Hippokampus, prefrontaalinen aivokuori ja peririnaalinen aivokuori ovat kriittisiä satunnaiselle järjestysmuistille

Lisätietoja:ali.ma@wecistanche.com

Abstrakti

Huomattavat jyrsijöillä ja ihmisillä tehdyt tutkimukset osoittavat, että hippokampus ja eturintakuori ovat välttämättömiä ärsykkeiden välisten ajallisten suhteiden muistamiselle, ja kerääntyvä näyttö viittaa siihen, että myös peririnaalinen aivokuori voi olla mukana. Kokeelliset parametrit vaihtelevat kuitenkin huomattavasti eri tutkimusten välillä, mikä rajoittaa kykyämme ymmärtää täysin näiden rakenteiden perusvaikutuksia. Aiemmat tutkimukset vaihtelevat temporaalisen tyypin mukaanmuistine korostavat (esim. järjestystä, järjestystä tai eroa ajassa), käyttämiään ärsykkeitä ja reaktioita (esim. kokeilujen ainutlaatuisia tai toistuvia sekvenssejä ja satunnaista tai palkitsevaa käyttäytymistä) ja sitä, missä määrin ne hallitsevat mahdollisia hämmentäviä tekijöitä ( esim. ensisijainen ja äskettäinen vaikutus tai järjestysmuistin puutteettoissijainen esineeseen nähdenmuistihäiriöt).Auttaaksemme yhdistämään nämä havainnot, kehitimme uuden paradigmatestauksensatunnainen muistikokeessa ainutlaatuiselle tapahtumasarjalle ja samanaikaisesti arvioitavalle järjestykselle ja esinemuistille eläimillä, joilla on vaurioita hippokampuksessa, esiotsakuoressa tai peririnaalisessa aivokuoressa. Huomasimme, että tämä uusi lähestymistapa johti vahvaan järjestykseen jaesineen muisti, ja että aivoturso-, eturinta- ja peririnaalinen vaurio selektiivisestiheikentynyt tilausmuisti. Nämä havainnot viittaavat siihen, että hippokampus, prefrontaalinen aivokuori ja peririnaalinen aivokuori ovat osa laajaa rakenteiden verkostoa, jotka ovat välttämättömiä tapahtumien järjestyksen satunnaiselle oppimiselle.episodinen muisti.

Leila M.Allen, RachelA.Lesyshyn, Steven J.O'Dell, Timothy A. Allen, Norbert J. Fortin

1Oppimisen ja muistin neurobiologian keskus, Kalifornian yliopisto, Irvine, CA 92697 2Neurobiologian ja käyttäytymisen laitos, Kalifornian yliopisto, Irvine, CA 92697 3Kogniivinen neurotiedeohjelma, psykologian laitos, Florida International University , Miami, FL 33199

JOHDANTO

Kyky järjestää ajallisesti henkilökohtaiset kokemukset muistissa on episodisen muistin määrittelevä osa. Useita lähestymistapoja on kehitetty tutkimaan muistia "milloin" tapahtumia tapahtuu jyrsijöillä ja ihmisillä (esim. Hannesson et al., 2004a,b; Dere et al. al., 2005; Babb ja Crystal, 2006; Kart-Teke ym., 2006; Barker et al., 2007; Fouquet ym., 2010; Allen et al., 2014) ja huomattava näyttö viittaa hippokampukseen (HC) Sillä on keskeinen rooli tässä ominaisuudessa (Eichenbaum, 2013; Davachi & DuBrow, 2015). Esimerkiksi jyrsijöillä HC-leesiot heikentävät ajallista järjestysmuistia, mutta eivät esinemuistia (Chiba et al. 1994; Fortin ym. 2002; Kesner ym. 2002; DeVito & Eichenbaum, 2011; Barker&Warburton, 201l; 2013). HC-neuronit vahvistavat ja toistavat spatiaalisia sekvenssejä siinä järjestyksessä, jossa ne laukaisivat oppimisen aikana, mikä viittaa muistiin spatiaalisten sijaintien sekvensseille (Skaggs & McNaughton, 1996; Farooq et al., 2019). HC-neuronien on myös havaittu ampuvan luotettavasti tiettyinä hetkinä ärsykkeiden välisten aukkojen aikana ("aikasolut"; Pastalkova et al., 2008; MacDonald et al., 2013) ja erottamaan kohteet, jotka on esitetty oikeassa tai väärässä peräkkäisessä paikassa ("sekvenssisolut"; Allen et al.. 2016) . Vastaavasti ihmisillä tehdyt MRI-tutkimukset ovat osoittaneet, että HC aktivoituu merkittävästi koodattaessa tai haettaessa erilaisia ​​ajallisia tietoja kokemuksistaan ​​(Cabeza et al., 1997; Hayes et al., 2004; Kumaran & Maguire, 2006; Lehn , et al., 2009; Ross ym., 2009; Ekstrom ym., 2011; Tubridy & Davachi, 2011; Hsieh ym., 2014; Davachi& Dubrow, 2015; Reeders et al., 2018).

Napsauta Cistanche-varteen ja Cistanche-muistiin

Prefrontaalinen aivokuori (PFC) on toinen rakenne, jolla uskotaan olevan keskeinen rooli muistojen ajallisessa järjestämisessä. Jyrsijöillä mediaalisen PFC:n leesiot ja tilapäiset inaktivaatiot heikentävät ajallisen järjestyksen erottelua esineiden ja spatiaalisten paikkojen välillä (Mitchell & Laiiacona, 1998; Hannesson, et al. 2004a, b; Barker, et al., 2007; DeVito & Eichenbaum, 2011; Jayachandran et al., 2019). Lisäksi mediaaliset PFC-hermosolut osoittavat jatkuvaa laukaisua ärsykkeiden välisessä aukossa, mikä voi auttaa yhdistämään ärsykeassosiaatioita ajan mittaan (esim. Cowen & McNaughton, 2007; Gilmartin & McEchron, 2005). Ihmisillä tehdyistä tutkimuksista on myös runsaasti todisteita, jotka viittaavat PFCinin vastaaviin toimintoihin (katso St. Jacques, et al., 2008; Jenkins & Ranganath, 2010; Preston & Eichenbaum; 2013; Hsieh & Ranganath, 2015; Reeders et al., 2018).

HC:n ja PFC:n lisäksi peririnaalisella aivokuorella (PER) voi myös olla tärkeä rooli. Vaikka PER on yleisimmin liitetty esinemuistiin (Murray ym., 2000, Bussey ym., 2002; Murray et al., 2007; Barker & Warburton, 2011; Feinberg ym., 2012), kerääntynyt näyttö viittaa siihen, että se voi myös edistää järjestystä. muisti. Esimerkiksi PER:n uskotaan helpottavan ajan mittaan tapahtuvien tapahtumien yhtenäistä esittämistä yhdistämällä ajallisesti epäjatkuvia piirteitä yhdeksi havaintoobjektiksi muistissa (Allen et al, 2007; Kholodar-Smith et al, 2008a; Kent & Brown, 2012). PER-neuroneilla esiintyy jatkuvaa laukaisua, joka syntyy Vitrassa synaptisen stimulaation seurauksena, ja se voi kestää yli minuutin stimulaation lopettamisen jälkeen, mikä viittaa siihen, että PER-neuronit pystyvät yhdistämään tapahtumia ajallisten aukkojen välillä (Navaroli et al., 2012). Äskettäin osoitettiin, että synaptisen toiminnan vaimentaminen mediaalisissa PFC-PER-projektioissa poistaa muistin hyvin koulutetuista hajujaksoista (Jayachandran et al, 2019).

On kuitenkin tärkeää huomata, että yllä olevissa kokeissa käytetyissä paradigmoissa on huomattavaa vaihtelua, mikä tekee vaikeaksi ymmärtää täysin HC:n, PFC:n ja PER:n erityisiä panoksia. Ensinnäkin paradigmat vaihtelevat niiden painottaman ajallisen muistin tyypin mukaan, mukaan lukien muisti tapahtumien suhteelliselle järjestykselle (esim. B tapahtui ennen D:tä) tietylle järjestykselle, jossa ne tapahtuivat (esim. A:ta seurasi B, sitten C, sitten D) tai kohteiden ajallinen erottelu (esim. A tapahtui ~5 min sitten, B~l min sitten; katso Friedman,1993; Allen & Fortin,2013). Toiseksi, jotkut paradigmat sisältävät satunnaisia

oppiminen, episodisen muistin avaintekijä (Zhou et al., 2012), kun taas toiset (ensisijaisesti jyrsijöillä) palkitsevat ärsykkeiden esittelyt tai määräysarvioinnit. Kolmanneksi jotkin paradigmat sisältävät koeajoittain ainutlaatuisia tapahtumia, jotka ovat episodisen muistin avainpiirre, kun taas toiset sisältävät samojen tapahtumien toistuvia esittelyjä. Lopuksi, jotkin paradigmat, myös tyypillisesti jyrsijöillä, sisältävät lyhytluetteloita ärsykkeistä (2 tai 3 kohdetta), joten tilauskoettimien on sisällettävä ensimmäinen ja/tai viimeinen näytekohde. Tällaisissa tapauksissa ajalliset muistiarviot eivät voi hallita ensisijaisuus- tai äskettäisvaikutuksia, jotka voivat johtaa eroihin muistin vahvuudessa kohteiden välillä, ja sitä tosiasiaa, että ne voisivat ratkaista muistamalla vain yhden näytekohteen (esim. eläin voi muistaa vain viimeinen kohde ja vältä se sitten koetintestissä).

Tämän tutkimuksen tavoitteena on auttaa integroimaan aiempia löydöksiä arvioimalla samanaikaisesti HC:n, PFC:n ja PER:n vaikutusta sekä tilaus- että tavaramuistiin käyttämällä uutta paradigmaa rotalla. Ensinnäkin kehitimme aikaisempien spontaanien mieltymyslähestymistapojen pohjalta tehtävän, joka testaa satunnaista järjestystä ja tuotemuistia kokeilujen ainutlaatuisia tapahtumasarjoja varten. Tehtävässä käytetään erityisesti pitkää tapahtumasarjaa (5 hajuesitystä), mikä lieventää ensisijaisuus- ja äskettäisvaikutusten vaikutusta, vähentää mahdollisuutta käyttää muistia vain yhdelle kohteelle järjestysarvioinneissa ja tarjoaa myös paremman rinnakkaisuuden ihmistutkimusten kanssa. Toiseksi, teimme valikoivaa vahinkoa HC:lle, PFC:lle tai PER:lle ja vertailimme suoraan kunkin tilausryhmän ja tuotemuistin suorituskykyä samassa tapahtumasarjassa. Huomasimme, että uusi lähestymistapamme johti vankkaan tilaus- ja tuotemuistiin ja että HC, PFC tai PER vahingoittivat valikoivasti tilausmuistia. Nämä havainnot viittaavat siihen, että laaja rakenteiden verkosto on kriittinen tapahtumien järjestyksen satunnaiselle oppimiselle episodisessa muistissa.

MENETELMÄT

Aiheet

Koehenkilöt olivat urospuolisia Long Evans -rottia, jotka painoivat saapuessaan 250-300 g (n= 52). Rotat sijoitettiin yksittäin kirkkaisiin suorakaiteen muotoisiin polykarbonaattihäkkeihin ja niitä pidettiin 12 tunnin valo-pimeäjaksossa (valo sammuu klo 8:00 aamulla). Kaikki käyttäytymistestit suoritettiin pimeän vaiheen aikana (aktiivinen jakso) ympäristön punaisessa valaistuksessa. Ruoan ja veden saatavuus oli rajoittamaton ennen leikkausta. Leikkauksen jälkeen rotille rajoitettiin lievästi ruokaa, jotta ne säilyttäisivät 85 prosenttia vapaasti ruokkivasta ruumiinpainostaan ​​ja saisivat vapaasti vettä koko testin ajan. Kaikki kirurgiset ja käyttäytymismenetelmät olivat Kalifornian yliopiston Irvine Institutional Animal Care and Use -komitean mukaisia.

Leikkaukset

Eksitotoksiset leesiot tuotettiin käyttämällä paikallisia NMDA-infuusioita (Sigma, St. Louis, MO). Yleisanestesia indusoitiin (5 prosenttia) ja sitä ylläpidettiin isofluraanilla (1-2,5 prosenttia) hapella (800 ml/min). Rotat asetettiin sitten stereotaksiseen laitteeseen (Stoelting Instruments, Wood Dale, IL) ja päänahka nukutettiin Marcainella⑧ (7,5 mg/ml, {{10}},5 ml, sc). Kallo paljastettiin keskiviivan viillon jälkeen ja säädöt tehtiin sen varmistamiseksi, että bregma, lambda ja kohdat ± 0,2 mm sivuttaisin keskiviivaan nähden olivat tasaiset. Leikkauksen aikana kaikille rotille annettiin glykopyrrolaattia (0,2 mg/ml, 0,5 mg/kg, sc) hengitysvaikeuksien ehkäisemiseksi ja 5 ml Ringerin liuosta, jossa oli 5 % dekstroosia (sc) nesteytykseen. Infuusiokohtien päällä olevan luun poistamisen jälkeen ( katso alla), NMDA infusoitiin aivoihin käyttämällä 33-mittarin 10 μ ruiskua (Hamilton Company, Reno, NV), jota käytettiin moottoroidulla infuusiopumpulla (World Precision Instruments, Sarasota. FL), joka oli asennettu stereotaksiseen manipulaattorin varteen. Neula pysyi injektiokohdassa 5 minuutin ajan lääkeinfuusion jälkeen diffuusion mahdollistamiseksi. Dorsoventraaliset (DV) koordinaatit mitattiin kovakalvosta. Koehenkilöt jaettiin satunnaisesti yhteen viidestä ryhmästä: HC-leesio, PFC-leesio PER-leesio, sekundaarinen visuaalisen aivokuoren (V2) kontrollileesio tai valeleikatut kontrollit.

HC-leesiot （n{0}}）.一Seitsemän HC-infuusiokohdan päällä oleva luun osa leikattiin molemminpuolisesti ja pysyi hydratoituna steriilissä suolaliuoksessa infuusioiden aikana. Luupala palautettiin infuusioiden jälkeen. Kolme kahdenvälistä dorsaalista HC-kohtaa kohdistettiin seuraavasti: -2.2 A/P,±1.0M/L,-3.0DV;{{7} }.0A/P, ±1,8/L, -2,8 D/V;-4,0 A/P, ±2,8 M/L, -2,6 D/V. Neljä bilateraalista ventraalista HC-kohtaa kohdistettiin seuraavasti:-4.8 A/P, ±4,8 ML, 6,5 D/V;-4,8 A/P, ±4,5 M/L,{{29 }}.3D/V;-5.7 A/P, ±4.9 M/L, -2.8,D/V;-5.7A/, ±5.1 ML, { {41}}.8 D/V. Kuhunkin HC-kohtaan infusoitiin 200-225 nLof NMDA (85 mM; 50 mg/ml) nopeudella 200-250 nL/min.

PFC-vauriot (n {{0}}). – PFC:n prelimbiseen aivokuoreen kohdistuviin infuusiokohtiin porattiin selän pieniä reikiä. (85 mM; 50 mg/ml) nopeudella 200 l/min (3,2 A/R, ±0,75 M/L, -3,0 D/V durasta) samanlainen kuin Sharpe ja Killcross (2012). PER-leesiot （n=11）. 一Kaksi reikää porattiin molemmin puolin (~-4 ja -7mm A/P, ~1 mm mediaalisesti temporaaliseen harjanteeseen) ankkuriruuveja varten kudoslevittimen kiinnittämiseksi (Kholodar-Smith et al.2008a) . Ohimolihakset vedettiin sitten pois, jotta ohimo- ja parietaaliluut paljastettiin, kunnes zygomaattinen kaari oli näkyvissä. Kudoslevitin kiinnitettiin ankkuriruuvien ja ohimolihasten sisäpinnan väliin. Temporaalisen aivokuoren päällä oleva luu (~ 2 mm x 5 mm) leikattiin ja fragmentti asetettiin steriiliin suolaliuokseen. Luun fragmentti palautettiin infuusioiden jälkeen. Ruisku (sydäminen neula; Hamilton Company, Reno, NV) sijoitettiin 45 asteen kulmaan temporaalisen aivokuoren pystysuoraan pintaan nähden, neulansilmän ollessa vatsa- ja takaosaan päin NMDA-virran ohjaamiseksi kohti PER:tä. NMDA-infuusiot (85 mM; 50 mg/ml) tehtiin 7-8 kohtaan (80 nL infuusiota kohden; 70 nL/min; tasavälein ~0,5 mm), jotka kattavat PER:n rostrokaudaalisen laajuuden -2.8:sta to-7.6 A/Prelativeto bregma (Burwell, 2001). Seitsemän injektiota annettiin, kun suunnitellussa infuusiokohdassa oli suuri verisuoni. Neulan kärki työnnettiin noin 1,5 mm aivokuoreen suhteessa kovakalvoon.

Toissijaiset näkökuoren (V2) kontrollit (n=8). - V2-infuusiokohtiin porattiin dorsaalisesti pieniä reikiä. V2-kohtiin infusoitiin 250 nL NMDA:ta (85 mM) nopeudella 200 l/min (-4). .5 A/P, ±2,5 M/L; -0.8 D/V kovakalvosta). Valeleikkatut kontrollit (n=10). – Näille koehenkilöille tehtiin samat kirurgiset toimenpiteet kuin heidän vastaavalle leesioryhmälle (määrät: HC,4; PFC,4; PER,2), paitsi että NMDA-infuusiota ei tehty. Leesioiden jälkeen viillot ommeltiin ja päällystettiin paikallisella antibiootilla. Rotat palautettiin kotihäkkeihinsä ja niitä tarkkailtiin, kunnes ne heräsivät. Päivä leikkauksen jälkeen rotille annettiin kipulääkettä (Flunixin, 50 mg/ml, 2,5 mg/kg sc.) ja viiltokohtaan levitettiin paikallista antibioottia. Rottien annettiin toipua leikkauksesta noin kaksi viikkoa ennen käyttäytymistestiä.

Haju ärsykkeitä

Tuoksuja esiteltiin 1" pyöreillä puuhelmillä (Woodworks Ltd. Haltom City, TX), joista jokainen oli tuoksunut kotitalousmausteella (katso Feinberg et al., 2012). Helmiä tuoksutettiin 48 tunnin ajan leikkipaikkahiekan ja yksittäisen hiekan seoksessa. mauste. Kullekin rotalle hajut valittiin näennäissatunnaisesti tasapainottamaan hajusteita sarjasijoituksissa koehenkilöiden välillä ja välttämään toistuvia hajuja. Hajut valittiin seuraavasta luettelosta: maustepippuri, anis, basilika, laakerinlehdet, kardemumma, selleri, kaneli, neilikka, korianteri , kumina, tilli, fenkoli, inkivääri, sitruunankuori, muskottipähkinä, rosmariini, salvia, meirami, minttu, appelsiinin kuori, paprika, timjami ja kurkuma. Hiekka laimentaa hajuaineita ja toimii yhtenäisenä taustahajuna kaikille helmille . Hajuluettelo sekä hajupitoisuudet hiekassa määritettiin empiirisesti käyttämällä riippumatonta naiivien rottien kohorttia, jotta varmistetaan samanlainen luontainen mieltymys yksittäisille hajuille (tietoja ei näy). Rotat tutustuttiin puuhelmiin ennen testausta kirjoittaja useiden hajustamattomien helmien sijoittaminen kotihäkkiinsä vähintään kahdeksi päiväksi ennen käyttäytymistestiä (Spinetta et al., 2008; O'Dell et ai., 2011; Feinberg et al., 2012). Puuhelmien tuntemus varmisti, että eläimet keskittyivät testauksen aikana koehelmiin lisättyyn hajuun.

Testaa hajua ja esinemuistia

Naiveja rottia käsiteltiin lyhyesti 3-5 päivän ajan ensimmäisestä saapumisesta ja käyttäytymistoimenpiteiden ajan. Kaikki käyttäytymisistunnot suoritettiin kunkin yksittäisen rotan kotihäkissä. Käyttäytymistestit alkoivat leikkauksen jälkeisen toipumisen jälkeen ja tapahtuivat pimeässä vaiheessa (aktiivinen jakso) ympäristön punaisessa valaistuksessa. Rotat pidettiin 85 prosentissa vapaaruokintapainostaan ​​käyttäytymistestien aikana, koska havaitsimme, että pilottirotat tutkivat helmiä pidempään ja johdonmukaisemmin, jos niitä rajoitettiin lievästi (katso myös Feinberg et al. 2012). Tunti ennen käyttäytymistestiä ruokasuppilot ja vesipullot poistettiin rottien sopeuttamiseksi testausolosuhteisiin. Viiden hajun sarja esitettiin tapahtumasekvenssinä, jolloin jokainen hajuesitys erotettiin 20 minuutin välein (katso kuva IA). Jokainen helmi esitettiin häkin etummaisen kvadrantin keskelle ja tutkimusajat (määritelty haistelemiseksi ja vatkailuksi ~ 1 cm:n sisällä helmestä) tallennettiin kannettavalle tietokoneelle ODLog-ohjelmistolla. Tärkeää on, että sarjan kaikista hajuista vastaavan näytteenoton varmistamiseksi aika, joka kului ensimmäisen hajun näytteenottoon (saatavilla yhteensä 30 s) määritti, kuinka kauan kunkin rotan annettiin ottaa näytteitä jokaisesta seuraavasta hajusta (esim. jos rotta vietimme 4 sekuntia hajun A tutkimiseen, varmistamme, että hajuista B–E otettiin näytteitä 4 s). Testausistuntoja, joissa rotta ei tutkinut mitään näytteen hajua samalle tasolle kuin ensimmäinen haju (5 minuutin aikaikkunan sisällä), ei sisällytetty analyysiin. Ristikontaminaation estämiseksi jokainen helmi heitettiin pois jokaisen esittelyn jälkeen näytteenoton tai testauksen aikana, ja kokeen suorittaja vaihtoi käsineet aina, kun uutta helmeä käytettiin.

Muisti hajujen esitysjärjestykselle ja muisti itse hajuille arvioitiin sitten käyttämällä järjestysanturia ja tuoteanturia (katso kuva IA). Tilausanturi annettiin 60 minuuttia näyteluettelon jälkeen, ja se sisälsi kahden hajun esittämisen luettelosta (B vs. D). Pilottityömme osoitti, että rotat pystyivät myös suorittamaan muita tilauskoettimia yli sattumanvaraisten tasojen (esim. A vs. C, C vs. D), mutta suorituskyky voi vaihdella (samanlainen kuin havainnot Fortin et al., 2002). Siten yksi hajupari valittiin tässä tilastollisen tehon maksimoimiseksi. Aiempien töiden (esim. Dere et al., 2005) mukaisesti odotimme eläinten ilmaisevan muistia tapahtumien järjestyksessä tutkimalla ensisijaisesti sarjassa aiemmin esiintyneitä esineitä. Tuotemuistin anturi annettiin 20 minuuttia tilatun anturin jälkeen (~ 80 minuuttia näyteluettelon jälkeen), ja se sisälsi kahden hajun: listan keskimmäisen hajun ja uuden hajun (C vs. X). Kohdeanturi on tärkeä valvontakeino sen varmistamiseksi, että rotat muistivat luettelossa esitetyt hajut, mikä ilmaistaan ​​uuden/hajun ensisijaisena tutkimuksena (aiemmin havaittuun hajuun verrattuna). Huomaa, että sekä tilaus- että tuotekoettimissa helmet sijoitettiin samaan häkkikvadranttiin kuin näytehelmi ja sijoitettiin noin 3 cm:n etäisyydelle toisistaan ​​(katso kuva 1B), jolloin vasen/oikea-asento tasapainotettiin rottien yli. Kunkin helmen tutkimusaika kirjattiin ODLogiin.

Nopeasti esitetty sekvenssitila

Testasimme samoja ryhmiä myös paradigman haastavammassa versiossa, jossa kohteiden järjestys esitetään nopeammin (~45s kohteiden välillä). Kaikki menettelyt, mukaan lukien säilytysvälit ennen tilausta ja nimikkeen muistikoettimet (60 ja 80 min, vastaavasti), olivat muuten identtisiä.

Muistin voimakkuuden säätötila

Suoritimme kontrollikokeen erillisessä kohortissa naiiveja eläimiä ottaaksemme huomioon mahdollisuuden, että tilatun koettimen suorituskyky riippuu yksinkertaisesti näytteiden muistin vahvuuksien eroista. Täällä rotille annettiin viiden hajun sarja, ja jokainen hajuesitys erotettiin 20 minuutin välein, joka vastasi päätehtävän parametreja. Myöhemmin jokaiselle rotalle esitettiin haju sarjasta uuden hajun rinnalla (esim. As.V, VBS.W, Cvs.X, Dvs.Y, E.vs.Z). Aikaväli viimeisen näytteen hajun ja koetin testi oli 60 minuuttia. Jokainen rotta sai viisi istuntoa (tasapainotettuna), joissa tehtiin kaikki vertailut (yksi vertailu istuntoa kohti). Vain yksi sekvenssin sijainti testattiin istuntoa kohti päivässä, ja testausistuntojen välillä oli vähintään yksi vapaapäivä. Jokaiseen istuntoon sisältyi uusi ei-päällekkäinen hajusarja.

Tietojen analysointi

DI-arvot vaihtelevat plus 100:sta -100 prosenttiin . Positiiviset arvot vastaavat mieltymystä tilatun anturin aikaisempaan hajuun ja tuotteen anturin uutta hajua kohtaan. Negatiiviset pisteet vastaavat mieltymystä myöhempään hajuun tilatussa koettimessa tai aiemmin havaittua hajua kohtaan. Nolla-pistemäärä tarkoittaa, että kumpaakaan hajua ei suosita (mahdollisuutta). Nollasta merkittävästi poikkeavat DI-pisteet tulkitaan todisteeksi järjestyksestä tai tavaramuistista. Jokainen eläin testattiin kolme kertaa kussakin tehtävässä (käyttäen eri hajuryhmiä) ja kunkin rotan keskimääräistä pistemäärää käytettiin data-analyysiin.

Tilastot suoritettiin käyttäen Prism 8:aa. Ryhmätiedot analysoitiin käyttämällä varianssianalyysiä (ANOVA) posthoc-testeillä, jotka kontrolloivat suoritettujen vertailujen määrää (käyttäen Holm-Sidak-testejä tai Bonferroni-korjausta). Ryhmätiedot ilmaistaan ​​keskiarvona ± keskiarvon standardivirhe (SEM). Tilastollinen merkitsevyys määritettiin käyttämällä p<>

Histologia

Rotille annettiin yliannos natriumpentobarbitaalia (Euthasol, 390 mg/ml, 150 mg/kg, ip) ja perfusoitiin sydämen läpi 100 ml:lla PBS:ää ja sen jälkeen 200 ml:lla 4-prosenttista paraformaldehydiä (pH 7,4; Sigma-Aldrich, St. Louis). , MO), Aivot jälkikiinnitettiin yön yli 4-prosenttisessa paraformaldehydissä ja asetettiin sen jälkeen 30-prosenttiseen sakkaroosiliuokseen kylmältä suojaamiseksi. Jäädytetyt aivot leikattiin liukuvalla mikrotomilla (50 um; koronaalinen suuntaus) neljään sarjaan välittömästi vierekkäisiä leikkeitä solurungolle spesifistä kresyyliviolettiväriä ja neuronispesifistä NeuN-värjäystä varten. Jokaisen tahran tarkat menetelmät on kuvattu yksityiskohtaisesti muualla (katso Kholodar-Smithin et al., 2008a lisämateriaalit).

Leesioanalyysi

Image J -ohjelmistoa ja Photoshopia (versio CS6) käyttämällä arvioitiin neurotoksisten vaurioiden laajuus HC:lle, PER:lle, PFC:lle ja V2:lle sekä lateraaliselle entorinaaliselle aivokuorelle, infralimbiselle aivokuorelle ja anterioriselle cingulaattikuorelle sarjaan NeuN-värjättyjä leikkeitä käyttäen. .

TULOKSET

Leesion laajuus

HC-leesiot. - HC-leesiopotilailla oli suuria ja täydellisiä vaurioita koko HC:ssä, kun taas ympäröivät kuidut säästyivät (kuvio 3A). HC-kudoksesta puuttui selkeästi koko aivojen rostral-caudaal laajuus. Kaksiulotteinen leesioalueen analyysi suoritettiin käyttämällä NeuN-värjättyjä leikkeitä. Kaiken kaikkiaan 85,5 ± 2,52 prosenttia hippokampuksesta oli vaurioituneita. Vasemmalla pallonpuoliskolla syntyneissä vaurioissa ei ollut eroa (85,72±2,77 prosenttia) verrattuna oikeaan pallonpuoliskoon (85,36±2,26 prosenttia ;tio=0.17,p=0.87, parilliset näytteet t -testata).

PFC-leesiot. PFC-leesiopotilailla oli suuria vaurioita prelimbisessä aivokuoressa (PL) ja vähemmässä määrin infralimbisessä aivokuoressa (IL; kuva 3B). PL, IL ja ACC sisällytettiin kvantitatiiviseen kaksiulotteiseen leesioalueanalyysiin. Eniten vaurioitui PL (40,34 ± 3,25 prosenttia), jota seurasi IL (18,23 ± 5,85 prosenttia), ja ACC:ssä oli hyvin vähän vaurioita (5,03 ± 1,60 prosenttia). PL:n vaurioiden määrä on samanlainen kuin aiemmin vastaavalla leesiotekniikalla havaittu (DeVito & Eichenbaum, 2011), mutta PL:n ulkopuolisten alueiden vaurioiden laajuus pieneni huomattavasti tässä tutkimuksessa. Siten huolimatta pienistä vaurioista alueen ulkopuolella, näiden leesioiden vaikutukset heijastavat todennäköisesti ensisijaisesti PL:n toimintaa. Parinäytteen t-testillä emme löytäneet merkitsevää eroa vasemman pallonpuoliskon PL:ssä (37,96±3,55 prosenttia) verrattuna oikeaan pallonpuoliskoon (42,72±3.86 prosenttia ;t{{26}). }.40, p=0.09).

PER-leesioita. - PER-leesion saaneilla koehenkilöillä vaurio keskittyi aivokuoren kudoksessa, joka ympäröi rinaalisen uurteen keskimmäistä takaosaa (kuva 3C) 58,32±4,27 prosentilla PER-leesion täydestä laajuudesta (A/P-2). 0–-7.2). Suurin osa vaurioista tapahtui posteriorisessa PER(A/P-4.0 --7.2), jossa keskimääräinen kokonaisvaurio oli 80,23±4,54 prosenttia. Parinäytteen t-testillä havaitsimme, että vasemman pallonpuoliskon posteriorisen PER:n vaurioissa ei ollut eroa (76,34 ± 5,30 prosenttia) verrattuna oikeaan pallonpuoliskoon (84,13 ± 5,08 prosenttia ;t10=-1.62). ,s =0.14). Myös lateraalisen entorinaalisen aivokuoren (LEC) osassa, joka oli välittömästi vatsassa PER:n alueelle 35, oli vähäisiä vaurioita (36,71 ± 4,21 prosenttia). Vaurioiden määrä on samanlainen kuin aiemmin tätä leesiotekniikkaa käytettäessä (Kholodar-Smith et al., 2008a; Feinberg ym. 2012).

V2-leesiot.-V2-leesiorotat toimivat negatiivisena kontrollina osoittamaan, että HC:n päällä olevan aivokuoren vaurio alueella, joka ei ole aiemmin liittynyt sekvenssimuistiin, ei vaikuta suoritukseen tehtävässämme. Vauriot rajoittuivat suurelta osin V2:een, 40,38 ± 3,27 prosentin kokonaisvaurio rotilla. Neljässä rotassa CAl-vaurio oli vähäistä yksipuolisesti ja kahdella rotalla oli pieni CAl-vaurio molemminpuolisesti. Tämä vahinko ei kuitenkaan näyttänyt vaikuttavan niiden suorituskykyyn tilaus- tai tuoteselvityksessä.

Valeleesiot – HC-, PFC- ja PER-huijausrotilla (n=4, 4 ja 2) ei havaittu mitään havaittavissa olevaa aivovaurion merkkiä NeuN-histologisilla värjäyksillä arvioituina. Siten huijauksilla tulkittiin olevan täydet ja normaalit hermokyvyt kaikkien käyttäytymiskokeiden aikana, ja ne yhdistettiin myöhempiä analyyseja varten.

Tilaus- ja tuotemuisti

Kuten odotettiin, suorituskykytasot olivat yhtä korkeat valeleikkauseläimillä ja V2:lla. vaurioituneita eläimiä, joten yhdistimme ne kontrolliryhmän muodostamiseksi.

Suorituskyky tilauksesta muistianturit.

Yksisuuntaista ANOVA-analyysiä käytettiin eroavaisuuksien tutkimiseen järjestetyssä koettimessa eri vaurioryhmissä. Ryhmällä (Fy,48=5.084, p=0.0039) oli merkittävä päävaikutus, ja posthoc-vertailut osoittivat, että kontrolliryhmä erosi merkittävästi HC-, PFC- ja PER-ryhmistä (Holm). -Sidak testaa p:t<0.05).one-sample-tests showed="" that="" the="" control="" group="" was="" significantly="" different="" from="" chance(di="0;" t17=""><0.0001),but the="" lesioned="" groups="" were="" not(hc:tu0="0.8667,p=0.4064;PFC:to" =1.941,p="0.0783;PER:t10=1.310,p=0.2196)." to="" limit="" the="" number="" of="" posthoc="" tests,="" pairwise="" comparisons="" among="" hc,="" pfc,="" and="" per="" groups="" were="" not="" directly="" tested;="" instead,="" group="" differences="" were="" examined="" using="" a="" group="" x="" probe="" interaction="" (see="" below).="" see="" figure="" 2a="" for="" a="" graphical="" representation="" of="" these="">

Suorituskyky kohteiden muistin antureilla.

A one-way ANOVA on item memory performance did not show a significant difference across groups(Group effect: F3.48= 1.167,p=0.3320), and no group was significantly different from the control group (Holm-Sidak tests p's>0.05). Käyttämällä yhden näytteen sattumanvaraisia ​​t-testejä (DI=0), kaikki ryhmät osoittivat merkittävää etusijaa uudelle hajulle (haju X) verrattuna sekvenssissä esitettyyn hajuun (hajut; kaikki p:t).<0.001). see="" figure="" 2b="" for="" a="" graphical="" representation="" of="" these="">

Suora tilaus- ja tuotekoettimien vertailu.

Kaksisuuntaista toistuvien mittausten ANOVAa käytettiin ryhmien suorituskyvyn vertaamiseen koetintyyppien välillä. Löysimme merkittäviä päävaikutuksia ryhmästä (F,48=5.80,p=0.002) ja koettimesta (F1.48=32.55,p).<0.001).however, the="" group="" x="" probe="" interaction="" did="" not="" reach="" significance="" (f3,48="1.96," p="0.133)indicating" that="" the="" pattern="" of="" results="" did="" not="" significantly="" differ="" across="" lesion="" groups,="" post-hoc="" comparisons="" revealed="" that="" di="" scores="" were="" significantly="" lower="" on="" the="" order="" probes="" relative="" to="" the="" item="" probes="" for="" the="" hc,="" pfc="" and="" per="" groups="" (bonferroni-corrected="" one-sample="" t-tests;=""><0.017), whereas="" the="" control="" group="" showed="" no="" significant="" difference.="" these="" findings="" strongly="" suggest="" that="" the="" deficit="" observed="" is="" selective="" to="" order="" memory="" and="" cannot="" be="" attributed="" to="" a="" secondary="" impairment="" in="" item="" memory.="" these="" data="" are="" displayed="" in="" the="" form="" of="" difference="" scores="" (dlorder-ditem)="" in="" figure="">

Valvontaolosuhteet ja analyysit

Näyteluettelon nopea esitys.

Erottaaksemme suorituskyvyn ryhmien välillä testasimme samoja eläimiä tehtävän haastavammassa versiossa, jossa näyteluettelo esitettiin nopeammin (~ 45 s kohteiden välillä). Havaitsimme, että kaikissa ryhmissä oli vahva kohdemuisti (ei-merkittävä Ryhmävaikutus: F3,41=1.48,p=0.24; kaikissa ryhmissä yhden otoksen t-testit yllä 0 ,p's<0.05).however, none="" of="" the="" groups,="" including="" the="" control="" group,="" showed="" clear="" order="" memory="" under="" this="" condition(non-significant="" group="" effect:="" f,41="1.09,p=0.365;" mean="" di="" for="" all=""><0.2), which="" makes="" it="" difficult="" to="" further="" interpret="" these="">

Muistin vahvuus.

We ran a control experiment in a separate cohort of naive animals to determine whether the memory strength of the different sample odors was significantly different at the time of the ordered probe. We found no significant differences in item memory across odor positions (F4.20=0.88,p=0.49), suggesting that all positions are remembered equally well (i.e., they have the same memory strength). Furthermore, all odor positions were significantly greater than chance exploration times for the novel odor(DI>0). Siten on erittäin epätodennäköistä, että muistin vahvuus voi selittää järjestyksen muistin tuomiot paradigmassamme.

Hajunäytteenotto.

Näytevaiheen ensimmäinen hajuhelmi oli rotan käytettävissä yhteensä 30 sekunnin ajan. Kaiken kaikkiaan rotat tutkivat sitä aktiivisesti 4,14 ± 1,49 s (keskiarvo ± 1 std; keskiarvo 3 istunnon ajalta kullekin koehenkilölle). Tätä näytteenottoaikaa verrattiin istuntojen ja leesioryhmien välillä käyttämällä toistuvia mittauksia ANOVA:ta. Havaitsimme, että rotat lyhenivät näytteenottoaikaansa kolmen istunnon aikana (keskiarvot 4,82 s, 4,67 s ja 4,13 s, vastaavasti; näytteenottoajan merkittävä päävaikutus; F,.{14}}.06,s<0.001), but="" that="" this="" effect="" did="" not="" differ="" across="" groups(non-significant="" session="" lesion="" interaction;f9,138="1.18,p=0.31).There" was="" a="" significant="" main="" effect="" of="" group="" (f146="3.339," p="0.027)," though="" the="" means="" were="" very="" close(3.85s,4.39s,="" 5.00s,="" and="" 3.88s="" for="" controls,="" hc,="" pfc,="" and="" per,="" respectively).="" a="" post-hoc="" holm-sidak="" test="" revealed="" slightly="" longer="" sample="" times="" in="" pfc="" animals="" relative="" to="" controls=""><0.037), but="" no="" other="" group="" differences="" were="" observed(p's="">0.05). Tämä pienen ryhmän ero ei todennäköisesti ole hämmentänyt tuloksiamme; vaikka tämä olisi voinut johtaa hieman korkeampaan kertaluokkaan ja tuotemuistin suorituskykyyn PFC-ryhmässä. Tärkeää on, että tämä vaikutus on olennaisesti huomioitu kuviossa 2C esitetyillä eropisteillä. Keskeinen ohjaus tässä on se, että jokaiselle eläimelle rinnasimme tutkimusajan sekvenssiesitykseen.

Keskustelu

Uuden satunnaisen muistin paradigman avulla arvioimme HC:n, PFC:n tai PER:n valikoivan vaurion vaikutuksia tilaus- ja tuotemuistiin. Havaitsimme, että jokainen kolmesta vaurioituneesta ryhmästä oli merkittävästi heikentynyt järjestysmuistissa verrattuna kontrolleihin ja että puutteet olivat suuruudeltaan vertailukelpoisia. Tärkeää on, että havaitsimme myös, että kaikissa leesioryhmissä oli normaali esinemuisti, mikä osoitti, että heidän kykynsä muistaa esitetyt kohteet säilyi ennallaan (eli niiden vaje johtui kyvyttömyydestä muistaa niiden järjestystä). Vaikka näiden rakenteiden oli aiemmin osoitettu olevan tärkeitä ajallisen muistin eri muodoille, tehtävien vaatimuksissa oli huomattavaa vaihtelua eri tutkimusten välillä ja näin ollen tarve arvioida niiden panoksia samassa kokeessa. Tämä tutkimus auttaa yhdistämään nämä aiemmat havainnot osoittamalla, että HC:llä, PFC:llä ja PEReachilla on keskeinen rooli kokeiden ainutlaatuisten tapahtumasarjojen muistamisessa, joka on episodisen muistin perusominaisuus.

Episodisen muistin avainpiirteiden yhdistäminen yhdeksi paradigmaksi

Episodiseen muistiin kuuluu päivittäisen elämämme kokemusten sarjan muistaminen, jotka satunnaisesti koodataan ja haetaan tarvittaessa (Tulving, 1972; Allen & Fortin, 2013). Siksi, kun mallinnetaan jaksoista muistia eläimillä, on tärkeää vangita episodisen koodauksen satunnainen luonne (esim. Dere et al., 2005; Zhou et al., 2012). Tätä varten kehitimme satunnaisen version paradigmasta, jota me kehitimme. aiemmin käytetty järjestyksen ja esinemuistin arvioimiseen, jolloin eläimiä palkittiin nimenomaisesti esineiden näytteenotossa ja koetintesteissä (Fortin et al, 2002).

Tämä paradigma ylittää aiemmat ponnistelut integroimalla yhteen lähestymistapaan muiden episodisen muistin mallien keskeiset piirteet (esim. Chiba et al., 1994; Mitchell & Laiacona, 1998; Fortin et al, 2002; Kesner et al. al., 2002; Hannesson et ai., 2004a,b; Babb ja Crystal, 2006; DeVito & Eichenbaum, 2011; Barker & Warburton, 2011; Warburton et al., 2013). Ensinnäkin, jotta keskityttiin satunnaiseen koodaukseen ja hakuun, hajujen esittelyä ei palkittu näyteluettelon tai koetintestien aikana. Sen sijaan hyödynsimme jyrsijöiden taipumusta tutkia ensisijaisesti uusia ärsykkeitä muistin arvioimiseksi, lähestymistapa, jonka muut ovat kehittäneet ja vahvistaneet (katso Ennaceur, 2010). Tarkemmin sanottuna, kun niitä esitettiin kahdella ärsykkeellä, havaitsimme, että kontrollieläimet tutkivat ensisijaisesti aiempaa kahdesta tilatussa koettimessa olevasta kohteesta ja uudenlaista hajua tuotekoettimessa, jota käytimme tilauksen ja tavaramuistin indikaattorina. Uskomme, että aikaisemman hajun suosiminen on etologisesti tärkeä strategia, joka liittyy optimaaliseen ravinnonhakukäyttäytymiseen (esim. rotta löytää todennäköisemmin ravintoa tai vettä täytettyä aikaisemmasta paikasta kuin myöhemmästä, koska aikaa on kulunut enemmän; katso Allen & Fortin ,2013). Tätä käyttäytymistä voitaisiin tukea yhdistämällä tiettyjä kohteita niiden peräkkäiseen sijaintiin tai ajallisen kontekstin esitystapaan tai peräkkäisten parillisten kumppanien kautta (esim. Allen et al. 2014. Jayachandran et al., 2019; Long & Kahana, 2019). Toiseksi, koodauksen keskittämiseksi hajuärsykkeeseen, tuoksuja esiteltiin puuhelmissä, jotka ovat muutoin identtisiä kaikissa muissa aistinvaraisissa ominaisuuksissa, ja kutakin helmeä käytettiin vain kerran välttääkseen kontaminaatiota eläimen tai kuivikkeen kanssa (katso Feinberg, et al., 2012). O'Dell et al.2012; Spinetta et al., 2008). Lisäksi kaikki helmet esiteltiin samassa paikassa, ja koetintestien vasen-oikea-konfiguraatiot tasapainotettiin eläinten ja istuntojen välillä, jotta suorituskyvyn kannalta merkityksetön spatiaalinen sijainti. Kolmanneksi, jotta voimme hallita sitä mahdollisuutta, että järjestysmuisti voisi yksinkertaisesti johtua eroista muistin vahvuudessa kahden kohteen välillä, varmistimme, että tutkimusaika oli yhtä suuri hajujen välillä (jokaiselle listalle ja eläimelle). Lopuksi käytimme pidempää näyteluetteloa kuin muut paradigmat (tässä tapauksessa 5 hajuesitystä). Viiden kohteen käyttö näyteluettelossa antoi meille mahdollisuuden keskittää tilaus- ja tuoteselvitimme kolmeen keskimmäiseen kohteeseen, joiden muistin vahvuus osoitti vertailukokeessamme (Dl:t ~ 0,6), ja vältimme tilausantureilta, joihin liittyi ensimmäinen tai viimeinen näytekohde (joita voivat sekoittaa ensisijaisuus- tai äskettäisyysvaikutukset).

Yksi odottamaton käyttäytymishavainto oli, että tehtävän nopea versio (~ 45 s kohteiden välillä näytteenoton aikana) ei näyttänyt luotettavaa tilausmuistia kontrolleissa. Vaikka pilottityömme osoitti, että tämä nopea versio voisi johtaa havaittavaan järjestysmuistiin, tämän tutkimuksen kontrolliryhmä ei eronnut merkittävästi sattumasta. Yksittäisten kontrollieläinten suorituskyvyn syvemmälle katsominen viittaa siihen, että osa ryhmästä käyttäytyi kuten pilottieläimimme, kun taas loput eivät osoittaneet vaikutusta, mikä johti lisääntyneeseen vaihteluun. Tämän tehtävän myöhemmässä käytössä voi olla hyötyä vaihtelemalla systemaattisesti aikavälien pituuksia, mikä auttaa valaisemaan tuoteviiveiden ja tuloksena olevan tilausmuistin luotettavuuden/vahvuuden välistä suhdetta.

HC:n, PFC:n ja PER:n panokset muistiin tapahtumien järjestyksen mukaan

Tilatussa koettimessa havaitsimme, että kontrollit, ryhmä, joka yhdisti HC-, PFC- ja PER-shammit sekä V2-leesiot (negatiivinen kontrolli), osoittivat merkittävää suosiota hajua kohtaan, joka esiintyi aikaisemmin sarjassa (haju B), mikä viittaa että heillä on ehjä muisti tapahtumien järjestykseen. Kuitenkin rotat, joille annettiin leesio joko HC:lle, PFC:lle tai PER:lle, osoittivat, etteivät kaikki halunneet B- tai D-hajua, eikä siksi ollut näyttöä järjestysmuistista. Tuotekoettimessa kaikki ryhmät osoittivat merkittävää mieltymystä uuteen hajuun (haju X), mikä viittaa siihen, että heillä oli vertailukelpoinen muisti luettelossa esitettyihin tuotteisiin ja näin ollen tilausmuistin puute ei ollut vain seuraus epäonnistumisesta. muistaa esille tuodut tuoksut. Tämä havainto HC-, PFC- tai PER-vaurioiden jälkeen säästetystä esinemuistista on yhdenmukainen aiempien raporttien kanssa. Esimerkiksi aiemmin on osoitettu, että HC tai PFC eivät ole välttämättömiä uutuussyrjintää varten (Feinberg et al., 2012; Barker, et al., 2007; Fortin, et al., 2002; Mitchell & Laicona, 1998). Lisäksi asiaan liittyvässä tehtävässä PER-leesiot eivät johtaneet hajuntunnistusmuistin puutteisiin tässä käytettyjen hajuaineiden tyypeissä (kotitaloushajut) millään testatuilla säilytysvälillä (5 minuutista 48 tuntiin), vaikka sosiaaliset/hajut tunnistettiin. oli heikentynyt pitkien säilytysvälien aikana (Feinberg, et al.2012).

Tuloksemme ovat yhdenmukaisia ​​aiempien jyrsijöillä tehtyjen leesiotutkimusten kanssa, jotka ovat saaneet HC:n osalliseksi muistin järjestykseen käyttämällä erilaisia ​​paradigmoja (Kesner & Novak, 1982; Chiba, et al 1994; Mitchell & Laiiacona, 1998; Fortin, et al, 2002; Kesner , et al. 2002; DeVito & Eichenbaum, 201l; Barker & Warburton, 2011; 2013) sekä neuropsykologisilla ja neurokuvantamistutkimuksilla ihmisillä (Cabeza et al., 1997; Hayes et al., 2004; Kumaran & Maguire, 2006, et al. ,2009;Ross et al.,2009;Ekstrom et al.2011;Tubridy &Davachi,2011;Hsieh et ai.,2014;Davachi&Dubrow,2015;Reederset al.,2018; arvostelua varten Long & Kahana,2019). Tuloksemme perustuvat näihin aikaisempiin tutkimuksiin osoittamalla, että HC:llä on keskeinen rooli ei-spatialepisodien sekvenssien satunnaisessa koodauksessa ja haussa sen jälkeen, kun on valvottu ensisijaisuus- ja äskettäisyysvaikutusten hämmentävää vaikutusta. Se, miten HC suorittaa tämän toiminnon, jää selvitettäväksi. HC-neuronien on osoitettu antavan tietoa ajallisesta kontekstista, jossa tapahtumat tapahtuivat (esim. Manns et al., 2007; MacDonald et al., 2013; Allen et al. 2016), ja HC:n uskotaan käyttävän tämän tyyppistä spatiotemporaalista signaalia muodostaa episodisia muistoja sitomalla tietoa yksittäisistä tapahtumista niiden tila- ja aikakonteksteihin, joissa ne tapahtuivat (Allen & Fortin, 2013; Knierim, 2015; Eichenbaum, 2017). Tämän prosessin selvittäminen edellyttää sähköfysiologisen aktiivisuuden tallentamista satunnaisen koodauksen ja tapahtumasarjan haun aikana.

PFC on myös liitetty järjestysmuistiin jyrsijöillä ja ihmisillä sekä paikka- että esinesyrjintätehtävissä (Barker et al., 2007; Hannesson et al., 2004a, b; DeVito & Eichenbaum, 2011; Mitchell & Laicona, 1998; Fuster, 2001) (Staresina & Davachi, 2009; Jenkins & Ranganath, 2010; Tubridy & Davachi, 2011; Allen & Fortin, 2013). Tietomme ovat tämän kanssa yhdenmukaisia ​​ja myötävaikuttavat kasvavaan joukkoon todisteita siitä, että PFC on välttämätön satunnaisessa muistissa ei-spatiaalisia jaksoja. Viimeaikaiset havainnot viittaavat siihen, että PFC voi olla osallisena sen ohjaamisessa, kuinka sekvenssit haetaan HC-muistivarastoista riippuen nykyisistä käyttäytymisvaatimuksista (Jayachandran et al, 2019: Schmidt et al. 2019). Tulevat tutkimukset, joissa käytetään tässä tehtävässä ohimeneviä inaktivointeja, voivat olla hyödyllisiä PFC:n erityisen roolin selvittämisessä kokeiden ainutlaatuisten tapahtumasekvenssien koodauksessa ja haussa.

Vaikka mitali-PFC-päätteiden hiljentämisen PER:ssä on osoitettu häiritsevän sekvenssimuistia (Jayachandran et al., 2019), tämä on ensimmäinen raportti, joka osoittaa, että PER:n leesiot aiheuttavat satunnaiselle tilausmuistille ominaisen puutteen. Tämä vaikutus on yhdenmukainen aiemman todisteen kanssa siitä, että PER on osallisena ajallisten muistojen yhdistämisessä jäljittämisessä pelon eheyttämisessä ja epäjatkuvien ärsykkeiden yhdistämisessä (Kholodar-Smith, et al., 2008a, b; Navaroli, 2012). Lisäksi Barker et ai. (2007) raportoivat, että rotilla, joilla on PER-leesioita, on häiriöt järjestysmuistissa, mutta tämän vaikutuksen selektiivisyys oli epäselvä, koska he havaitsivat myös merkittäviä puutteita tunnistusmuistissa. Huolenaiheena on myös se, että heidän tutkimuksensa perustui objektin tunnistukseen, joka on herkkä PER-leesioille (esim. Murray & Richmond.2001; Bussey et al., 2005), ja että niiden sekvenssi koostui vain kahdesta sekavasta kohteesta. ensisijaisuus- ja äskettäisyysvaikutusten perusteella. Tässä havaitut PER-vaikutukset selventävät, että PER:n rooli muistissa ulottuu monimuotoisen objektin havaitsemista pidemmälle osoittamalla, että leesioiden vaikutukset voivat olla muistikohtaisia ​​järjestyksen mukaan. PER:n tiedetään osallistuvan tietovirran moduloimiseen HC:n ja PFC:n välillä. , ja entorhinaaliset alueet (esim. Paz et al 2007), ja tämä moduloiva rooli voi olla avain tapahtumasekvenssien koodauksessa ja haussa.

Johtopäätökset

Kehitimme uuden satunnaisen tilaus- ja tuotemuistin paradigman, joka integroi tärkeimmät ominaisuudet muista episodisen muistin malleista ja osoitimme, että HC, PFC ja PER ovat kaikki kriittisiä tilausmuistille. Vaikka nämä ovat tärkeitä löydöksiä, tutkimuksen suurin puute on se, että tulosten malli ei eronnut merkittävästi kolmen leesioryhmän välillä, eikä se siten valaisi näiden rakenteiden osuutta. Kyvyttömyys löytää eroja leesioryhmien välillä johtui ensisijaisesti kokeellisesta suunnittelusta, joka sisälsi monia ryhmiä. Vaikka tämä suunnittelu antoi meille mahdollisuuden testata kunkin rakenteen roolia samassa kokeessa (tutkimuksen keskeinen tavoite), parivertailu vaurioituneiden ryhmien välillä oli epäkäytännöllistä, koska suoritettujen posthoc-testien määrää oli tarpeen valvoa. Toivoimme, että tämän tehtävän nopeasti esitelty versio voisi auttaa erottamaan näiden rakenteiden roolit eri aikaskaaloilla, mutta valitettavasti tämä vaihtoehtoinen versio ei johtanut vankkaan järjestysmuistiin kontrollikohteissa. Toinen tekijä, joka on myös saattanut vaikuttaa eron puutteeseen HC-, PFC- ja PER-vaikutusten välillä, on harjoittelua edeltävien leesioiden käyttö, joka vaikutti kaikkiin muistin vaiheisiin (eli koodauksen konsolidointiin ja palautukseen). Tulevat tutkimukset, joissa käytetään ohimeneviä inaktivaatioita, voivat olla sopivampia paljastamaan eroavaisuuksia tarjoamalla mahdollisuuden kohdistaa tiettyyn vaiheeseen. Nämä havainnot viittaavat yhdessä siihen, että HC, PFC ja PER ovat osa laajaa rakenteiden verkostoa, jotka ovat välttämättömiä järjestyksen satunnaiselle oppimiselle. tapahtumista episodisessa muistissa. Niiden vastaavien panosten erityisluonteen sekä niiden taustalla olevien hermomekanismien selvittäminen vaatii lisätutkimuksia.