije izumiranja kako bismo testirali ponovno uspostavljanje izazvano stresom nakon neposrednog šoka u kontekstu B.

Šok je isporučen u novom kontekstu za manje od 2 s, tako da miševi ne bi formirali kontekstualnu predstavu okoline, i stoga ne bi formirali novu asocijativnu memoriju straha, ali bi i dalje doživljavali stres.

Ova metoda nam je omogućila da modeliramo generalizaciju straha i povećanu reaktivnost na stres kao primjer neprilagođenog kondicioniranja budući da je stresor isporučen u drugom kontekstu 44–46. Na osnovu prethodnih studija39,41,47, miševi su prvo bili FC koristeći 4- Shockprotocol (Slika 1b) pri čemu su pokazivali smrzavanje na postepen način, povećavajući se sa svakim uzastopnim predstavljenim šokom (Dopunska slika 1a-c).

Vidjeli smo ovaj obrazac smrzavanja za sve eksperimente (dopunska slika 1a-h). Miševi su vraćeni u kontekst sljedećeg dana radi testa pamćenja straha (slika 1c). Uz L10 stimulaciju, miševi s inpozitivnim i negativnim ChR2 grupama demonstrirali su smanjenje smrzavanja u realnom vremenu u poređenju s miševima u neutralnoj-ChR2 grupi i eYFP kontrolama.

Iako je došlo do prirodnog pada tokom sesije zbog odsustva šoka, ovi miševi su pokazali znatno strmiji pad. Dok su nivoi smrzavanja generalno opadali tokom dana izumiranja, nisu uočene grupne razlike tokom izumiranja (slika 1d i dodatna slika 1a) ili neposrednog šoka (slika 1e). Tokom ponovnog postavljanja (slika 1f), vidjeli smo manje zamrznutih innegativnih-ChR2 miševa u usporedbi s neutralnim-eYFP miševima, i općenito, eYFP kontrolni miševi su se smrzli više od eksperimentalnih ChR2 miševa pri ponovnom postavljanju u poređenju sa trenutnim šokom (slika 1g).

Nasuprot tome, zamrzavanje nakon šoka nakon uslovljavanja strahom (Slika 1h) je smanjeno u F10 stanju (Slika 1i), samo za pozitivno-ChR2 miševe u poređenju sa eYFP kontrolama, koje su se desile posebno u posljednjih 10 minuta sesije. Ovdje je neutralno -ChR2 miševi se brže gase; međutim, uočene su razlike među grupama tokom izumiranja (slika 1j i dodatna slika 1b).

Kao što se očekivalo, nije bilo grupnih razlika tokom neposrednog šoka (slika 1k). Tokom ponovnog postavljanja, i pozitivne i neutralne-ChR2 grupe pokazale su smanjen strah u poređenju sa kontrolama eYFP, dok negativni-ChR2 miševi nisu (slika 1l).

Opet, kontrolni miševi su se smrzli više od eksperimentalnih miševa pri ponovnom postavljanju u odnosu na trenutni šok (slika 1m), i to je bio izraženiji nedostatak. Stoga smo usvojili F10 protokol za sve naredne eksperimente.

Međutim, kao dodatnu kontrolu, dodali smo eksperiment kako bismo procijenili koliko bi efikasna umjetna reaktivacija pozitivne memorije tokom srednjeg dijela sesije (M10) bila upoređena sa F10 ili L10 stimulacijom tokom prisjećanja (dopunska slika 2a). Tokom sticanja FC odgovora, miševi u sva tri stanja pokazali su veće smrzavanje nakon šoka (dodatna slika 2b-g).

Tokom prisjećanja, stimulacija je uzrokovala smanjenje zamrzavanja u stvarnom vremenu u ChR2 grupi u uslovima F10 i L10, ali ne i u stanju M10 (dodatna slika 2h-j). F10 ChR2 miševi su nastavili da pokazuju smanjeno zamrzavanje u drugoj polovini sesije opoziva u odsustvu stimulacije (dodatna slika 2j).

Sva tri protokola stimulacije dovela su do smanjenog smrzavanja kod ChR2 miševa u prva 3 minuta izumiranja, ali grupne razlike su uočene samo kod F10-stimuliranih miševa (dodatna slika 2k-m).

Tokom prve sesije izumiranja, izraz straha je smanjen u F10 ili M10 ChR2 grupama (dodatna slika 2n-p). Nije bilo razlika u neposrednom šoku (dodatna slika 2q-s). Konačno, ponovo smo vidjeli smanjeno zamrzavanje i za F10 i za M10 ChR2 grupe tokom ponovnog postavljanja (dodatna slika 2t-y).

For more information:1950477648nn@gmail.com