Функционална дисоциация по рострокаудалната ос на хипокампуса на японски пъдпъдъци, част 1

Резюме

Хипокампусът на бозайниците (Hp) може да бъде функционално сегрегиран по неговата септоморалаксиса, с участието на дорзалния хипокампус (dHp) в пространствената памет и вентралния хипокампус (vHp) в реакциите на стрес и емоционалното поведение.

Септотемпоралната ос е важна структура в човешкия мозък, която контролира слуха, езика, паметта и други функции на тялото. Паметта е една от важните способности на човешкия мозък и е тясно свързана с живота ни. И така, каква е връзката между септотемпоралната ос и паметта?

Изследванията показват, че септотемпоралната ос играе много важна роля в процеса на паметта. В процеса на формиране на паметта септотемпоралната ос е отговорна за обработката и съхраняването на информация като звуци, думи и изображения. Когато се опитваме да запомним някаква информация, невроните в септотемпоралната ос бързо съхраняват информацията в мозъка. В допълнение, септотемпоралната ос също е свързана с емоциите и емоциите, което може да ни помогне да съхраняваме и извличаме по-добре перцептивни и емоционални спомени.

Освен това с напредване на възрастта септотемпоралната ос постепенно се дегенерира, което също води до влошаване на паметта. Въпреки това има няколко начина, по които можем да защитим септотемпоралната ос и да подобрим паметта. Например: спортувайте повече, поддържайте добри навици за сън и редовно време за работа и почивка, поддържайте щастливо отношение, развийте навици за четене, участвайте в повече мисловни и умствени упражнения и т.н.

Накратко, съществува неразривна връзка между септотемпоралната ос и паметта. Разбирането на тази връзка може по-добре да защити мозъците ни, да подобри паметта ни и да живее по-щастлив и по-здравословен живот. Вижда се, че трябва да подобрим паметта си. Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola е традиционен китайски лекарствен материал с много уникални ефекти, един от които е да подобрява паметта. Ефикасността на мляното месо идва от различните активни съставки, които съдържа, включително киселина, полизахариди, флавоноиди и др. Тези съставки могат да насърчат здравето на мозъка по много начини.

Щракнете Научете термина Памет как да подобрите

В настоящото изследване ние изследваме сравнима функционална сегрегация в предложени хомолози в птичия мозък. Използвайки японски пъдпъдъци (Coturnix Japonica), ние съобщаваме, че двустранните лезии на ростралния хипокампус (rHp) предизвикват сериозни дефицити в пространствената дискриминация в Y-лабиринт (YMD) тествайте, като същевременно пестите ефективност по време на контекстно обуславяне на страха (CFC), сравнимо с резултатите от лезии на хомоложни региони при бозайници.

Обратно, лезиите на опашния хипокампус (cHp) не успяха да доведат до дефицит нито в CFC, нито в YMD, което предполага, че за разлика от бозайниците, и cHpan, и rHp на птиците могат да поддържат емоционално поведение. Тези наблюдения демонстрират функционална сегрегация по рострокаудалната ос на птичия Hp, която е сравнима отчасти с различията, наблюдавани по септотемпоралната ос на хипокампа при бозайниците.

Въведение

Хипокампусът (Hp) е структура от решаващо значение за много форми на памет и пространствена навигация сред няколко вида. Като се имат предвид многото изчисления, които тази структура трябва да извърши, за да обслужва тези сложни когнитивни функции, не е изненадващо, че Hp не е единна структура, а вместо това е разделена на множество функционално различни подрегиони.

Едно важно функционално разграничение е по протежение на дорзовентралната ос, наричана още септемпорална или "дълга" ос. Доказателства за функционални различия по тази ос са отбелязани още от най-ранните проучвания, изследващи поведенческите ефекти на Hp лезиите [1–3], и многобройни проучвания са потвърдили и разширили тези наблюдения (прегледани в [4]). Докато прецизната природа на функционалните домейни в рамките на Hp остава тема на дебат [4–6], има консенсус, че дорзалната Hp (dHp), например, е критична за пространствената памет в малки среди [7, 8], докато вентралната област (vHp) е по-критична за емоционалното поведение и реакциите на стрес, включително контекстуален страх [9–12].

Един от начините да се разгледа тази дисоциация е като разлика в резолюцията. Лезиите на dHp сериозно влошават изпълнението на задачи, които изискват запаметяване с висока разделителна способност на точните пространствени местоположения на награди или предмети, като намиране на оръжия със стръв в лабиринт с радиална ръка [13–15] или местоположението на скрита платформа във воден лабиринт [7, 8], или разпознаване и приближаване на обект, който е в ново пространствено местоположение [16]. Обратно, лезиите на vHp не засягат тези поведения. Обратно, задачите, които изискват сдвояване на събитие с контекст в общи линии, като контекстуално обуславяне на страха (CFC), се влияят от лезии преди обучението на vHp [17, 18], а не на dHp [19–21].

Птичият Hp е предложен хомолог на Hp на бозайниците поради множество причини, включително прилики в развитието, свързаността и невротрансмитерите, както и поради ролята му в пространственото познание (вижте [22–25] за преглед). Подобно на функционалните градиенти, наблюдавани по дорзо-вентралната ос при бозайници, няколко проучвания предлагат сравним функционален градиент по рострокаудалната ос на птичия Hp. Изследванията на свързаността [26], генната експресия [27, 28] и характеристиките на клетката на мястото [29] предполагат прилики между ростралния полюс на Hp на птиците (rHp) и дорзалния полюс на Hp на бозайниците (вижте [30] за преглед ). Това, което остава неизвестно, е дали каудалният полюс на Hp на птиците (cHp) е функционално сравним с вентралния полюс на Hp на бозайниците и ако е така, дали има функционална дисоциация между ростралния и каудалния полюс.

За да се справят с това, групи от японски пъдпъдъци (Coturnix Japonica) претърпяха селективни лезии или на ростралния, или на опашния полюс на Hp. След това субектите бяха тествани с помощта на задача за пространствена дискриминация Y-лабиринт (YMD), както и CFC, тъй като е известно, че тези видове информация облагат полюсите на Hp на бозайниците по различен начин.

Материали и методи

Предмети

Двадесет и седем възрастни женски японски пъдпъдъци (Spring Creek Quail Farms, Saint Ann's, ON), на възраст приблизително 3 месеца бяха използвани в този експеримент. Пластмасови ленти за крака бяха поставени на всеки пъдпъдък по време на пристигането за идентификация. Пъдпъдъците бяха групово настанени с минимум 400 cm2 подова площ на птица в кошари с размери 213 cm x 305 cm с цикъл на светлина 12:12 и поддържани при 20–25˚C и 45–75% влажност. Постелята се състоеше от постелки Teklad Aspen с Teklad Tek-fresh, осигурен като материал за гнездене.

Животните имаха свободен достъп до вода Mazuri екзотичен дивеч bird starter и Mazuri Game bird Breeder. Бяха осигурени кожи под формата на преобърнати пластмасови контейнери за съхранение с изрязани входове и тави с валяк за боядисване, пълни с пясък, бяха осигурени за пясъчна баня. Преди тестване на поведението, всички животни са били манипулирани 15 минути/ден в продължение на поне 7 дни. Всички процедури бяха одобрени от комитета за грижа за животните на университета Wilfrid Laurier съгласно насоките на Канадския съвет за грижа за животните.

хирургия

Всички операции са извършени преди каквито и да било поведенчески тестове. Всяка група лезии се състои от 9 субекта (9 rHp, 9 cHp, 9 Sham). Хирургичните процедури бяха модифицирани от тези, описани от Damphousse и колеги [31]. Пъдпъдъците бяха анестезирани с изофлуран с помощта на машина за анестезия SomnoSuiteanesthesia (Kent Scientific, Torrington, CT) и поставени в стереотаксичен инструмент (Kopf Instruments, Tujunga, CA).

След като главата беше закрепена с помощта на решетки за уши и конус на носа, перата бяха отстранени и зоната беше подготвена с помощта на антибактериален почистващ препарат (Phenrex1), 70% изопропилов алкохол и разтвор на хлорхексидин глюконат (Baxedin1). След подкожно инжектиране на лидокаин и епинефрин (Bimeda, Cambridge, ON) по протежение на средната линия на черепа, беше направен среден разрез, скалпът беше прибран и беше направена краниотомия върху мястото на лезията. Hp беше отстранен чрез аспирация според координатите, определени с помощта на публикуван атлас на мозъка на пъдпъдъци [32].

Координатите на лезиите се определят спрямо мястото, където теменно-окципиталният шев се пресича със средната линия. За rHp лезии аспирациите бяха 1 mm до 5 mm пред брегмата, 1,5 mm от двете страни на средната линия и 3 mm дълбочина (Фигура 1). Лезиите на cHp бяха 1 mm пред брегмата, 3 mm отзад, 1,5 mm от двете страни на средната линия и 3 mm дълбоки (Фигура 2). Краниотомии за фалшиви животни бяха проведени в координатите за rHp лезии.

Краниотомиите бяха опаковани с помощта на хемостатична гъба, запечатана с костен восък и кожата беше зашита. След възстановяване на нагревателна подложка и възстановяване на подвижността, пъдпъдъците бяха поставени в отделни висящи клетки за гълъби в отделна стая за възстановяване, за да се възстановят в продължение на 1 седмица, докато се подлагат на антибиотично и аналгетично лечение. Пъдпъдъците остават в тези клетки до края на експеримента.

Описаните тук експерименти бяха проведени върху 2 отделни партиди пъдпъдъци. Във всяка партида пъдпъдъци, всички животни бяха тествани в същия ден в произволен ред най-малко 2 часа след началото на светлинния цикъл. Преди започване на всеки ден от експеримента, субектите бяха извадени от клетките си в стаята за възстановяване и поставени в индивидуални клетки с кутии за обувки на стелаж без храна, но с свободен достъп до вода. Плащаница покриваше всяка клетка и субектите бяха оставени необезпокоявани за 1 час. Субектите бяха транспортирани индивидуално в техните покрити клетки до помещението за тестване.

В първата партида птиците бяха тествани в YMD непосредствено след едноседмичния период на възстановяване (т.е. на 8-ия ден след операцията). След 4 дни от YMD (т.е. следоперативни дни 8 до 11), пъдпъдъците бяха тествани в CFC, което се случи в един ден (т.е. ден 12), последвано от дистанционен тест на следващия ден (ден 13). Във втората партида пъдпъдъци редът на обучение беше обърнат, така че CFC беше обучен първи. И в двете партиди пъдпъдъците бяха анестезирани и мозъците им бяха събрани на следоперативния ден 14.

Контекстуално обуславяне на страх (CFC)

Този експеримент се състоеше от излагане на две визуално различни арени в две различни стаи, съдържащи уникални локални и дистални сигнали, наричани Контекст A и Контекст B (вижте Фигура 2A). Контекст A се състоеше от кръгла арена с диаметър 90 cm и построени стени с височина 45 cm от бял гофриран пластмасов лист, с под от същия материал, покрит с месарска хартия. Контекст Б се състоеше от квадратна арена със страни 90 cm и стени с височина 45 cm, изработени от боядисан шперплат, с подова настилка от черен акрилонитрил-бутадиен-стирен (ABS). Поведението се наблюдава с помощта на надземна уеб камера и проследяването се извършва в реално време с помощта на ANY-maze (Stoelting, Wood Dale, IL).

CFC процедурата се състоеше от четири фази: привикване, обучение, тест и дистанционен тест. Преди започване на всеки ден от експеримента, субектите бяха извадени от клетките си в стаята за възстановяване и поставени в отделни клетки от кутии за обувки върху стелаж, лишен от храна, с реклама -lib достъп до вода. Плащаница покриваше всяка клетка и субектите бяха оставени необезпокоявани за 1 час. Субектите бяха транспортирани индивидуално в техните покрити клетки до помещението за изпитване. Привикването, обучението и тестът се случиха в един и същи експериментален ден.

По време на привикването субектът беше поставен в контекст А и му беше позволено да изследва свободно в продължение на 5 минути. Субектът беше незабавно отстранен и същата процедура беше последвана в Контекст B с 1-минутен междупробен интервал (ITI). След това субектът беше поставен обратно в покрита клетка от кутия за обувки и оставен необезпокояван за 15 минути. По време на обучението субектът отново беше изложен на контекст A за 5 минути, 1 минута ITI и след това беше поставен в контекст B. След 3 минути в контекст B беше доставен слухов стимул (1000 Hz, 95 dB) за 3 секунди, последвано от 2 минути проучване. Контекстът, в който беше представен стимулът, беше балансиран между субектите.

След това субектът отново беше поставен обратно в покритата клетка с кутия за обувки и оставен необезпокояван за 15 минути. По време на теста процедурите съответстват на тези в привикване с 5 минути в Контекст А, последвани от 5 минути в Контекст Б. След всяка фаза арената се избърсва със 70% етанол, за да се елиминират всякакви миризми. На следващия ден на субектите е даден дистанционен тест. По време на дистанционния тест процедурите отново съответстват на тези, следвани по време на привикване с 5 минути в контекст А, 1 минута ITI и 5 минути в контекст Б.

Пъдпъдъците могат да се считат за замръзнали, когато заемат характерна приклекнала поза с a) пълна флексия на краката и тялото в контакт с пода или b) частична флексия на краката, широкото разделение между стъпалата/крака и гръдната област в близък контакт с една от стените, с широко отворени очи и ускорено дишане. Такава поза, свързана с липсата на други наблюдавани поведения, е била многократно използвана за характеризиране на поведението на замръзване при гълъбите [33–36].

Дискриминация в Y-лабиринт (YMD)

Протоколът YMD, използван тук, е адаптиран от предишна публикация, тестваща японски пъдпъдъци [37]. Накратко, ръцете на Y-лабиринта бяха с размери 50 x 17 x 45 cm (Д x Ш x В) и бяха изработени от прозрачен акрил, позволяващ на субектите лесно да виждат различни визуални знаци, присъстващи на четирите стени на стаята. Квадратни пръчковидни стиренови участъци с подвижни непрозрачни акрилни гилотинни врати бяха монтирани в двете проучвателни рамена. Подът е направен от черен акрилонитрил-бутадиен-стирен (ABS) и е покрит с дървени стърготини. Поведението беше наблюдавано с помощта на надземна уеб камера и проследяването беше извършено с помощта на ANY-maze (Stoelting, Wood Dale, IL).

Пъдпъдъците претърпяха три последователни дни на 10-минутни сесии за привикване, в които имаха достъп до всички части на лабиринта. По време на опита с пробите, на птиците бяха дадени 5 минути изследване с едното рамо на лабиринта, блокирано от врата с гилотина. След това птиците бяха отстранени за 1 минута, през което време вратата беше отстранена и постелката в лабиринта беше сменена, за да се премахнат миризмата. След това птиците бяха върнати в лабиринта за 5-минутен опит за избор, в който и двете ръце бяха отворени. Коя ръка е била блокирана по време на пробното изпитване е балансирана между субектите. Обърнете внимание, че в тази задача за памет за спонтанно разпознаване не се предоставя награда в лабиринта.

For more information:1950477648nn@gmail.com