Част 1: Застаряващите мишки показват нарушена актуализация на паметта в новата парадигма за актуализиране на OUL

за повече информация:Ali.ma@wecistanche.com

Моля, щракнете тук за част 2

Janine L. Kwapis1,2, Yasaman Alaghband1, Ashley A. Keiser1, Tri N. Dong1, Christina M. Michael1, Diane Rhee1, Guanhua Shu1, Richard T. Dang1, Dina P. Matheos1 и Marcelo A. Wood1

Спомените не остават в постоянно, статично състояние, а вместо това трябва да бъдат динамично модифицирани в отговор на нова информация. Макар и новпаметформирането обикновено се изследва в лабораторни условия, повечето асоциации в реалния свят са модификации на съществуващи спомени, особено в стареещия, опитен мозък. Към днешна дата в областта липсва проста поведенческа парадигма, която може да измери дали оригиналната и актуализирана информация се запомня в една тестова сесия. За да преодолеем тази празнина, разработихме романпаметпарадигма за актуализиране, наречена задача Обекти в актуализирани местоположения (OUL), която е в състояние да оценипаметактуализиране в нестресираща задача, подходяща както за млади, така и за стари гризачи. Първо показваме, че младите мишки успешно запомнят както оригиналната памет, така и актуализираната информация в OUL. След това демонстрираме, че интрахипокампалната инфузия на инхибитора на протеиновия синтез анизомицин нарушава както актуализираната информация, така и оригиналната памет при тестване, което предполага, че актуализирането на паметта в OUL ангажира оригиналната памет. За да проверим това, използвахме техниката Arc CatFISH, за да покажем, че сесията за актуализиране на OUL реактивира до голяма степен припокриващ се набор от неврони като оригиналнияпамет. И накрая, използвайки OUL, показваме товапаметактуализирането е нарушено при стареене, 18-мо мишки. Заедно тези резултати показват, че хипокампалътпаметактуализирането е нарушено със стареенето и установи, че OUL парадигмата е ефективен, чувствителен метод за оценка на актуализирането на паметта при гризачи.

Кликнете, за даCistanche на урду за подобряване на паметта

ВЪВЕДЕНИЕ

Спомените трябва да се актуализират динамично, за да се включи най-подходящата, скорошна информация в хранилището. Тази способност за интегриране на нова информация в съществуващапамете от решаващо значение, за да позволи на организмите да предвидят бъдещи резултати и да се адаптират към нови ситуации. Повечето спомени не са нови асоциации, а са промени или добавки (актуализации) към съществуващи спомени, особено в застаряващия, опитен мозък. Въпреки фундаменталното си значение, механизмите, които поддържат актуализирането на паметта, са до голяма степен нехарактеризирани и още по-малко се разбира как дисрегулацията на тези механизми може да допринесе за свързания с възрастта когнитивен спад. Следователно разбирането как спомените се модифицират в отговор на нова информация е важна стъпка към подобряванетопаметпрез целия живот.

Спомените могат да бъдат актуализирани чрез процес, наречен "реконсолидация", при който извличането предизвиква период на лабилност, който може да позволи новата информация да бъде включена в съществуваща, стабилнапамет. Процесът на реконсолидация се състои от начална фаза на дестабилизация, белязана от разграждане на протеини, последвана от фаза на рестабилизация, характеризираща се с протеинов синтез [1–9]. Скорошна работа показа, че повторното консолидиране се инициира само когато нова информация е представена при извличане; когато извличането се състои само от позната информация, оригиналътпаметостава стабилен и устойчив на амнезични агенти като инхибитори на протеиновия синтез [2, 10–16]. Това предполага, че новата информация предизвиква дестабилизиране на паметта, за да позволи модификация. В съответствие с това многобройни проучвания показват, че новата информация, представена по време на извличане, може да промени съдържанието на паметта [2, 3, 11, 17, 18], афективния компонент на паметта [19–22], да доведе до постоянно изчезване [23–27 ], или дори да реорганизирате паметта на ниво верига [11, 28].

местоположениепаметзадача, наречена парадигмата Обекти в актуализирани местоположения (OUL). Целите на това проучване бяха две. Първо, ние имахме за цел да установим задачата OUL като нов метод за изучаване на зависимост от хипокампусапаметактуализиране. Второ, имахме за цел да използваме тази парадигма, за да определим далипаметактуализирането се нарушава с възрастта.

Парадигмата на OUL е нова, тъй като е в състояние да оцени както оригиналната памет, така и актуализираната информация в една тестова сесия. Освен това OUL използва случайно обучение, което се възползва от вроденото предпочитание на гризачите към новостите, като избягва ненужния стрес и го прави подходящ за тестване на свързани с възрастта дефицити в актуализирането на паметта. Тук първо валидираме задачата OUL, демонстрирайки, че младите мишки показватпаметкакто за оригиналното обучение, така и за актуализацията на паметта в тестовата сесия на OUL. След това използвахме два допълващи се метода (интра-хипокампални инжекции на анизомицин и Arc CatFISH), за да проверим дали актуализацията на OUL изисква извличане на оригиналната памет, вместо да формира нова, независима памет. И накрая, използвайки OUL, ние демонстрираме, че стареещите мишки показват увреждания впаметактуализиране, което предполага, че невъзможността за актуализиране на спомените може да допринесе за свързания с възрастта когнитивен спад. Заедно тези резултати показват, че OUL парадигмата може да се използва за разбиране на механизмите, които са в основата на актуализирането на паметта на хипокампа през целия живот.

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ

мишки

Субектите бяха млади възрастни (2–4-месечни) или стари (18–20 месечни) мъжки C57BL/6 J мишки (Jackson Laboratory). Мишките бяха настанени, хранени и обработени, както е описано в Допълнителните методи. Всички процедури бяха одобрени от Комитета за институционална грижа и използване на животните на Калифорнийския университет в Ървайн и бяха в съответствие с насоките на Националния институт по здравеопазване.

НАШАТА задача

След манипулиране и привикване (вижте Допълнителни методи), мишките бяха обучени с два идентични обекта на специфични места (A1 и A2) за 1 или 3d в контекста на привикване. Двадесет и четири часа по-късно на мишките беше дадена сесия за актуализиране, в която им беше присвоено или условието без актуализиране, или условието за актуализиране. Мишките No Update бяха повторно изложени на места за обучение A1 и A2. За мишки за актуализиране един обект беше преместен на ново място (A3). Накрая, на мишките беше даден тест за задържане, при който те бяха изложени на трите обекта на предишни опитни места (A1, A2, A3) и четвъртия обект на ново място A4.паметза първоначалната формация за обучение беше изведено чрез сравняване на проучването на новото местоположение A4 с местоположения A1 и A2.паметза актуализацията беше изведено чрез сравняване на проучването на новото местоположение A4 с местоположение A3.

Хирургия за канюлиране

Мишките на Фиг. 2 бяха имплантирани с хронични канюли, както е описано по-горе [37], за да се позволи директна хипокампална инфузия на анизомицин след актуализиране (вижте Допълнителни методи). Мишките се възстановяват най-малко 7 дни преди да започне поведенческото тестване. Веднага след сесията за актуализиране, мишките бяха двустранно вливани с анизомицин (ANI, 125/ug/μL) или носител (VEH) в дорзалния хипокампус (1.0 μL/страна). Поставянето на канюла беше потвърдено чрез оцветяване на коронарни срезове с крезил виолетово.

Сом

Флуоресцентната in situ хибридизация за CatFISH беше извършена, както е описано по-горе [38, 39] (вижте допълнението за подробности). DIG-белязаната Arc антисенс рибопроба се хибридизира с тъкан за една нощ и се визуализира с анти-DIG-HRP конюгат, визуализира се с Cy3 субстратен комплект и се оцветява обратно с DAPI.

Конфокалните изображения бяха събрани в зоната CA1b на дорзалния хипокампус и изображенията бяха оценени, за да се идентифицира субкомпартментната локализация на Arc, за да се изчисли резултат за сходство, както е описано по-горе [39].

Статистически анализ

Задачата OUL беше оценена ръчно, за да се измери времето за изследване на обекта, както беше описано по-горе за местоположението на обектапаметексперименти [40, 41]. Статистическите анализи (вижте добавката) бяха извършени с помощта на двустранни t-тестове на Student, еднопосочни ANOVA или двупосочни ANOVA с t-тестове, коригирани от Sidak. Използвани са ANOVA със смесен модел, когато една променлива е повтаряща се мярка. Изисква се стойност от 0,05 за значимост.

РЕЗУЛТАТИ

Младите животни се показват успешнопаметкакто за обучение, така и за актуализиране на информация в OUL

Първо имахме за цел да валидираме задачата OUL като способна да оценявапаметактуализиране при млади мишки (фиг. 1а). След привикване, мишките първо бяха обучени да научат местоположенията на два идентични обекта в познат контекст (обучителна сесия, Ден 1). На следващия ден, по време на сесията за актуализиране (Ден 2), мишките бяха разделени на две групи. Групата без актуализация беше повторно изложена на двете познати обектни местоположения (A1 и A2). Групата за актуализиране беше изложена на едно познато местоположение на обект (A1) и един обект беше преместен на ново местоположение (A3). На всички групи беше дадена тестова сесия (на ден 3), за да се оцени паметта на животните както за първоначалните местоположения на обекти, така и за актуализираното местоположение. Потвърждаваме, че мишките са били изложени на четири идентични обекта: три на изложени преди това места (A1, A2 и A3) и един на ново място (A4).паметза първоначалното обучение беше оценено чрез сравняване на изследването на местоположението на новия обект (A4) с изследването на местоположението на обекта на обучение (A1 и A2).паметза актуализираната информация беше оценена чрез сравняване на изследването на местоположението на новия обект (A4) с изследването на местоположението на „актуализирания“ обект (A3). Тъй като мишките предпочитат новостите, паметта или за първоначалната тренировъчна сесия, или за актуализираната информация се демонстрира чрез засилено изследване на обекта в новото местоположение (A4) в сравнение с всеки от другите три обекта (обозначено с по-висок резултат на индекса на дискриминация ( DI), вижте методите).

По време на обучението мишките и в двете групи показаха сходни нива на изследване на обекти A1 и A2, което доведе до индекс на дискриминация (DI) близо до нула и за двете групи (фиг. 1bi; двустранен t-тест на Student: t(17) {{ 6}}.086, p=0.40). Общите нива на изследване също бяха сходни между групите без актуализация и актуализация по време на обучението (фиг. 1bii; двустранен t-тест на Стюдънт: t(17)=0.035, p=0.97, n=10,9).

За да потвърдите, че първоначалното местоположение на обектапаметбеше успешно придобит, след това оценихме производителността по време на сесията за актуализиране (фиг. 1c). Мишките в групата без актуализация показаха еднакво предпочитание към повторно експонираните места A1 и A2, което доведе до DI близо до нула (фиг. 1ci). Мишките в групата с актуализация, от друга страна, преференциално изследваха преместения обект A3 в сравнение с неподвижния обект A1 и показаха значително по-висок DI в сравнение с групата без актуализация (фиг. 1ci, двустранен t-тест на Student: t( 17)=3.57, p=0.002). Общото проучване също беше значително по-високо в групата за актуализация в сравнение с групата без актуализация по време на сесията за актуализация (фиг. 1cii; двустранен t-тест на Стюдънт: t(17)=3.39, p {{22} }.004), което предполага, че мишките прекарват повече време в изследване на обектите, когато е въведено ново местоположение. Заедно тези резултати потвърждават, че първоначалните местоположения на обектите са били научени при млади мишки, изложени на 10-минутна тренировъчна сесия, в съответствие с предишни доклади [41, 42].

За да се определи дали оригиналътпаметбеше модифициран, за да включва актуализираното местоположение на обекта (A3), на мишките беше дадена тестова сесия, в която беше тествано всяко познато местоположение (A1, A2 и A3)срещу местоположение на нов обект (A4) (фиг. 1d). Суровият процент време за изследване за всеки от четирите обекта по време на тестовата сесия е показан на допълнителна фигура 5A. И двете групи се показаха непокътнатипаметза оригиналната информация, тъй като животните с актуализация и без актуализация по подобен начин предпочетоха новото местоположение A4 пред двете оригинални местоположения A1 (фиг. 1di; двустранен t-тест на Student: t(17)=0.31, p { {8}}.76) и A2 (фиг. 1dii; двустранен t-тест на Student: t(17)=1.66, p=0.12). Това потвърждава, че след актуализиране оригиналната информация се запазва. За да проверим дали актуализираната информация е научена успешно, ние също сравнихме изследването на новото местоположение A4 с актуализираното местоположение A3 по време на тестовата сесия. Мишките в групата без актуализация показват еднакво предпочитание към обекти A3 и A4, което води до DI, който не се различава значително от нула (фиг. 1diii; t-тест за една проба в сравнение с 0: t(9)=1.55, p {{30}}.156). Мишките, получили актуализацията, от друга страна, предпочитат да изследват новото местоположение A4 пред актуализираното местоположение A3 (фиг. 1diii, t-тест за една проба в сравнение с 0: t(8)=3.42, p { {41}}.009; двустранен t-тест на Student, сравняващ актуализация с липса на актуализация: t(17)=2.92, p=0.0096), което показва, че те си спомнят актуализираното местоположение. Не са наблюдавани разлики в общото изследване по време на тестовата сесия между групите (фиг. 1div; двустранен t-тест на Student: t(17)=1.27, p=0.22). Заедно тези резултати потвърждават, че младите животни проявяват поведение на предпочитания, съответстващо на успешното припомняне както на оригиналната информация, така и на актуализираната информация при теста.

Фиг. 1 Младите мишки се представят успешнопаметактуализиране в задачата OUL. експериментален дизайн. b Поведение на тренировъчна сесия. Мишките показват нисък DI, което показва, че няма предпочитания към обект A1 или A2 (вляво) и имат подобни нива на цялостно изследване на обект (вдясно). c Актуализиране на поведението на сесията. (i) Мишки в състояние на актуализация предпочитат новото местоположение A3 пред познатото местоположение A1, докато мишките без актуализация показват подобно изследване на познатите местоположения A1 и A2, с DI близо до нула. (ii) Актуализираните мишки показват значително по-пълно изследване на обекти от мишките без актуализиране. d Поведение по време на тестовата сесия. (i) Мишките както в групата за актуализация, така и без актуализация показват непокътната памет за местоположението на оригиналния обект за обучение A1. (ii) И двете групи също показватпаметза първоначално място за обучение A2. (iii) Само групата Update показва предпочитание за новото местоположение A4 пред актуализираното местоположение A3; Мишките без актуализация предпочитат еднакво обекти A3 и A4. (iv) Мишките показват подобни нива на общо изследване на обекта по време на тестовата сесия. Данните са представени като средна стойност ± SEM. **p <>

Инхибирането на хипокампалния протеинов синтез след актуализация нарушава както актуализираната информация, така и оригиналапаметСлед това тествахме дали актуализираната информация, получена в OUL задачата, променя оригиналапаметили създава ново, независимо сдружение. За да бъде OUL задачата полезен модел за актуализиране на паметта, оригиналната памет трябва да бъде извлечена и променена, за да включи новата информация за местоположението на обекта, представена по време на актуализацията. За да проверим това, използвахме два допълващи се метода, за да проверим дали оригиналътпамете ангажиран от сесията за актуализиране на OUL: инфузии на анизомицин и анализ на catFISH.

Първо тествахме дали анизомицинът, приложен след сесията за актуализиране, ще повлияепаметза оригиналната информация за обучение. Многобройни проучвания показват, че инфузията след извличане на инхибитора на протеиновия синтез анизомицин (ANI) може да блокира реконсолидацията при определени условия [43, 44] поне временно [вижте 45]. Вероятно оригиналътпаметстава лабилен от новата информация, представена по време на извличането, но не успява да се рестабилизира правилно в отсъствието на de novo протеинов синтез, което води до прекъсване на оригиналната памет [6–9]. Когато не е представена нова информация по време на опита за възстановяване, от друга страна, инфузиите на ANI нямат ефект, тъй като е необходима нова информация за започване на реконсолидация [6].

За да се определи дали актуализираната информация в задачата OUL ангажира оригиналапамет, вляхме анизомицин веднага след сесията за актуализиране и оценихме дали това отслабва първоначалната асоциация (фиг. 2а). Ние вляхме ANI директно в дорзалния хипокампус (DH) след сесията за актуализиране (фиг. 2b, индивидуални разположения на канюла, показани на допълнителна фигура 1A), тъй като спомените за местоположение на пространствени обекти са особено чувствителни към манипулации в този регион [40, 46, 47 ] и това ще ни позволи да локализирамепаметактуализиране и избягване на нецелеви ефекти от инхибирането на глобалния протеинов синтез. Мишките показаха подобно изследване на обекти A1 и A2 при обучение (двупосочен ANOVA, без значими основни ефекти или актуализиране х лекарствено взаимодействие) и имаха подобни нива на общо изследване (двупосочен ANOVA, без значими основни ефекти или актуализиране х лекарствено взаимодействие) (Допълнителна фигура 1B, C). По време на сесията за актуализиране мишките в състояние на актуализиране показаха значително предпочитание към движещия се обект, а мишките в условието без актуализиране продължиха да показват подобно изследване на обектите и на двете познати места (фиг. 2ci; двупосочна ANOVA, значителна основна ефект на актуализация (F(1,29) {{10}}.31, p < 0,0001),="" но="" без="" значим="" ефект="" на="" лекарството="" или="" значимо="" взаимодействие,="" n="6,6,12,9" )).="" не="" са="" наблюдавани="" групови="" разлики="" между="" животни,="" предназначени="" да="" получат="" анизомицин="" или="" носител="" и="" не="" е="" наблюдавана="" разлика="" в="" цялостното="" изследване="" на="" обекта="" по="" време="" на="" актуализацията="" (фиг.="" 2cii;="" двупосочна="" anova,="" без="" значими="" основни="" ефекти="" или="" взаимодействие).="" това="" предполага,="" че="" преди="" инфузия="" на="" анизомицин,="">

Фиг. 2 Нарушаване на протеиновия синтез следпаметактуализирането вреди както на оригиналапамети актуализираната информация при млади мишки. експериментален дизайн. b Представително поставяне на канюла, насочена към зона CA1 на дорзалния хипокампус. c Актуализиране на поведението на сесията. (i) И двете групи мишки в състояние на актуализация предпочитат новото местоположение A3 пред познатото местоположение A1, докато мишките без актуализация показват DI близо до нула, което показва липса на предпочитание. (ii) Мишките показват подобно общо изследване в групите. d Поведение по време на тестовата сесия. (i) За оригиналния обект на обучение A1, мишките в състояние без актуализация показват непокътната памет, независимо от лечението с лекарства. За състоянието на актуализиране, мишките, третирани с анизомицин, показват значително намален DI за A1 в сравнение с контролите на носителя, което показва, че анизомицинът е нарушенпаметза оригиналната информация за обучение в Актуализиране на животни. (ii) За първоначалния обект на обучение А2 не се наблюдава значим ефект на анизомицин нито при животни без актуализация, нито при животни с актуализация. (iii) За актуализираното местоположение A3 животните без актуализация показват нисък DI в сравнение с обект A4, независимо от инфузията на лекарството. Актуализираните животни, на които е даден анизомицин, показват значително по-нисък DI от контролите на носителя, което показва, че анизомицинът е влошил паметта за актуализираната информация. iv) При теста не са наблюдавани значителни разлики в общото изследване. Данните са представени като средна стойност ± SEM. **p < 0.01,="" ***p="">< 0.001,="" ****p="">< 0.0001.="" veh,="" превозно="" средство;="" ani,="">