Hippokampuksen välittämien muistojen uudelleenaktivointi uudelleenkonsolidoinnin aikana pelon katkaisemiseksi Osa 1

Muistot tallentuvat aivoihin, kun solukokonaisuudet aktivoituvat oppimisen aikana ja aktivoituvat uudelleen haun aikana. Käyttämällä Tet-tag-järjestelmää hiirillä, voit merkitä selkähampaisia ​​gyrushermosoluja, jotka ovat aktivoituneet positiivisten, neutraalien tai negatiivisten kokemusten seurauksena kanavarodopsiinilla-2.

Soluryhmät ovat ihmiskehon eri elinten perusyksiköitä ja ovat myös erittäin yhteistyökykyisiä ja monimutkaisia ​​biologisia järjestelmiä. Soluryhmillä on erittäin tärkeä rooli muistin muodostumisessa.

Muisti jaetaan lyhytaikaiseen muistiin ja pitkäaikaiseen muistiin. Erityyppiset muistit vaativat erilaisia ​​soluryhmiä tallentamiseen ja käsittelyyn. Lyhytaikainen muisti tallentuu pääasiassa aivokuoren pinnalla oleviin hermosoluihin. Sitä vastoin pitkäaikainen muisti vaatii jatkuvaa hermosolujen välisten yhteyksien vahvistamista ja vahvistamista ja varastoituu lopulta soluryhmiin syvälle aivokuoreen.

Solupopulaatioiden määrällä ja laadulla on ratkaiseva rooli muistin parantamisessa. Elämässä voimme aktivoida ja vahvistaa aivosoluryhmiä monin tavoin, kuten lukemalla, oppimalla kieliä, treenaamalla ja eläen jokapäiväistä elämää.

Lisäksi jotkin terveelliset elämäntavat, kuten oikein syöminen, riittävä uni sekä liiallisen juomisen ja tupakoinnin välttäminen, voivat myös auttaa ylläpitämään soluryhmien terveyttä ja edistämään siten muistin paranemista.

Lyhyesti sanottuna solupopulaatioiden ja muistin välillä on erottamaton suhde. Meidän tulee aktiivisesti viljellä ja suojella solupopulaatioita pitääksemme aivomme terveinä ja joustavina, mikä parantaa muistia ja kognitiivisia kykyjämme. Voidaan nähdä, että meidän on parannettava muistia, ja Cistanche deserticola voi parantaa muistia merkittävästi, koska Cistanche deserticola on perinteinen kiinalainen lääkeaine, jolla on monia ainutlaatuisia vaikutuksia, joista yksi on parantaa muistia. Cistanche deserticolan teho perustuu sen sisältämiin useisiin aktiivisiin ainesosiin, mukaan lukien tanniinihappo, polysakkaridit, flavonoidiglykosidit jne. Nämä ainesosat voivat edistää aivojen terveyttä monin eri tavoin.

Napsauta Tiedä 10 tapaa parantaa muistia

Pelon ehdollistamisen jälkeen nämä solut ovat keinotekoisesti todellisiaaktivoituu pelkomuistin palauttamisen aikana. Kilpailevan positiivisen muistin optinen stimulaatio riittää päivittämään muistia uudelleenkonsolidoinnin aikana, mikä vähentää ehdollista pelkoa akuutisti ja pysyvästi.

Lisäksi hiiret osoittavat operanttivastetta positiivisen muistin uudelleenaktivointiin, mikä vahvistaa sen palkitsevat ominaisuudet. Nämä tulokset osoittavat, että palkitsevan kokemuksen aiheuttamat häiriöt voivat torjua negatiivisia mielialatiloja.

Vaikka muistin uudelleenaktivoinnin aiheuttama muistin päivittäminen sisältää suhteellisen pienen joukon hermosoluja, havaitsemme myös, että suuren satunnaisesti leimattujen selkähampaisten gyrushermosolujen populaation aktivoiminen edistää tehokkaasti uudelleenkonsolidaatiota.

Tärkeää on, että muistin päivitys koskee pelkomuistia. Nämä havainnot osoittavat, että selän hammashammas on mahdollinen terapeuttinen solmu muistojen moduloimiseksi pelon tukahduttamiseksi.

Epäsäänneltyjen pelkopiirien aiheuttama epämukava ehdollinen pelko näyttelee merkittävää roolia ahdistuneisuushäiriöiden, kuten spesifisten fobioiden ja posttraumaattisen stressihäiriön (PTSD) etiologiassa.

PTSD voi kehittyä henkilöillä, jotka ovat kokeneet traumaattisen tapahtuman, ja sille on usein ominaista jatkuvat muistot traumasta1. Näin ollen kontekstuaalista pelko-conditioning (CFC), joka on erittäin konservoitunut eri lajeissa2, on käytetty edustavana mallina eläimissä tutkittaessa tiettyjä PTSD:n näkökohtia, kuten pelon yleistymistä, liioiteltuja pelkoreaktioita ja lisääntynyttä stressireaktiivisuutta3–5.
Yleisimmin käytetyt CFC-paradigmat sisältävät emotionaalisesti neutraalin ehdollisen ärsykkeen (CS), kuten harjoituskontekstin, yhdistämisen vastenmieliseen ehdolliseen ärsykkeeseen (US), kuten jalkashokkiin, joka tyypillisesti saa aikaan aktiivisuuspurskeita, jotka johtavat ehdolliseen jäätymisreaktioon jyrsijöillä. Opittu assosiaatio syntyy, ja CS saa vastenmielisiä ominaisuuksia, jotka helpottavat ehdollisen pelkomuistin palauttamista Yhdysvaltojen poissaollessa.

Jyrsijämalleissa tämä johtaa ehdolliseen pelkoreaktioon, kun se altistuu uudelleen kontekstille, joka osoittaa tämän opitun suhteen6. Ihmisillä patologista ehdollista pelkoa voi esiintyä vuosikymmeniä jopa ilman tarkkaa kontekstia, jossa traumaattinen tapahtuma tapahtui.

Vaikka ahdistuneisuushäiriöt ovat äärimmäisen yleisiä väestössä ja monet ihmiset kokevat patologisen ahdistuksen eräänä liioiteltua pelkotilaa, on olemassa muutamia tapoja lieventää sopeutumatonta ehdollista pelkoa.

Uudelleenkonsolidaatiolla on kuitenkin potentiaalia terapeuttisena mekanismina Pavlovin pelon vähentämisessä7. Uudelleenkonsolidaatioteoria väittää, että muistit epävakautuvat palauttamisen aikana, kun ne siirtyvät ohimenevään muokattavuuden tilaan, jossa niitä voidaan moduloida, kun niiden uudelleenvakauttaminen vaatii7,8.

Huolimatta kokeellisten uudelleenkonsolidointiin liittyvien interventioiden pitkästä historiasta, jossa on käytetty erilaisia ​​farmakologisia aineita, käyttäytymishoitoja ja stimulaatioprotokollia muistin häiritsemiseksi tai parantamiseksi9–11, nämä tutkimukset ovat tuottaneet vaihtelevia tuloksia.
Vasta äskettäin on havaittu mahdollisuudet kehittää parannettuja uudelleenkonsolidaatioon perustuvia hoitoja ja uusia interventioita12,13. Siitä huolimatta tehokkaimmat PTSD-hoidot ovat traumakeskeisiä, mikä tarkoittaa, että hoito keskittyy traumaattisen tapahtuman muistiin14.

Muistin uskotaan tallentuneen hermosolupopulaatioiden harvaan toimintamalliin hajautetussa verkossa15–17, tai kuten WilderPenfield kuvaili muistia "tietoisen kokemuksen aivojen taakse jättämänä kirjoituksena"18.

Me kutsumme usein näitä muistikoodauksen aikana aktiivisia ryhmiä muistijäljiksi tai engrammeiksi19,20, ja nämä engrammit aktivoituvat uudelleen haun aikana17,21. Useiden tutkimusten tulokset ovat osoittaneet, että tiettyjä muistoja, mukaan lukien pelkomuistoja, voi häiritä niihin liittyvien engrammien estäminen15, 22–26. Erityisesti hippokampuksen dorsaalinen dentate gyrus (dDG) on tärkeä kontekstuaalisten pelkomuistojen koodaamiseksi 27–30, ja se on osallisena useiden ahdistuneisuushäiriöiden patofysiologiassa28, 31.

PTSD:n kannalta erityisen tärkeä asiayhteystieto, joka sisältää enemmän kuin spatiaalista tietoa, voi muuttaa pelkoa ja turvallisuutta4. Valenssia (esim. negatiivisia muistoja) voidaan pitää kontekstin osana, joka voi edistää liioiteltuja pelkoreaktioita ja pelon yleistymistä hippokampuksessa muodostuneiden assosiaatioiden kautta. .

Tärkeää on, että pääosastolla on myös rooli traumaan liittyvien ja ei-traumeihin liittyvien kontekstuaalisten tietojen32,33 erottamisessa sekä sukupuuttoon liittyvässä oppimisessa34, ja PTSD-potilailla on molemmissa häiriöt3. Lisäksi olemme aiemmin osoittaneet, että dDG:hen tallennetun positiivisen muistin keinotekoinen uudelleenaktivointi voi pelastaa akuutisti stressin aiheuttaman, masennukseen liittyvän käyttäytymisen35.

Tässä ehdotamme innovatiivista interventiota, joka perustuu hypoteesiin, jonka mukaan optogenetiikan käyttäminen aiemmin muodostetun, dDG-välitteisen muistin keinotekoiseen uudelleenaktivointiin uudelleenkonsolidoinnin aikana muuttaa ja häiritsee alkuperäistä pelkomuistia pysyvästi. Käytimme Tet-tag-järjestelmää36 merkitsemään dDG-hermosoluja, jotka aktivoituvat positiivisille, neutraaleille tai negatiivisille kokemuksille kanavarodopsiinista-2 (ChR2).

Myöhemmin hiirille tehtiin pelko ehdollistettu ja niille tehtiin pelkomuistin palautustesti, jossa nämä merkityt neuronit aktivoitiin uudelleen optisesti. Oletimme, että tämä interventio uudelleenkonsolidaatioikkunan aikana päivittäisi pelkomuistin kilpailevan engrammin ominaisuuksilla, mikä vähentää ehdollisen pelon käyttäytymisilmaisua.

Lisäksi, koska olemme aiemmin osoittaneet, että stressin aiheuttama käyttäytyminen voidaan pelastaa aktivoimalla optisesti uudelleen dDG-soluja, jotka olivat aiemmin aktiivisia positiivisen kokemuksen aikana35, ja toiset ovat osoittaneet, että positiiviset tunteet torjuvat negatiivisten tunteiden jälkivaikutuksia37, ehdotimme, että tämä vaikutus olisi voimakkaampi kilpailevan kokemuksen aikana. Engram liitettiin positiiviseen kokemukseen verrattuna neutraaliin tai negatiiviseen kokemukseen.

Tässä osoitamme, että kilpailevan positiivisen muistin optisen uudelleenaktivoinnin indusoima uudelleenkonsolidaatioon perustuva aivotursohäiriö riittää päivittämään pelkomuistin kokonaistasolla, mikä johtaa huonosti mukautuvan ehdollisen pelon vaimenemiseen.

Tulokset

Hippokampuksen välittämien muistojen keinotekoinen uudelleenaktivointi pelkomuistin palautumisen aikana vähentää pelkoa akuutisti ja pysyvästi

Käytimme viraalista, aktiivisuudesta riippuvaa ja indusoituvaa hermosolujen merkitsemisstrategiaa villityypin c57BL/6-hiirissä (kuvio la). Urospuolisiin hiiriin injektoitiin virus (joko ChR2 tai eYFP) ja niille istutettiin bilateraalisia optisia kuituja ennen kuin ne otettiin pois DOX:sta merkintäikkunan avaamiseksi17,38.

Heidät jaettiin kolmeen ryhmään, ja jokaiselle annettiin eriarvoisesti valensoitu käyttäytymiskokemus (kuva 1a). Kaikki hiiret asetettiin uuteen puhtaaseen häkkiin ja jätettiin joko häiritsemättä (neutraali)21, asetettiin naaraan (positiivisen) kanssa35, 39 tai sijoitettiin pidätysputkeen, jossa oli ilmareiät (negatiiviset)35 ja asetettiin sitten häkkiin. Hiiret palautettiin kotihäkkeihinsä 1 tunti myöhemmin takaisin DOXilla merkintäikkunan sulkemiseksi.

Seuraavana päivänä hiiret olivat pelkoehdollisia (FC) kontekstissa A ja 24 hlater annettiin 20 minuutin palautumistesti samassa yhteydessä. Tässä testissä, jossa arvioimme ehdollista pelkoa (eli jäätymistä) assosiatiivisen pelkomuistin välityspalvelimena, stimuloimme samanaikaisesti merkittyjä dDG-ryhmiä opinnäytetyön ensimmäisen (F10) tai viimeisen puoliskon (L10) aikana koko istunnon sijaan. koska emme halunneet riskeerata lämpövaurioita aivoille40 ja halusimme verrata valon päällä- ja valonpoistojaksoja aiheen sisällä.

Alun perin oletimme, että positiivisen muistin uudelleenaktivointi palautusistunnon viimeisellä puoliskolla edistäisi uudelleenkonsolidaatiota, koska pelkomuisti olisi jo verkossa. Tämä mahdollisesti muuttaisi pelkomuistin kokonaisuutta, päivittää sen kokemuksen positiivisilla ominaisuuksilla, mikä johtaisi jäätymisen vähenemiseen myöhemmillä aikapisteillä.

Pyrimme erityisesti heikentämään CS-USA-assosiaatiota vaimentamalla hankittua vastenmielisyyttä CS41:tä kohtaan ja muuttamalla alkuperäistä pelkomuistia uudelleenkonsolidoinnin avulla. Siksi valitsimme istunnon pituudeksi enintään 20 minuuttia varmistaaksemme, että optinen manipulaatiomme otetaan käyttöön muistin uudelleenaktivoinnin jälkeisen lyhyen ikkunan aikana, kun uudelleenkonsolidaatio tapahtuu42, eikä sukupuuttoon liittyvän oppimisen aikana43.

Tämä strategia antaa meille mahdollisuuden mitata reaaliaikaisia ​​jäätymisen laskuja optisella stimulaatiolla palauttamisen aikana. Lisäksi sen avulla voimme mitata manipulaatiomme pitkäaikaisia ​​vaikutuksia, ja näin ollen laajensimme arviointiamme kattamaan kaksi sammutuskertaa, jotta voimme testata stressin aiheuttamaa palautumista välittömän shokin jälkeen kontekstissa B.

Shokki välitettiin uudessa kontekstissa alle 2 sekunnissa, jotta hiiret eivät muodostaisi kontekstuaalista esitystä ympäristöstä eivätkä siten muodosta uutta assosiatiivista pelkomuistia, mutta kokisivat silti stressiä.

Tämän menetelmän avulla pystyimme mallintamaan pelon yleistymistä ja kohonnutta stressireaktiivisuutta esimerkkinä sopeutumattomasta ehdollistamisesta, koska stressitekijä toimitettiin eri kontekstissa 44–46. Aiempien tutkimusten39,41,47 perusteella hiiret olivat ensin FC:tä käyttäen 4- shokkiprotokolla (kuva 1b), jossa ne osoittivat jäätymistä vaiheittain, lisääntyen jokaisen esitetyn peräkkäisen shokin myötä (lisäkuva 1a-c).

Näimme tämän jäätymismallin kaikissa kokeissa (lisäkuva 1a-h). Hiiret palautettiin kontekstiin seuraavana päivänä pelkomuistin palautustestiä varten (kuvio 1c). L10-stimulaatiolla hiirten inpositiiviset ja negatiiviset ChR2-ryhmät osoittivat reaaliaikaista jäätymisen vähenemistä verrattuna hiiriin neutraali-ChR2-ryhmässä ja vastaavasti eYFP-kontrollissa.

Vaikka jäätymisen luonnollinen lasku koko istunnon aikana johtui shokin puuttumisesta, näillä hiirillä lasku oli huomattavasti jyrkempää. Vaikka jäätymistasot yleensä laskivat sukupuuttopäivien aikana, ryhmäeroja ei havaittu sukupuuttoon (kuva 1d ja täydentävä kuva 1a) tai välittömän shokin (kuva 1e) aikana. Palautuksen aikana (kuva 1f) näimme vähemmän jäätyviä innegatiivisia ChR2-hiiriä verrattuna neutraaleihin eYFP-hiiriin, ja yleensä eYFP-kontrollihiiret jäätyivät enemmän kuin kokeelliset ChR2-hiiret palautusvaiheessa verrattuna välittömään sokkiin (kuvio 1g).

Sitä vastoin shokin jälkeinen jäätyminen pelkokäsittelyn jälkeen (kuva 1h) väheni F10-tilassa (kuva 1i) vain positiivisilla ChR2-hiirillä verrattuna eYFP-kontrolleihin, mikä tapahtui erityisesti istunnon viimeisen 10 minuutin aikana. Tässä neutraali - ChR2-hiiret sammuivat nopeammin; ei kuitenkaan ryhmien eroja havaittiin sukupuuttoon (kuvio 1j ja täydentävä kuva 1b).

Kuten odotettiin, välittömän shokin aikana ei ollut ryhmäeroja (kuvio 1k). Palautuksen aikana sekä positiiviset että neutraalit ChR2-ryhmät osoittivat vähentynyttä pelkoa verrattuna eYFP-kontrolleihin, kun taas negatiiviset ChR2-hiiret eivät (kuvio 1l).

Jälleen kontrollihiiret jäätyivät enemmän kuin kokeelliset hiiret uudelleenkäynnistyksen yhteydessä verrattuna välittömään sokkiin (kuvio 1m), ja tämä oli selvempi vika. Siksi otimme käyttöön F10-protokollan kaikissa myöhemmissä kokeissa.

Lisäsimme kuitenkin lisäkontrollina kokeen arvioidaksemme, kuinka tehokas positiivisen muistin keinotekoinen uudelleenaktivointi istunnon keskiosassa (M10) olisi verrattuna F10- tai L10-stimulaatioon palautuksen aikana (täydentävä kuva 2a). FC-vasteen hankinnan aikana hiiret kaikissa kolmessa tilassa osoittivat suurempaa jäätymistä shokin jälkeen (lisäkuvat 2b-g).

Palautuksen aikana stimulaatio aiheutti reaaliaikaisia ​​jäätymisen laskuja ChR2-ryhmässä F10- ja L10-olosuhteissa, mutta ei M10-tilassa (lisäkuva 2h-j). F10 ChR2 -hiiret osoittivat edelleen vähentynyttä jäätymistä palautusistunnon jälkimmäisellä puoliskolla stimulaation puuttuessa (täydentävä kuva 2j).

Kaikki kolme stimulaatioprotokollaa tuottivat vähentyneen jäätymisen ChR2-hiirissä sukupuuttoon kuolemisen ensimmäisen 3 minuutin aikana, mutta ryhmäeroja havaittiin vain F10-stimuloiduilla hiirillä (lisäkuva 2k-m).

Ensimmäisen ekstinktioistunnon aikana pelkoilmaisu väheni F10- tai M10- ChR2-ryhmissä (täydentävä kuva 2n-p). Välittömässä shokissa ei ollut eroja (lisäkuva 2q-s). Lopuksi näimme jälleen vähentyneen jäätymisen sekä F10- että M10- ChR2-ryhmille palautuksen aikana (lisäkuva 2t-y).

For more information:1950477648nn@gmail.com