Οι νευρώνες της πρόσθιας βασοπλάγιας αμυγδαλής περιλαμβάνουν μια απομακρυσμένη μνήμη φόβου Engram Μέρος 2

Η απομακρυσμένη ανάκληση μνήμης φόβου προκαλεί το σύνολο aBLA Fos για την υποπεριοχή

Η ανάλυση τμημάτων που είχαν υποστεί ανοσοχρήση αποκάλυψε ότι η δοκιμή ανάκλησης μνήμης ενεργοποίησε έναν σημαντικά μεγαλύτερο πληθυσμό Fos + νευρώνων aBLA σε ποντίκια που εξαρτώνται από φόβο (128 ± 5) από ό,τι υπό συνθήκες περιβάλλοντος (83 ± 3) [μη ζευγαρωμένη t-test, t(8) {{9} }.{11}}27, P < 0,0001](Πίνακας 1).

Η σχέση μεταξύ ανοσοχρώσης και μνήμης ήταν πάντα ένα καυτό θέμα στην επιστημονική κοινότητα. Καθώς η έρευνα συνεχίζεται, όλο και περισσότερα στοιχεία δείχνουν ότι η ανοσοχρώση μπορεί να έχει θετικό αντίκτυπο στη μνήμη.

Πρώτον, η ανοσοχρώση μπορεί να ενισχύσει το σχηματισμό και τη διατήρηση της μνήμης. Μελέτες έχουν βρει ότι υπάρχουν πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των κυττάρων του ανοσοποιητικού και του νευρικού συστήματος και η κατάλληλη ανοσοχρώση μπορεί να ρυθμίσει τη δραστηριότητα των νευρώνων, βελτιώνοντας έτσι τα επίπεδα μνήμης.

Δεύτερον, η ανοσοχρώση μπορεί να ενισχύσει τη σύνδεση μεταξύ μνήμης και συναισθήματος. Τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος στον εγκέφαλο κατανέμονται κυρίως σε περιοχές που ελέγχονται από τη μνήμη και το συναίσθημα. Επομένως, η κατάλληλη ανοσοχρώση μπορεί να αυξήσει τη σύνδεση μεταξύ μνήμης και συναισθήματος και να ενισχύσει τη μακροπρόθεσμη αποτελεσματικότητα και σταθερότητα της μνήμης.

Επιπλέον, η κατάλληλη ανοσοχρώση μπορεί επίσης να προάγει την αναγέννηση και την επισκευή των νευρώνων και να προάγει τη συνεχή ανανέωση και ενίσχυση των νευρώνων και των συνάψεων, βελτιώνοντας έτσι το επίπεδο της μνήμης.

Εν ολίγοις, η σχέση μεταξύ ανοσοχρώσης και μνήμης είναι θετική. Η πλήρης χρήση της επιστημονικής τεχνολογίας της ανοσοχρώσης μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά τα επίπεδα μνήμης και να προάγει τη σωματική και ψυχική υγεία. Πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola μπορεί επίσης να ρυθμίσει την ισορροπία των νευροδιαβιβαστών, όπως η αύξηση των επιπέδων ακετυλοχολίνης και αυξητικών παραγόντων. Αυτές οι ουσίες είναι πολύ σημαντικές για τη μνήμη και τη μάθηση. Επιπλέον, το κρέας μπορεί επίσης να βελτιώσει τη ροή του αίματος και να προωθήσει την παροχή οξυγόνου, η οποία μπορεί να εξασφαλίσει ότι ο εγκέφαλος λαμβάνει επαρκή θρεπτικά συστατικά και ενέργεια, βελτιώνοντας έτσι τη ζωτικότητα και την αντοχή του εγκεφάλου.

Κάντε κλικ στο Μάθετε τρόπους για να βελτιώσετε τη λειτουργία του εγκεφάλου

Η εξέταση των πλήθους της υποπεριοχής aBLA ράμφος-ουραίου (Εικόνες 3A–C) με αμφίδρομη ANOVA αποκάλυψε σημαντική αλληλεπίδραση υποπεριοχής και θεραπείας [F(2,24)=5.402,P=0 .0116] (Εικόνα 3Δ).

Στην ομάδα ανάκλησης μνήμης απομακρυσμένου φόβου, η πυκνότητα μέτρησης aBLA Fos + ήταν μεγαλύτερη στη μέση (254 ± 17) από το ρόστρο (104 ± 11, P <0,0001) ή το ουραίο (158 ± 26, P {{ 9}}.0004)υποπεριοχή και ήταν μεγαλύτερη στην ουραία από την ραμφαία υποπεριοχή (P=0.0490).

Στην ομάδα ανάκλησης μνήμης περιβάλλοντος, η πυκνότητα Fos + ήταν συγκρίσιμη στη μεσαία (134 ± 24) και στην ουραία (135 ± 11) υποπεριοχές, ωστόσο και οι δύο ήταν μεγαλύτερες από ό,τι στην υποπεριοχή της φυλής (51 ± 10). -περιοχή (μεσαία, P=0.0019; ουραία, P=0.0018). Οι αναλύσεις μεταξύ των ομάδων αποκάλυψαν ότι η πυκνότητα μέτρησης Fos + ήταν μεγαλύτερη μόνο στη μεσαία υποπεριοχή aBLA της ομάδας ανάκλησης μνήμης φόβου ( P < 0,0001).

Η ανάλυση της πυκνότητας μέτρησης Fos + εντός τεταρτημορίων με τριμερή ANOVA (Εικόνα 3Ε) αποκάλυψε το τεταρτημόριο [F(3,32)=6.450,P=0.0015. ] και θεραπεία [F(1,32)=78.63, P <0,0001] αποτελέσματα εντός της μεσαίας υποπεριοχής aBLA, με μεγαλύτερη πυκνότητα Fos + στο φόβο σε σύγκριση με την ομάδα περιβάλλοντος στο τεταρτημόριο 1 (289 ± 28 vs 165 ± 12, P=0.0031) και 2 (361 ± 22 έναντι 167 ± 30, P < 0.0001).

Επιπλέον, οι αναλύσεις εντός της ομάδας έδειξαν ότι η ανάκληση φόβου προκάλεσε μεγαλύτερη πυκνότητα μέτρησης Fos + στο τεταρτημόριο 1 (289 ± 28) από το τεταρτημόριο 3 (180 ± 37, P=0).{{2{{27 }}}}168), ενώ το τεταρτημόριο 2 (361 ± 222) ήταν μεγαλύτερο από τα τεταρτημόρια 3 (P < 0,0001) και 4 (197 ± 20, P < 0,0001). Ένα σημαντικό φαινόμενο τεταρτημορίου παρατηρήθηκε επίσης στην ουραία υποπεριοχή aBLA [F(3,32)=16.21,P <0,0001].

Η ομάδα ανάκλησης φόβου είχε μεγαλύτερη πυκνότητα Fos + πλήθος στα τεταρτημόρια 2 (284 ± 59, P < 0.0001) και 4 (190 ± 32, P=0.0423) σε σύγκριση με το τεταρτημόριο 3 (70 ± 6) ενώ η ομάδα ανάκλησης περιβάλλοντος είχε μεγαλύτερη πυκνότητα μέτρησης Fos + στο τεταρτημόριο 2 (309 ± 35) από το τεταρτημόριο 1 (132 ± 6, P=Ρ < 0,0001), 3 (57 ± 19, Ρ < 0,0001) ή 4 (148 ± 7, Ρ < 0,0001).

Η σύγκριση της πυκνότητας των μετρήσεων Fos + εντός μιας ομάδας θεραπείας και των τεταρτημορίων σε όλες τις υποπεριοχές ροστροουραίου aBLA (Εικόνα 3Ε και Συμπληρωματικός Πίνακας 2) έδωσε ευρήματα παρόμοια με εκείνα του tdTomato όπου το τεταρτημόριο 2 του μέσου (361 ± 22, P < {00}). ) και ουραία (284 ± 59, P=0.0015)aBLA υποπεριοχές η καθεμία είχε μεγαλύτερη πυκνότητα μέτρησης Fos + απ' ό,τι η θεροστρική υποπεριοχή (109 ± 30).

Αξιολογήσαμε επίσης τη σχέση μεταξύ της συμπεριφοράς κατάψυξης και του μεγέθους του νευρωνικού συνόλου Fos + στο aBLA ως σύνολο, στη μεσαία υποπεριοχή του και στο τεταρτημόριο 2 της μεσαίας και ουρικής υποπεριοχής. Και πάλι, δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές συσχετίσεις ούτε στην ομάδα φόβου ούτε στο πλαίσιο (Εικόνα 3ΣΤ), υποδηλώνοντας ότι η συμπεριφορά φόβου δεν αντικατοπτρίζει το μέγεθος της υποπεριοχής aBLA ή τεταρτημόριο ειδικά για το σύνολο που ενεργοποιήθηκε κατά τη διάρκεια της απομακρυσμένης ανάκλησης μνήμης φόβου.

Τα δεδομένα στο σχήμα 3 δείχνουν ότι η απομακρυσμένη ανάκληση μνήμης φόβου στρατολόγησε ένα μεγαλύτερο σύνολο aBLA Fos από την ανάκληση μνήμης περιβάλλοντος. Όπως το σύνολο σχηματισμού μνήμης φόβου, η υψηλότερη πυκνότητα ενεργοποίησης μετά την ανάκληση μνήμης φόβου εντοπίστηκε στη μεσαία υποπεριοχή και στο τεταρτημόριο 2 τόσο της μέσης όσο και της ουραίες υποπεριοχές, αλλά και πάλι η συμπεριφορά φόβου δεν συσχετίστηκε με το μέγεθος αυτών των πληθυσμών του συνόλου.

Η απομακρυσμένη ανάκληση μνήμης φόβου προκαλεί ένα σύνολο για επανενεργοποίηση aBLA για την υποπεριοχή arbust

Στη συνέχεια, προσδιορίσαμε ποσοτικά τους νευρώνες διπλά επισημασμένους με ανοσοαντιδραστικότητα tdTomato και Fos (δηλαδή, εκείνους που παγιδεύτηκαν κατά τη διάρκεια του φόβου και επανενεργοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια της απομακρυσμένης ανάκλησης μνήμης).

Οι μετρήσεις με διπλή επισήμανση στο aBLA ήταν μεγαλύτερες στην ομάδα φόβου (35 ± 2) από ό,τι στο πλαίσιο (17 ± 2) [μη ζεύγη t-test, t(8)=6.505,P=0. 0002]. Επιπλέον, ο επανενεργοποιημένος πληθυσμός ήταν μεγαλύτερη αναλογία του πληθυσμού που παγιδεύτηκε κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας του φόβου (30 ± 2%) από τη ρύθμιση περιβάλλοντος (20 ± 3%) [μη ζευγαρωμένη t-test,t(8)=3.346, P { {19}}.0101] (Πίνακας 1). Η ανάλυση της πυκνότητας μέτρησης με αμφίδρομη ANOVA έδωσε μια σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ της υποπεριοχής aBLA και της θεραπείας [F(2,24)=5.477, P=0.0110] (Εικόνες 4A–D).

Στην ομάδα φόβου, η πυκνότητα επανενεργοποίησης ήταν μεγαλύτερη στη μεσαία(P < {{{0}}}.0001) και στην ουραία (P=0.0001) από ό,τι στην υποπεριοχή ρόστρου (13 ± 4). Στην ομάδα πλαισίου, παρόμοιο μοτίβο παρατηρήθηκε στις μεσαίες (68 ± 5 έναντι 27 ± 4, P < 0,0001) και στην ουραία (53 ± 10 έναντι 27 ± 10, P=0.0098) υποπεριοχές .

Η σύγκριση της πυκνότητας μέτρησης μεταξύ των τεταρτημορίων των υποπεριοχών aBLA και της θεραπείας (Εικόνα 4Ε) με τριμερή ANOVA έδειξε κύρια αποτελέσματα και για τα δύο μεσαία [τεταρτημόρια: F(3,32)=28.98,P < 0. 0001; θεραπεία: F(1,32)=49.10, P < 0,0001] και ουραία[τεταρτημόρια: F(3,32)=18.10 P < 0,0001; θεραπεία: F(1,32)=10.94, P=0.0023] υποπεριοχές.

Για τη μεσαία υποπεριοχή, η απομακρυσμένη ανάκληση μνήμης φόβου προκάλεσε μεγαλύτερη νευρωνική επανενεργοποίηση σε σύγκριση με το πλαίσιο στο τεταρτημόριο 1 (94 ± 7 έναντι 31 ± 6, P < 0.0001), 2 (83 ± 15). έναντι 38 ± 10, P=0.0072) και 4 (63 ± 9 έναντι 20 ± 3, P=0.0129). Εντός της ομάδας φόβου, παρατηρήθηκε επίσης μεγαλύτερη επανενεργοποίηση στα τεταρτημόρια 1 (P <0,0001) και 2 (P=0,0009) σε σύγκριση με 3. Μέσα στην caudalaBLA, μεγαλύτερη επανενεργοποίηση (P=0.0100) ήταν παρατηρήθηκε στο τεταρτημόριο 2 της ομάδας φόβου (133 ± 35) σε σύγκριση με την ομάδα περιβάλλοντος (72 ± 10).

Επιπλέον, η επανενεργοποίηση του τεταρτημορίου 2 στην ομάδα φόβου ήταν σημαντικά μεγαλύτερη από ό,τι στο τεταρτημόριο 1 (34 ± 7, P < 0.0001), 3(23 ± 9, P <0,0001) και 4 ( 39 ± 7, P=0.0002). Ομοίως, η επανενεργοποίηση του τεταρτημορίου 2 στην ομάδα περιβάλλοντος ήταν μεγαλύτερη από το τεταρτημόριο 3 (4 ± 2, P=0.0023) και 4 (16 ± 4, P=0.0292).

Η σύγκριση της πυκνότητας πλήθους επανενεργοποιημένης εντός ομάδας και εντός τεταρτημορίου μεταξύ των υποπεριοχών aBLA rostrocaudal έδωσε και πάλι ευρήματα παρόμοια με τις μετρήσεις tdTomato + και Fos + ως τεταρτημόριο 2 της μέσης(83 ± 15, P < 0.{12} 001) και οι ουραίοι (133 ± 35, P < 0,0001) υποπεριοχές εμφάνισαν μεγαλύτερη επανενεργοποίηση από ό,τι η ραμφική υποπεριοχή (16 ± 6) (Εικόνα 4Ε και Συμπληρωματικός Πίνακας 2).

Στη συνέχεια αξιολογήσαμε τη σχέση μεταξύ της συμπεριφοράς κατάψυξης και του μεγέθους του επαναδραστηριοποιημένου νευρωνικού συνόλου στο σύνολο του aBLA, στη μεσαία υποπεριοχή του και στο τεταρτημόριο 2 της μεσαίας και ουράς υποπεριοχής.

Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές συσχετίσεις είτε στην ομάδα του φόβου είτε στην ομάδα πλαισίου (Εικόνα 4ΣΤ), υποδηλώνοντας ότι η συμπεριφορά φόβου δεν αντικατοπτρίζει το μέγεθος του συνόλου fos που τόσο ενεργοποιήθηκε κατά τη δημιουργία μνήμης φόβου όσο και επανενεργοποιήθηκε κατά την ανάκληση.

Τα ευρήματα του σχήματος 4 υποδεικνύουν ότι η απομακρυσμένη ανάκληση της μνήμης φόβου στρατολόγησε ένα μεγαλύτερο σύνολο επανενεργοποίησης του aBLA Fo από την ανάκληση της μνήμης περιβάλλοντος. Όπως ο σχηματισμός μνήμης φόβου και οι ανακλήσεις, η υψηλότερη πυκνότητα επανενεργοποίησης εντοπίστηκε και πάλι στη μεσαία υποπεριοχή και στο τεταρτημόριο 2 τόσο της μέσης όσο και της ουράς υποπεριοχής, αλλά και πάλι η συμπεριφορά φόβου δεν συσχετίστηκε με το μέγεθος αυτών των πληθυσμών συνόλου.

Συζήτηση

Χρησιμοποιήσαμε διαγονιδιακά ποντίκια TRAP2 για να διερευνήσουμε τα σύνολα aBLA neuronalFos που ενεργοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια της εκμάθησης φόβου με βάση τα συμφραζόμενα και κατά τη διάρκεια της απομακρυσμένης ανάκλησης μνήμης φόβου. Βρήκαμε ότι τα μεγαλύτερα σύνολα Fos ενεργοποιήθηκαν από τη μάθηση του φόβου και την ανάκληση μνήμης φόβου σε σύγκριση με ελέγχους μόνο στο πλαίσιο. Ο πληθυσμός των νευρώνων που ενεργοποιήθηκαν τόσο κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας όσο και κατά τη διάρκεια της ανάκλησης (επαναενεργοποιημένοι) ήταν επίσης μεγαλύτερος στην ομάδα του φόβου. Παρατηρήσαμε επίσης ότι τα σύνολα ήταν διαφορικά κατανεμημένα σε υποπεριοχές και υποπεριφερειακά τεταρτημόρια aBLA, αλλά ότι οι κατανομές του τοπογραφικού αριθμού δεν συσχετίστηκαν με τη συμπεριφορά φόβου.

Ενεργοποίηση συνόλου Fos κατά τη διαμόρφωση μνήμης

Οι αναφορές έκφρασης Fos που προκαλείται στο BLA από τη δοκιμή μνήμης φόβου είναι ασυνεπείς (Holahan and White, 2004; DoMonte et al., 2016; Liu et al., 2022). Ακόμη και μετά την εκπαίδευση συνήθειας, η προετοιμασία του φόβου με εφαρμοσμένα ηλεκτρικά σοκ και η προετοιμασία του περιβάλλοντος χωρίς κραδασμούς έχουν αναφερθεί ότι αυξάνουν την έκφραση Fos σε σύγκριση με την κατοικία στο σπίτι (Campeau et al., 1991; Pezzone et al., 1992; Milanovic et al., 1998; Radulovic et al. al., 1998· Rosen et al., 1998· Day et al., 2001· Holahan and White, 2004· Cho et al., 2017) και όμως η Fosexpression μετά από απομακρυσμένη ανάκληση της μνήμης φόβου έχει αναφερθεί ότι αυξάνεται (Silva et al. ., 2019; Liu et al., 2022) ή όχι (Do-Monte et al., 2015; Cho et al., 2017) σε σύγκριση με την ανάκληση περιβάλλοντος.

Με την προετοιμασία του φόβου που εκτελείται μετά από εκπαίδευση εξοικείωσης, όπως στην παρούσα μελέτη, οι νευρώνες που εκφράζουν Fos πιθανότατα αντιπροσωπεύουν αυτούς που υφίστανται ενισχυτική πλαστικότητα για να κωδικοποιήσουν τη μνήμη φόβου καθώς και εκείνους που είτε παραμένουν ανταποκρινόμενοι στα συμφραζόμενα παρά την εκπαίδευση εξοικείωσης είτε που ανταποκρίνονται σε αισθητηριακές εισροές που ενεργοποιούνται απευθείας από τα εφαρμοζόμενα σοκ.

Με τη συνθήκη περιβάλλοντος μετά την εκπαίδευση εξοικείωσης, και πάλι όπως εκτελείται στην παρούσα μελέτη, οι νευρώνες που εκφράζουν Fos αντιπροσωπεύουν κυρίως αυτούς που ανταποκρίνονται σε συνθήματα συμφραζομένων, μερικά από τα οποία μπορεί να ενισχύουν την πλαστικότητα για να κωδικοποιήσουν τη μνήμη του περιβάλλοντος. Επί του παρόντος δεν υπάρχει παγκοσμίως αποδεκτός πειραματικός σχεδιασμός που να ελέγχει πλήρως την ενεργοποίηση Fos που δεν σχετίζεται με τη μνήμη. Η ποσοτικοποίηση της Fosexpression σε μάρτυρες που διαμένουν σε κλουβιά στο σπίτι, αν και δυνητικά βοηθά στην ερμηνεία επιτρέποντας την αφαίρεση του "background" Fosactivity, δεν ελέγχει ειδικά για τις άμεσες επιπτώσεις των εφαρμοζόμενων κραδασμών. Επιπλέον, οι νευρώνες που ανταποκρίνονται άμεσα σε παραδοθέντες κραδασμούς μπορεί να μην είναι εντελώς διαφορετικοί από εκείνους που κωδικοποιούν τη μνήμη του φόβου.

Παρά αυτές τις προκλήσεις σχεδιασμού που αντιμετωπίζονται συχνά, τα αποτελέσματά μας που δείχνουν ότι ο σχηματισμός μνήμης φόβου και η ανάκληση μνήμης φόβου από απόσταση ενεργοποίησαν ένα μεγαλύτερο σύνολο aBLA Fos από ό,τι παρατηρήθηκε στους ελέγχους περιβάλλοντος, υποδηλώνει ότι τα διαφορετικά μεγέθη του συνόλου Fos αντανακλούν, τουλάχιστον εν μέρει, την κωδικοποίηση μνήμης λόγω της συσχέτισης ερεθισμάτων αρνητικού σθένους χωρίς όρους (δηλαδή, σοκ) με τα συμφραζόμενα συνθήματα που υπάρχουν τη στιγμή της προετοιμασίας.

Οι διαφορές μεταξύ των τρεχόντων ευρημάτων και ορισμένων προηγούμενων αναφορών θα μπορούσαν να αντικατοπτρίζουν διαφορές στην ομάδα ελέγχου που χρησιμοποιήθηκε (μόνο πλαίσιο έναντι διαμονής σε κλουβί στο σπίτι), την ένταση ή το χρόνο των άνευ όρων ερεθισμάτων (σοκ), τις διαφορετικές περιοχές BLA που εξετάστηκαν, τον χρόνο ανάκλησης μνήμης σε σχέση με την προετοιμασία (πρόσφατο vs. απομακρυσμένη) και πιθανώς ομοιόμορφες διαφορές στις διαδικασίες χρώσης και ποσοτικού προσδιορισμού Fos.

Ωστόσο, η χρήση των ενήλικων απογόνων TRAP2 x Ai14 από εμάς φαίνεται απίθανη να εξηγεί αποκλειστικά τις ποσοτικές διαφορές στα μεγέθη των συνόλων Fos κατά την ανάκληση, καθώς η μεταγραφή και η μετάφραση του c-fos είναι άθικτες σε αυτά τα ποντίκια (DeNardo et al., 2019; Roy et al., 2022).

Η πρωτεΐνη Fos τυπικά ποσοτικοποιείται με ανοσοϊστοχημεία (IHC). Προηγούμενες μελέτες IHC δείχνουν ότι το Fos επάγεται στο BLA από τη μάθηση του φόβου κορυφώνεται μετά από ~ 90 λεπτά και παραμένει αυξημένο για έως και 5 ώρες (Chowdhury and Caroni, 2019). Παρά το τελευταίο, τα αποτελέσματα Fos IHC αντιπροσωπεύουν ένα "στιγμιότυπο" της δραστηριότητας Fos σε σύγκριση με τα αποτελέσματα που λαμβάνονται με το διαγονιδιακό σύστημα TRAP2, το οποίο φαίνεται να συλλαμβάνει νευρώνες στους οποίους η μεταγραφή Fos προκλήθηκε για ~6 ή περισσότερες ώρες γύρω από τη χορήγηση 4-OHT(DeNardo et al., 2019).

Επομένως, η έκφραση tdTomato, ως δείκτης επαγωγής Fos, αντανακλά δυνητικά τη σωρευτική έκφραση που προκαλείται κατά τη διάρκεια μιας πιο παρατεταμένης περιόδου. Αυτό εγείρει την πιθανότητα ότι το σύνολο tdTomato + TRAPed περιλαμβάνει νευρώνες που ενεργοποιούνται από ερεθίσματα που δεν σχετίζονται με τον φόβο/τη ρύθμιση του περιβάλλοντος. Σημειώνεται ότι η χρήση της εκπαίδευσης εξοικείωσης χρησιμοποιήθηκε για την ενίσχυση του ειδικού σήματος που προκαλεί φόβο σε σχέση με τον «θόρυβο» που σχετίζεται με το υπόδειξη περιβάλλοντος ή το νέο περιβάλλον.

Με αυτόν τον πειραματικό σχεδιασμό, η διαφορική έκφραση tdTomato μπορεί να είναι πολύ σχετική με την κατανόηση των διαδικασιών μνήμης φόβου καθώς η έκφραση Fos κατά τις ώρες μετά την προετοιμασία του φόβου θεωρείται απαραίτητη για την εδραίωση της μνήμης (Chowdhury and Caroni, 2018). Το σύστημα TRAP2, επομένως, μπορεί να ονομάσει νευρώνες που εκφράζουν Fos που περιλαμβάνουν ένα ενιαίο σύνολο που ενεργοποιείται ειδικά κατά τη διάρκεια της εκμάθησης φόβου ή πρόσθετα σύνολα που στρατολογούνται τις επόμενες ώρες, συμπεριλαμβανομένων πιθανώς συνόλων παγίωσης μνήμης. Μαζί, αυτές οι σκέψεις θα μπορούσαν να εξηγήσουν το μεγαλύτερο σύνολο fos (tdTomato +) που εντοπίσαμε κατά τον σχηματισμό της μνήμης φόβου και όχι της μνήμης περιβάλλοντος.

Το σύνολο του Fo κατά την απομακρυσμένη ανάκληση μνήμης

Δραστηριοποίηση

Χρησιμοποιήσαμε το IHC για να καταγράψουμε το σύνολο Fos (Fos +) που ενεργοποιήθηκε κατά την απομακρυσμένη ανάκληση μνήμης φόβου, το οποίο ήταν μεγαλύτερο από αυτό που καταγράφηκε μετά την ανάκληση απομακρυσμένου περιβάλλοντος. Αυτό το εύρημα είναι σύμφωνο με άλλες αναφορές έκφρασης BLA Fos κατά τη διάρκεια της απομακρυσμένης ανάκλησης μνήμης φόβου (Silva et al., 2019; Liu et al., 2022) και με παράλληλες προηγούμενες αναφορές ειδικές για aBLA που περιγράφουν αυξημένη έκφραση c-fos mRNA κατά τη διάρκεια πρόσφατου σχηματισμού/ανάκλησης μνήμης φόβου (Kim et al., 2016· Zhang et al., 2020).

Συγκεκριμένα, ο σχηματισμός μνήμης φόβου και η απομακρυσμένη ανάκληση μνήμης ενεργοποίησαν διαφορικά τους νευρώνες aBLA καθώς μόνο το ένα τρίτο περίπου υποβλήθηκε σε επανενεργοποίηση.

Οι μη αλληλεπικαλυπτόμενοι νευρωνικοί πληθυσμοί aBLA δεν ήταν απροσδόκητοι, καθώς προηγούμενες μελέτες δείχνουν ότι ένα μέρος των νευρώνων BLA ανταποκρίνεται στην αίσθηση του άνευ όρων ερεθίσματος (δηλαδή, σοκ) (Corder et al., 2019) που υπάρχει κατά τον σχηματισμό μνήμης φόβου, ενώ ένα άλλο τμήμα μπορεί να ανταποκρίνεται συγκεκριμένα σε εξαρτημένα ερεθίσματα (πλαίσια) κατά την ανάκληση μνήμης (Beyeler et al., 2018).

Αυτά τα μοτίβα μεταβλητής ενεργοποίησης μέσα στα σύνολα aBLA κατά τη διάρκεια ξεχωριστών εργασιών μνήμης φόβου (δηλαδή, σχηματισμός έναντι ανάκλησης) μπορεί να εξηγηθούν από τη στρατολόγηση διακριτών νευρικών κυκλωμάτων που προκύπτουν από την πλαστικότητα που ξεκίνησε κατά τον σχηματισμό μνήμης φόβου και την επακόλουθη πλαστικότητα δικτύου που οδηγεί σε μετανάστευση εγγραμμάτων πριν από τη δοκιμή απομακρυσμένης ανάκλησης μνήμης (Greweet al., 2017· DeNardo et al., 2019). Απαιτούνται μελλοντικές ηλεκτροφυσιολογικές μελέτες in vivo για τη διερεύνηση των αποκρίσεων κατά τη διάρκεια του σχηματισμού και ανάκλησης μνήμης φόβου, συγκρίνοντας τους νευρώνες BLA fos ensemble (tdTomato +) και τους νευρώνες που δεν είναι φωσφορίζοντες.

Επανενεργοποίηση

Η επανενεργοποίηση των ενεργοποιημένων από τη μάθηση μέσω του φόβου συνόλου νευρώνων BLA Fos τεκμηριώνεται σε δύο προηγούμενες μελέτες όπου η απομακρυσμένη ανάκληση της μνήμης του φόβου συνέβη 14 (Kitamura et al., 2017) και 28 (Leeet al., 2022) ημέρες μετά την προετοιμασία. Ενώ τα ευρήματά μας στις 21 ημέρες είναι παρόμοια, τα πειράματά μας αποκάλυψαν επίσης ευρήματα που δεν είχαν περιγραφεί προηγουμένως.

Όπως σημειώθηκε, ένα δυνατό πλεονέκτημα του πειραματικού μας σχεδιασμού είναι η ενσωμάτωση μιας ομάδας θετικού ελέγχου (δηλαδή, μόνο έκθεση υπόδειξης περιβάλλοντος). Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την προηγούμενη απομακρυσμένη έρευνα μνήμης φόβου που χρησιμοποίησε μια ομάδα αρνητικού ελέγχου (δηλαδή, σπίτι-κλουβί). Το τελευταίο, αν και επιτρέπει την αξιολόγηση του βασικού BLA για δραστηριότητα, μπορεί να περιορίσει την ερμηνεία αποκλείοντας τη σύγκριση του μεγέθους του συνόλου επανενεργοποίησης μεταξύ ομάδων που εξαρτώνται από το πλαίσιο και τον φόβο (Leeet al., 2022). Ο σχεδιασμός μας επιτρέπει αυτή τη σύγκριση και αποκαλύπτει σημαντικά μεγαλύτερη επανενεργοποίηση κατά την ανάκληση μνήμης φόβου από τη διαρκή επανεξερεύνηση του περιβάλλοντος που διαμορφώνεται από το περιβάλλον.

Επιπλέον, ένα βασικό εύρημα των πειραμάτων μας ήταν ο εντοπισμός του υποπεριφερειακού εντοπισμού aBLA του επαναδραστηριοποιημένου (engram) συνόλου. Συγκεκριμένα, εντοπίσαμε υψηλότερες πυκνότητες σε ραχιαία ζώνες (τεταρτημόρια 1 και 2) της μεσαίας υποπεριοχής aBLA και στη ραχιαία μεσαία ζώνη (τεταρτημόριο 2) της ουραία υποπεριοχής.

Προηγούμενες μελέτες μνήμης φόβου έχουν εντοπίσει νευρώνες προβολής εισόδου και εξόδου κοντά στη ραχιαία ζώνη του BLA που μπορεί να συμβάλλουν τόσο στη μνήμη όσο και στην επεξεργασία του σθένους (Kim et al., 2016; Beyeler et al., 2018). Εμπλέκονται οι αμοιβαίες συνδέσεις μεταξύ του ραχιαίου έσω BLA και της προμετωπιαίας περιοχής του έσω προμετωπιαίου φλοιού (PL/PFC) (McGarry and Carter, 2017) και της περιοχής CA1 του κοιλιακού ιππόκαμπου (vCA1) (Jimenezet al., 2020; Kim and Cho, 20) . Αυτές οι συνδέσεις φαίνεται να αντιπροσωπεύουν συναπτικά υποστρώματα που οδηγούν σε περιφερειακή και υποπεριφερειακή επαγωγή Fos μεταξύ των επαναενεργοποιημένων συνόλων μας.

Ένα άλλο προϊόν aBLA που αξίζει να σημειωθεί είναι το καψικό τμήμα της κεντρικής αμυγδαλής (Kim et al., 2016, 2017), το οποίο ανταποκρίνεται σε επιβλαβείς εισροές και εμπλέκεται σε συμπεριφορές άγχους και φόβου (Bourgeois et al., 2001).

Ασαφής είναι η έκταση της λειτουργικής ετερογένειας εντός των αναγνωρισμένων συνόλων aBLA Fos. Ενώ προηγούμενες μελέτες που επικεντρώθηκαν σε εισόδους vCA1 στο BLA (Kim and Cho, 2020; Lee et al., 2022) εντόπισαν συναπτική ενίσχυση παρόμοια με LTP μεταξύ των νευρώνων συνόλων φαινομενικής μάθησης, είναι δύσκολο να συγκριθεί με ακρίβεια η θέση αυτών των ενισχυμένων νευρώνων σε σχέση με το OuraBLA Fos ense. νευρώνες. Εκτίμηση του βαθμού στον οποίο η πλαστικότητα μεταξύ των προηγουμένως αναγνωρισμένων νευρώνων BLA εμπλέκεται στη βραχυπρόθεσμη συγκεντρωτική μνήμη φόβου (Kim and Cho, 2020; Leeet al., 2022) μεταξύ των υποπεριφερειακών νευρώνων aBLA Fos της παρούσας μελέτης και αξιολόγηση της συμβολής τους στην απομακρυσμένη μνήμη φόβου -Σχετικές συμπεριφορές θα απαιτήσουν πιο λεπτομερή χαρακτηρισμό των νευροχημικών φαινοτύπων τους και της ανατομικής συνδεσιμότητας.

Η ενεργοποίηση του Fos ως δείκτης συμπεριφοράς

Εδώ, η ανάλυση συσχέτισης απέτυχε να αποκαλύψει μια σχέση μεταξύ του μεγέθους οποιουδήποτε συνόλου aBLA Fos και της συμπεριφοράς που σχετίζεται με τον φόβο (δηλαδή, το πάγωμα της στάσης), υποδηλώνοντας είτε ότι το μέγεθος του Fos Ensemble μόνο δεν είναι ο κύριος οδηγός της συμπεριφοράς φόβου είτε ότι το Fosensemble είναι το ίδιο μια αναπαράσταση του εγγράμματος μνήμης και του πληθυσμού των νευρώνων που συμβάλλουν άμεσα σε συμπεριφορές που υποκινούνται από την ανάκληση μνήμης.

Εντός ολόκληρου του aBLA (βλ. Πίνακα 1), μεγαλύτερα σύνολα Fos (δηλαδή, TRAPed, Fos + και επανενεργοποιημένοι νευρώνες) παρατηρήθηκαν στην ομάδα φόβου σε σύγκριση με την ομάδα περιβάλλοντος. Παρόμοιο μοτίβο παρατηρήθηκε στη μεσαία υποπεριοχή aBLA (βλ. Σχήματα 2D, 4D). Αυτές οι διαφορές μεγέθους μπορεί να αντιπροσωπεύουν ένα επίπεδο κατωφλίου πληθυσμιακής στρατολόγησης aBLA που απαιτείται για την πρόκληση συμπεριφορών που σχετίζονται με τον φόβο ή θα μπορούσε να υποδηλώνει ότι οι συμπεριφορές φόβου απαιτούν τη στρατολόγηση πρόσθετων κυκλωμάτων. Σημειωτέον, οι διαφορές μεγέθους συνόλου μεταξύ των ομάδων περιβάλλοντος και φόβου εξαφανίστηκαν για ορισμένα τεταρτημόρια aBLA, γεγονός που μπορεί να υποδηλώνει ότι οι συμπεριφορές φόβου απαιτούν πιο ανατομικά διεσπαρμένη στρατολόγηση νευρώνων aBLA. Επιπλέον, μελέτες δείχνουν ότι οι νευρώνες θετικού σθένους οπίσθιου BLA (pBLA) και αρνητικού σθένους είναι αμοιβαία ανασταλτικοί BLA GABAergic interneurons (Kim et al., 2016; Zhang et al., 2020).

Επομένως, η συμπεριφορά φόβου μπορεί να αντικατοπτρίζει τη διέγερση των νευρώνων aBLA αρνητικού σθένους που όχι μόνο οδηγεί σε εξόδους ειδικά για τον φόβο ευρέως σε όλο το μεταιχμιακό σύστημα, αλλά και έμμεση αναστολή των νευρώνων θετικού σθένους του BLA. Η τελευταία πιθανότητα πρέπει να συμβιβαστεί με στοιχεία ότι μεμονωμένοι κύριοι νευρώνες στο aBLA και στο pBLA ανταποκρίνονται τόσο σε αρνητικά όσο και σε θετικά ερεθίσματα σθένους (Beyeler et al., 2018), υποδεικνύοντας ότι το σθένος και η σχετική κωδικοποίηση μνήμης στο BLA ενδέχεται να μην είναι πλήρως διαχωρισμένα.

Πρέπει να τονιστεί ότι ο αριθμός των νευρώνων που εκφράζουν ένα ανιχνεύσιμο επίπεδο πρωτεΐνης Fos δεν αποτελεί μέτρο της λειτουργίας του συνόλου. Αυτό που είναι γνωστό για το σύνολο σχηματισμού φόβου BLA είναι ότι λαμβάνει μονοσυναπτική είσοδο από αντίστοιχα σύνολα στην περιοχή PL/PFC και vCA1 του ιππόκαμπου (Kim and Cho, 2020). Σε απομακρυσμένα χρονικά σημεία, αυτές οι εισροές μπορούν τόσο να οδηγήσουν σε συμπεριφορές φόβου σε ένα πλαίσιο που δεν σχετίζεται με φόβο (Lee et al., 2022) όσο και να περιορίσουν συμπεριφορές που μοιάζουν με φόβο σε ένα πλαίσιο που σχετίζεται με φόβο (Kitamuraet al., 2017). Ωστόσο, δεδομένου ότι οι εισροές του συνόλου φόβου PL/PFC δεν συνάπτονται αποκλειστικά στους νευρώνες του συνόλου φόβου BLA (Lee et al., 2022), δεν είναι σαφές σε ποιο βαθμό οι διαφορικές συμπεριφορές φόβου αντανακλούν τη δραστηριότητα του συνόλου φόβου BLA. Ως εκ τούτου, οι μελλοντικές μελέτες δεν θα χρειαστεί μόνο να οριοθετήσουν εάν το σύνολο σχηματισμού φόβου aBLA μπορεί να επηρεάσει τη συμπεριφορά που μοιάζει με φόβο, αλλά και την ικανότητα ενεργοποίησης/επανενεργοποίησης των συνόλων από τη μνήμη φόβου να το κάνουν.

συμπέρασμα

Εδώ δείξαμε ότι λιγότεροι από τους μισούς συνόλους νευρώνες Fos που ενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια του σχηματισμού μνήμης επανενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια της απομακρυσμένης ανάκλησης μνήμης, και ωστόσο τα σύνολα φόβου είναι μεγαλύτερα από τα αντίστοιχα του περιβάλλοντος, ειδικά στη μεσαία υποπεριοχή του aBLA και στη ραχιαία ζώνη του πιο ουραία. Συλλογικά, τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι η απομακρυσμένη συμφραζόμενη μνήμη φόβου περιλαμβάνει νευρώνες συνόλου του aBLA με έναν κοινό πληθυσμό που ενεργοποιείται κατά τη διάρκεια της εκμάθησης φόβου και επανενεργοποιείται κατά την ανάκληση μνήμης φόβου. Ο τελευταίος πληθυσμός μπορεί να αντιπροσωπεύει ένα κρίσιμο υπο-περιφερειακό υπόστρωμα BLA μέσω του οποίου ο μαθημένος φόβος αποθηκεύεται για ανάκληση σε απομακρυσμένο χρονικό σημείο. Η δυσπροσαρμοστική πλαστικότητα μεταξύ αυτών των και άλλων λειτουργικά συζευγμένων πληθυσμών νευρώνων μπορεί να είναι το κλειδί για τις ψυχιατρικές διαταραχές που σχετίζονται με το φόβο.

Δήλωση διαθεσιμότητας δεδομένων

Οι πρωτότυπες συνεισφορές που παρουσιάζονται σε αυτή τη μελέτη περιλαμβάνονται στο άρθρο/Συμπληρωματικό υλικό. Περαιτέρω έρευνες μπορούν να απευθύνονται στον αντίστοιχο συγγραφέα.

Δήλωση ηθικής

Αυτή η μελέτη σε ζώα αναθεωρήθηκε και εγκρίθηκε από την Επιτροπή Περίθαλψης και Χρήσης Ζώων του Κέντρου Υγείας του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Σαν Αντόνιο.

βιβλιογραφικές αναφορές

Beyeler, Α., Chang, CJ, Silvestre, Μ., Leveque, C., Namburi, Ρ., Wildes, CP, et al. (2018). Οργάνωση νευρώνων που κωδικοποιούν σθένος και ορίζονται από προβολή στη βασοπλάγια αμυγδαλή. Cell Rep. 22, 905–918. doi: 10.1016/j.celrep.2017.12.097

Bourgeais, L., Gauriau, C., and Bernard, JF (2001). Προβολές από την περιοχή υποδοχής του πόνου του κεντρικού πυρήνα της αμυγδαλής στον πρόσθιο εγκέφαλο: Μια μελέτη PHAL σε αρουραίους. Ευρώ. J. Neurosci. 14, 229–255. doi:10.1046/j.0953-816x.2001.01640.x

Campeau, S., Hayward, MD, Hope, BT, Rosen, JB, Nestler, EJ, and Davis, Μ. (1991). Επαγωγή του πρωτο-ογκογονιδίου c-fos στην αμυγδαλή αρουραίου κατά τη διάρκεια του φόβου χωρίς όρους και υπό όρους. Brain Res. 565, 349–352. doi: 10.1016/0006-8993(91)91669-r

Cho, JH, Rendall, SD και Gray, JM (2017). Εγκεφαλικοί χάρτες της έκφρασης Fos κατά τη μάθηση και ανάκληση φόβου. Μαθαίνω. Μεμ. 24, 169–181. doi: 10.1101/lm.044446.116

Chowdhury, A., and Caroni, P. (2018). Μονάδες χρόνου για μάθηση που περιλαμβάνει διατήρηση της έκφρασης cFos σε όλο το σύστημα σε νευρωνικές συγκροτήσεις. Nat. Commun.9:4122.

Chowdhury, A., and Caroni, P. (2019). Διόρθωση συγγραφέα: Μονάδες χρόνου για μάθηση που περιλαμβάνει διατήρηση της έκφρασης cfos σε όλο το σύστημα σε νευρωνικές συγκροτήσεις. Nat.Commun. 10:3083. doi: 10.1038/s41467-019-11208-7

Corder, G., Ahanonu, B., Grewe, BF, Wang, D., Schnitzer, MJ και Scherrer, G. (2019). Ένα αμυγδαλικό νευρικό σύνολο που κωδικοποιεί τη δυσάρεστη αίσθηση του πόνου.Science 363, 276–281. doi 10.1126/science.aap8586

Day, HE, Badiani, A., Uslaner, JM, Oates, MM, Vittoz, NM, Robinson, TE, et al. (2001). Η περιβαλλοντική καινοτομία επηρεάζει διαφορικά την έκφραση του mRNA του c-fos που προκαλείται από την αμφεταμίνη ή την κοκαΐνη σε υποπεριοχές του πυρήνα της κλίνης του ραβδωτού άκρου και της αμυγδαλής. J. Neurosci. 21, 732–740.

For more information:1950477648nn@gmail.com