Времева издръжливост на предизвиканите от упражнения ползи върху зависимата от хипокампуса памет и синаптичната пластичност при женски мишки, част 2

2.5. Подготовка на хипокампален срез in vitro

Малко след придобиването на OLM, мишките бяха анестезирани с изофлуран, обезглавени и мозъците бяха бързо отстранени и потопени в леденостудена, наситена с кислород среда за дисекция, съдържаща (в mM): 124 NaCl, 3 KCl, 1,25 KH 2 PO 4, 5 MgSO 4, 0 CaCl2, 26NaHCO3 и 10 глюкоза.

Всички знаем, че глюкозата е основният източник на енергия за тялото, но знаете ли, че тя помага за подобряване на паметта?

Глюкозата е чудесна за мозъчната функция, тъй като глюкозата е основното гориво за мозъка. Нашите мозъци се нуждаят от постоянно снабдяване с енергия, за да изпълняват различни сложни задачи като мислене, познание и памет. С нарастването на ежедневните ни дейности енергийните нужди на мозъка също се увеличават, така че трябва да консумираме достатъчно глюкоза, за да поддържаме мозъка да функционира.

Освен това проучванията показват, че глюкозата може да подобри паметта на мозъка. Когато изпълнява задачи с паметта, мозъкът се нуждае от големи количества глюкоза, за да поддържа комуникацията и предаването на информация между голям брой неврони. Ако доставката на глюкоза е недостатъчна, паметта на мозъка ще бъде засегната. Следователно получаването на достатъчно глюкоза е един от ключовете за поддържане на здрава мозъчна функция.

Има много източници на глюкоза, като зърнени храни, плодове, зеленчуци и висококачествени въглехидрати. Трябва само да консумираме разумно тези храни в ежедневната си диета, за да получим достатъчно глюкоза, като по този начин насърчаваме здравословното развитие на мозъка.

Накратко, глюкозата е един от важните фактори за поддържане здравето на мозъка и може да ни помогне по-добре да записваме и извикваме информация. Следователно правилното хранене и приемът на достатъчно глюкоза е не само полезно за тялото, но и изключително важно за мозъка. Вижда се, че трябва да подобрим паметта си. Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola може също да регулира баланса на невротрансмитерите, като например повишаване на нивата на ацетилхолин и растежни фактори. Тези вещества са много важни за паметта и ученето. Освен това месото може също така да подобри притока на кръв и да насърчи доставката на кислород, което може да гарантира, че мозъкът получава достатъчно хранителни вещества и енергия, като по този начин подобрява мозъчната жизненост и издръжливост.

Щракнете върху познайте начините за подобряване на мозъчната функция

Коронални хипокампални срезове (340 μm) (n=11 (0–0–0), 6 (14–0–{ {12}}), 10 (14–7–0), 8 (14–7–2) среза от 6, 3, 5 и 5 мишки) бяха приготвени с помощта на Leicavibrating тъканен слайсер (Модел: VT1000S) преди да бъдат прехвърлени в интерфейсен запис, съдържащ предварително загрята изкуствена цереброспинална течност (CSF) със следния състав (inmM): 124 NaCl, 3 KCl, 1,25, KH 2 PO 4, 1,5 MgSO 4, 2,5 CaCl 2, 26 NaHCO 3 и 10 глюкоза и поддържан при 31 ± 10C. Срезовете бяха непрекъснато перфузирани с този разтвор със скорост 1,75–2 ml/min, докато повърхността на срезовете беше изложена на топъл, овлажнен 95% O2 / 5% CO2. Записите започват след най-малко 2 часа инкубация.

Полеви възбудителни постсинаптични потенциали (fEPSPs) бяха записани от апикалните дендрити на CA1b stratumradiatum с помощта на единична стъклена пипета, напълнена с 2 M NaCl (2–3 MΩ) в отговор на ортодромна стимулация (усукана нихромова жица, 65 μm диаметър) на Schaffercollateral-comissural проекции в CA1c stratum radiatum. Импулсите се прилагат при 0.05 Hz, като се използва ток, който предизвиква 50% максимален отговор без пикове. След установяване на 10–20-минутна стабилна изходна линия, дългосрочното потенциране (LTP) беше индуцирано чрез доставяне на единичен епизод от 5 „тета“ импулса, всеки импулс, състоящ се от четири импулса при 100 Hz и самите импулси, разделени от 200 ms ( т.е. стимулация на тета взрив или TBS). Интензитетът на стимулация не е повишен по време на TBS.

Цифрите са представени като средно ± SEM. Наклонът на fEPSP беше измерен при 10–90% спад на наклона и данните в цифрите за LTP бяха нормализирани към последните 20 минути от изходното ниво. Електрофизиологичните мерки бяха анализирани с помощта на еднопосочен ANOVA, освен ако не е посочено друго в текста и нивото на значимост беше зададено на p По-малко или равно на 0,05.

2.6. RT-qPCR

Дорзалната тъкан на хипокампуса се съхранява замразена при -80 градуса до обработката. РНК се изолира с помощта на RNeasy Mini Kits (Qiagen) съгласно инструкциите на производителя и общата РНК (50 ng) се транскрибира обратно. Синтезът на cDNA беше извършен с помощта на комплект за обратна транскрипция на cDNA с голям капацитет (Roche AppliedScience). Праймерите са проектирани с помощта на Roche Universal Probe Library; всички праймери са получени от IDT и сонди от Roche Universal Probe Library и са използвани за мултиплексиране в Roche Light-Cycle 480 II Machine (Roche).

За bdnf екзон VI транскрипт и Hprt, ние проектирахме PrimeTime qPCR анализ (IDT), тъй като не беше наличен анализ на Universal Probe Library. Използвани са следните праймери: bdnf екзон I: преден праймер (5′–3′): GCATCTGTTGGGGAGACAAG, обратен праймер (5′–3′): TCACCTGGTG-GAACATTGTG, сонда 56, bdnfexon IV: преден праймер (5′–3′) : GCTGCCTTGATGTTTACTTTGA, обратен праймер (5′–3′): AAGGATGGT-CATCACTCTTCTCA, сонда 31, bdnf екзон VI: прав праймер (5′–3′): CTGGGAGGCTTTGATGAGAC, обратен праймер (5′–3′): GCCTTCATG-CAACCGAAGTA, сонда: / 56-FAM/AGA CAG/Zen/AAGCGTGA-CAACAAT/3IABkFQ/; bdnf екзон IX: прав праймер (5′–3′): GCCTTTGGAGCCTCCTCTAC, обратен праймер (5′–3′): AAGGATGGTCATCACTCTTCTCA, сонда 31. Всички целеви сонди бяха конюгирани към багрилото FAM.

Всички стойности бяха нормализирани към Hprt експресия, която използваше следните праймери: преден праймер (5′–3′): TGCTCGAGATGTCATGAAGG, обратен праймер (5′–3′): CTTTTATGTCCCCCGTT-GAC, сонда: /5HEX/AT CAC ATT G/Zen /T GGC CCT CTGT/3IABkFQ/. Нормализирането на стойностите се коригира към израза Hprt. Данните и статистическият анализ се извършват с помощта на собствени алгоритми на Roche и софтуер REST 2009, базиран на метода Plaffl (Pfaffl, 2001; Pfaffl et al., 2002).

2.7. Статистически анализ

Размерите на извадката в това проучване са подобни на тези, които обикновено се използват в областта, включително тези, докладвани в предишни публикации (напр. Butler et al., 2019; Keizer et al., 2021; Kwapis et al., 2018, 2020 ; López et al., 2019; Vogel-Ciernia et al., 2013), въпреки че не са използвани статистически методи за предварително определяне на размера на извадката. Статистическите анализи бяха извършени с помощта на еднопосочен ANOVA (фигури 1, 2D, 3B, 4, S1C–F, S2 C–F) или двупосочен ANOVA (фигури 2A–C, S1A–B, S2 A–B) последвано от коригирани по Тюки t-тестове за сравняване на отделни групи. Обикновено планирани сравнения за оценка на резултатите от индекса на дискриминация (DI) бяха проведени в рамките на групата, за да се сравни обучение и тест DI с помощта на t-теста на Student (фиг. 1D). Двупосочната ANOVA имаше фактори за фаза на еструс и състояние на упражнение (фиг. 2A–B), фаза на еструс и ден (фиг. 2C) или състояние и ден на упражнение (фиг. S1 A–B, S2 A–B). Всички статистики бяха извършени със софтуера GraphPad Prism 8. Основните ефекти и взаимодействия за всички ANOVA са описани в текста. Всички анализи бяха двустранни и изискваха стойност от 0,05 за значимост. Лентите за грешки във всички фигури представляват SEM.

3. Резултати
3.1. Упражнението дава възможност за формиране на дългосрочна памет при подпрагови условия на придобиване при женски мишки

По-рано демонстрирахме, че 14d упражнения при мъжки мишки улеснява ученето при подпрагови условия на придобиване на задачата OLM, които премахват след 7d забавяне на заседналото (Butler et al., 2019). Освен това, подпраг 2d на реактивиращи упражнения след този период на забавяне на заседналия живот може да активира отново първоначалните ползи от 14d упражнения, за да предизвика ползите върху когнитивните способности. На молекулярно ниво индуцираният от упражнения хипокампален BDNF също намалява значително от 7 до 14 дни след тренировка и може да бъде улеснен отново с последващ 2d мач на бягане с колело (Berchtold et al., 2005, Berchtold et al., 2010). Колективно, парадигмата на упражненията, състояща се от 14d първоначално упражнение, 7d забавяне на заседналото и 2d повторно активиращо упражнение, изглежда улавя времевата динамика на ползите, предизвикани от упражненията при мъжете.

Това означава, че първоначалното упражнение включва когнитивни ползи, които, въпреки че стават пасивни, когато упражнението спре, могат да бъдат активирани отново чрез последващо упражнение на ниско ниво. Следователно, ние проучваме дали подобни параметри на упражнения също ангажират и поддържат когнитивните ползи от упражненията при жените. Проведохме женски мишки през различни режими на упражнения, които се състоеха от първоначално упражнение (14d или 0d), последвано от забавяне на заседналото (7d или 0d) и реактивиращо упражнение (2d или 0d ) преди придобиването и тестването на OLM (фиг. 1A).

За да изследват благоприятните ефекти от упражненията върху производителността на паметта, мишките получиха 3-минутна сесия за придобиване на подпрагова стойност, по време на която бяха научени различните местоположения (A1 и A2) на два идентични обекта. При мъжки мишки тази продължителност на обучение е демонстрирана като подпрагова стойност за кодиране при заседнали животни (Butler et al., 2019; Intlekofer et al., 2013; Malvaez et al., 2013; McQuown et al., 2011). В деня на теста един от обектите в оригиналните местоположения беше преместен на ново място (A3) и времето, прекарано в изследване на всяко местоположение на обект, беше изследвано. Като се има предвид, че мишките проявяват вродено предпочитание към новост, дългосрочното OLM се доказва чрез по-голямо изследване на местоположението на новия обект в сравнение с обекта във фиксираното местоположение.

Параметрите на упражненията повлияха на производителността на паметта в деня на теста (фиг. 1D; еднопосочен ANOVA, група F (3,27)=7.66, p=0.{{10}} 007), където 14 дни първоначално упражнение (14–0–0) доведоха до стабилна дългосрочна памет в сравнение с контролната група със заседнал начин на живот ({{ 22}}–0–0) (Фиг.1D Post hoc тест на Tukey, p=0.003). 7--дневно забавяне на заседналия начин на живот доведе до намалена производителност по отношение на групата с първоначални упражнения 14–0–0 (фиг. 1D Post hoc тест на Tukey, p =0.007) и незначителна разлика спрямо контролата (0–0–0) (Фиг. 1D Post hoctest на Tukey, p=0.985).

За да се проучи дали ползите от първоначалното упражнение се запазват през цялото забавяне на заседналия живот, група животни бяха подложени на 2d реактивиращи упражнения преди придобиване на OLM след забавяне на заседнал начин (14–7–2). Мишките в кохортата с активиращи упражнения (14–7–2) показват значително по-високи DI резултати в сравнение с двете заседнали контроли (0–0–0) (Фиг. 1D Post hoc тест на Tukey, p=0.019) и кохорти със забавяне на заседналото (14–7–0) (Фиг. 1D Post hoc тест на Tukey, p=0.043).

Вътрешногруповите сравнения (фиг. 1D, значимост, обозначена с # символ в рамките на ленти) на DI резултатите от деня на придобиване в сравнение с деня на теста разкриват по-високи DI резултати по време на теста в сравнение с обучението само за 14–0–{{4} } (t (12)=8.449, p=0.00{{20}}1) и 14–7–2 групи (t (14)= 4.991, p=0.0002), но не 0–{{55 }}–0 (t (14)=1.871, p=0.082) или 14–7–0 групи (t(14 ) {{30}}.844, p=0.086), допълнително потвърждавайки успешното дългосрочно формиране на OLM само в първоначалното упражнение (14–0–0) и повторно активиращо упражнение (14–7 –2) кохорти. Резултатите от теста не бяха повлияни от разликите във времето за изследване на обекта в деня на теста (фиг. 1E; еднопосочна ANOVA: F (3,27)=2.264, p=0.1038). Важно е, че всяка група за упражнения привикна към експерименталния контекст, измерено чрез значително намаляване на изминатото разстояние и средната скорост в сесиите за привикване (допълнителна фигура S1 A–B; пост-хокстният ден на привикване на Tukey 1 срещу 6, p < 0,05 за 0–0–0 , 14–7–0 и 14–7–2 групи; p=0.07 за 14–0–0 група).

По време на сесията за придобиване, мишките във всички групи показаха относително ниски и подобни резултати на индекса на дискриминация (DI), което показва липса на предпочитание към който и да е от възраженията в деня на обучение в места A1 и A2 (Фиг. 1B; еднопосочна ANOVA, DI: Група F ( 3,27) =2.604, p=0.0724). Цялостното изследване на обекти също беше сходно между групите (Фиг. 1C; еднопосочна ANOVA, DI: Група F (3,27)=1.243, p=0.3137), което показва, че предпочитанието на обекта или разликите в изследването не допринасят за наблюдаваните разлики в представянето на теста. Заедно тези данни показват, че 14d от първоначалното упражнение подобрява формирането на паметта за обектно местоположение при условия на подпрагово придобиване при женски мишки. Този ефект се поддържа през целия период на забавяне на заседналия начин на живот и ползите могат да бъдат възобновени с 2 активиращи упражнения.

3.2. Естралната фаза засяга доброволната активност на движение на колелата, но не и ефективността на OLM

Еструсният цикъл на женските гризачи обикновено обхваща 4–5 дни, през които репродуктивните хормони естествено варират (Becker et al., 2017; Becker & Koob, 2016). Наистина, активността на въртене варира през целия цикъл на еструса, което предполага ролята на циркулиращите полови хормони в модулирането на физическата активност на женските гризачи (Novak et al., 2012; Sherwin, 1998). По този начин, ние сравняваме разстоянието на бягане през различни фази на естралния цикъл, за да оценим ролята на естралния цикъл върху поведението на движение на колелото.

По отношение на ученето и паметта, докато някои проучвания не съобщават за ефект на естралната фаза върху поведенческото изпълнение на задачите за пространствена памет (Berry et al., 1997; Ter Horst et al., 2013; Keizer et al., 2017), други предполагат друго (Cordeira et al. al., 2018; Hokenson et al., 2021; Milad et al., 2009; Pompili et al., 2010; Tuscher et al., 2015; Warren & Juraska, 1997; Trask et al., 2020), включително подобрена производителност на задачата OLM по време на проеструс и фаза на еструс (Frick & Berger-Sweeney, 2001; Frye et al., 2007; Paris & Frye, 2008; Pompili et al., 2010).

Следователно, ние също сравняваме ефективността на OLM между етапите на еструса по време на придобиване и дните на тестване, за да идентифицираме всякакви ефекти от цикъла на еструс върху ефективността на OLM в рамките на групата. Поради ниския размер на извадката мишките във фазите на проеструс и еструс бяха групирани, а мишките в метеструс и диеструс бяха групирани поставени в друга група при анализа на еструс при придобиване и извличане. При анализ на разстоянието за бягане ежедневното бягане беше изобразено на графика със свити фази на еструса поради малкия размер на извадката и анализирано с отделяне на всички фази при оценка на средното разстояние за бягане през началния 14-дневен период.

Ефект от еструса върху разстоянието на бягане не се наблюдава при оценките на ежедневното бягане (фиг. 2A; двупосочна ANOVA, фаза F (1,63)=0.10, p=0.748; фаза × Ден F (13 424) =0.66, p=0.798), но се наблюдава ефект на фазата на еструса, когато фазите на еструса бяха разделени и беше оценено средното разстояние на бягане (фиг. 2B; еднопосочно ANOVA, Фаза F(3,511)=2.88, p=0.035), където женските в еструс тичат значително повече от женските в диеструса (фиг. Post hoc тест на Tukey, p=0 .034), но не и фази на проеструс (p=0.133) или метеструс (p=0.949).

Еструсна фаза при обучение (фиг. 2C; двупосочна ANOVA, фаза F (1,23)=0.11, p=0.738; фаза × група упражнения F (3,23) {{10 }}.70, p=0.559) или тестов ден (фиг. 2D; двупосочна ANOVA, фаза F (1,23)=1.79, p=0.193 ; Фаза × Упражнение Група F(3,23)=0.20, p=0.894) не повлия на представянето. Заедно нашите данни показват, че в съответствие с други доклади за еструс и разстояние на бягане, мишките в еструс водят до по-голямо общо разстояние на бягане.

3.3. Подсиленият с упражнения хипокампален LTP се поддържа по време на неактивност

Както е показано по-горе, нашите парадигми за упражнения улесняват дългосрочното OLM след 14d упражнения и 2d реактивиращи упражнения. Следователно, ние попитахме дали синаптичната пластичност на хипокампа също е била подобрена след улеснено от упражнения обучение при същите тези животни (фиг.1A). Остри хипокампални срезове бяха събрани и обработени за измерване на полеви възбудителни постсинаптични потенциали (fEPSP) записи от stratum radiatum на CA1b в отговор на стимулация на Schaffer обезпечение-комиссурални проекции в CA1c stratumradiatum.

За да изследваме промените в синаптичната пластичност след обучението, ние приложихме единична поредица от 5 тета-взривна стимулация (TBS), за да индуцираме дългосрочно потенциране (LTP) в срезове, събрани по време на прозореца за консолидиране на паметта, 1 час след придобиването на OLM. По-рано е докладвано, че тази BDNF-зависима форма на стимулация индуцира стабилно потенциране при мишки (Acharya et al., 2019; Keizer et al., 2021; Kramár et al., 2004; Kwapis et al., 2018; Vogel-Ciernia et al., 2013; White и др., 2016). Двадесет минути след TBS, наклонът на fEPSP започва да се стабилизира, когато LTP навлиза във фазата на консолидация, по време на която настъпват динамични синаптични събития за поддържане на дългосрочна синаптична сила (G. Lynch, 1998).

В срезове, приготвени от всички мишки, TBS произвежда незабавно силно потенциране, което се разпада и след това се стабилизира през следващите 20 минути (фиг. 3А). Стабилен LTP, измерен 50–60 минути след TBS, се наблюдава при условия на тренировка (фиг. 3B; еднопосочен ANOVA F (3,31) =9.32, p=0.0002), където всички групи, които са били подложени на упражнения, показват увеличение на средното потенцииране спрямо заседналия контрол (14–0–0: p=0.003, 14–7–0: p {{21} }.0002, 14–7–2: p=0.033), което показва подобрена синаптична пластичност. За да проверим дали това синаптично укрепване се дължи на промени в изходната невронна функция в рамките на хипокампуса, ние генерирахме входно/изходни криви и измерихме промените в улесняването на сдвоените импулси.

Няма значителна разлика между групите в наклона на кривите за fEPSP наклонени реакции спрямо величината на влакното залпове (Фиг. 3C; еднопосочен ANOVA F (3,31)=0.35, p= 0. 79) или улесняване на сдвоен импулс (Фиг. 3D; двупосочна ANOVA, група: F (3,31)=1.49, p =0.24, взаимодействие: F (6,62) 1.70, p=0.13). Заедно тези данни предполагат, че първоначалният период на упражнение подобрява синаптичната пластичност на хипокампа, която продължава дори след прекратяване на упражнението и след реактивираща тренировъчна сесия, без да променя изходните невронни функции. Струва си да се отбележи, че това дълготрайно подобрение на LTP на хипокампа е несъвместимо с намаленото представяне на OLM, наблюдавано след забавянето на заседналия живот, което разглеждаме в дискусията.

For more information:1950477648nn@gmail.com