Реактивація опосередкованих гіпокампом спогадів під час повторної консолідації, щоб позбутися страху. Частина 2

Потім ми оцінили довгострокові наслідки наших маніпуляцій. Наведені вище знахідки були повторені з подібним експериментальним планом.

Можливо, існує тісний зв’язок між довгостроковими ефектами та пам’яттю. З одного боку, довгострокові наслідки можуть сильно вплинути на пам’ять, а з іншого боку, пам’ять може впливати на наші довгострокові наслідки.

Перш за все, довготривалий вплив на пам'ять в основному відображається в двох аспектах: один - це вплив на фізіологічні функції людини, а інший - вплив на психологічний стан людини.

Довгострокові наслідки можуть вплинути на нашу фізіологію, наприклад, у таких сферах, як дієта, сон і фізичні вправи. Якщо ми живемо в нездоровому середовищі протягом тривалого часу, наприклад, незбалансоване харчування, погана якість сну, тривалий брак фізичних вправ тощо, ці довгострокові несприятливі наслідки залишать певну пам’ять у нашому тілі, тим самим впливаючи на наш мозок. активність і пам'ять.

У той же час довгострокові наслідки також впливатимуть на наш психічний стан, наприклад, надмірна напруга, тривога та стрес, які зашкодять нашій пам’яті.

Довгостроковий вплив пам'яті також дуже важливий. Гарна пам’ять може дати нам більшу ясність, незалежність і впевненість, даючи нам більший контроль над власним життям і довгостроковими наслідками. Це може допомогти нам краще налаштувати свій стан, тим самим зменшуючи стрес, тривогу та інші несприятливі фактори, покращуючи нашу здатність протистояти розчаруванню та підвищуючи нашу здатність адаптуватися.

Тому ми повинні звертати увагу на вплив довгострокових впливів на нас у повсякденному житті, звертати увагу на здоров’я та хороший психічний стан, а також розвивати здорові звички життя та хорошу здатність до адаптації, щоб повноцінно розвивати нашу пам’ять і краще справлятися з довгострокові ефекти, досягти власного значного зростання. Видно, що нам потрібно покращити пам’ять, і Cistanche deserticola може значно покращити пам’ять, оскільки Cistanche deserticola також може регулювати баланс нейромедіаторів, наприклад підвищувати рівень ацетилхоліну та факторів росту. Ці речовини дуже важливі для пам'яті та навчання. Крім того, Cistanche deserticola може також покращити кровообіг і сприяти доставці кисню, що може гарантувати, що мозок отримує достатню кількість поживних речовин і енергії, тим самим покращуючи життєздатність і витривалість мозку.

Клацніть «Знай, як покращити роботу мозку».

Однак замість того, щоб проводити мишам тест на відновлення після негайного шоку, ми залишили мишей у їхній домашній клітці протягом 2 тижнів після вимирання, а потім дали їм тест на спонтанне відновлення від страху (рис. 1n).

Через двадцять чотири години після кондиціонування страху (рис. 1o), під час відкликання, як позитивні, так і нейтральні групи ChR2 завмерли менше в останній половині сеансу порівняно з контрольною групою eYFP (рис. 1p). Ми не бачили групових відмінностей під час вимирання (рис. 1q і додаткова рис. 1c).

Відповідно до ефектів, які спостерігалися під час відкликання, тест спонтанного відновлення показав, що миші як з позитивним, так і з нейтральним ChR2 замерзали менше порівняно з контрольною групою eYFP і порівняно з групою з негативним Chr2, демонструючи, що наші маніпуляції спричинили стійкий вплив на процеси відновлення пам’яті страху, очевидні через два тижні після вимирання (рис. 1р, с).

Важливо те, що ми показали, що зменшення заморожування, яке спостерігається після мічення та стимулювання позитивної пам’яті, не можна віднести лише до ін’єкції вірусу чи лише світлової стимуляції. Зокрема, ми виявили, що реактивація міченої позитивної пам’яті (експозиція самки) (додаткова рис. 3a), після того як миші були FC, щоб продемонструвати посилене заморожування після шоку (додаткова рис. 3b, c), призвела до меншого замерзання лише у мишей ChR2, які отримували лазерну стимуляцію .

Це було порівняно з мишами ChR2, які не отримували стимуляцію, мишами eYFP, які отримували стимуляцію, і групою без вірусів/без лазера. Це було правдою під час відкликання (додатковий рис. 3d), у перший день згасання та протягом перших 3 хвилин зникнення (додатковий рис. 3e, f). Як і очікувалося, ми не помітили групових відмінностей під час негайного шоку (Додатковий рис. 3g), але спостерігали значне зменшення замерзання в групі ChR2-Laser On порівняно з усіма іншими групами під час відновлення (Додатковий рис. 3h, I).

Крім того, цей ефект був присутній лише тоді, коли миші отримували штучну реактивацію міченої пам'яті в контексті FC (додаткова рис. 4a). Далі ми позначили позитивну пам’ять (експозиція самки), а потім FC мишей, які продемонстрували заморожування після шоку (додаткова рис. 4b).

Коли ця пам'ять була повторно активована в новому контексті, і мишей повернули до контексту кондиціонування через 24 години, заморожування не зменшилося в групі ChR2 під час відкликання (додаткова рис. 4c).

Заморожування залишалося подібним до контролю eYFP під час вимирання та відновлення (додатковий рис. 4d, e). Ці результати свідчать про те, що наша маніпуляція відбувається через повторну консолідацію, оскільки це характерно для того, коли миші відчувають природне спогад про страх, який у цьому випадку викликаний впливом контексту кондиціонування.

Валентність має значення: штучної реактивації нейтрального досвіду домашньої клітки під час повторної консолідації недостатньо, щоб порушити пам’ять про страх

Наведені вище результати показують, що втручання в гіпокамп, яке є результатом реактивації позитивних або нейтральних інграм, є більш ефективним для зменшення умовного страху, ніж інграми, пов’язані з негативним досвідом.

Щоб додатково оцінити важливість валентності, по-перше, ми перевірили, чи справді новий досвід чистої клітки був «нейтральним», а не позитивним чи негативним, враховуючи, що нові стимули можуть залучати складний набір підходів і уникати дофамінергічних шляхів, пов’язаних із помітністю, винагородою та неофобією48. –52. Тому для нейтрального компонента наступного експерименту ми використали домашню клітку38, де мишей не турбували.

По-друге, ми запитали, чи був окремий позитивний досвід, який не передбачав впливу жінок, достатній для зменшення страху. Отже, ми використали гострий вплив кокаїну53 як наш наступний позитивний досвід. Нарешті, ми запитали, чи неможливість зменшити завмирання шляхом стимуляції негативної енграми під час пригадування пам’яті страху є результатом накладання цих спогадів.

Щоб перевірити це, ми позначили клітини dDG, активні, коли миші були FC у контексті C, як наш наступний негативний досвід, оскільки ця інтерференграма теоретично складатиметься з тих самих клітин, що й пам’ять про страх, отримана в контексті A завдяки узагальненню. Щоб відповісти на ці запитання, ми знову відкрив вікно тегів з DOX і позначив позитивну, нейтральну або негативну пам’ять у dDG (рис. 2a).

Миші, віднесені до негативних груп, спочатку отримували FC у контексті C, демонструючи значне заморожування після шоку (рис. 2b). Наступного дня вони були FC, як і раніше, у контексті A. Миші FC попереднього дня показали більш високе замерзання, ніж інші групи до та після шоку (рис. 2c). Під час відкликання миші з негативним ChR2 продовжували демонструвати більше замерзання порівняно з іншими групами ChR2 (рис. 2d), що спостерігалося протягом усього сеансу.

Однак у жодній із груп ChR2- не спостерігалося зменшення зависання в реальному часі порівняно з аналогами eYFP у будь-якій частині сеансу відкликання (рис. 2d). Не спостерігалося жодних групових відмінностей під час вимирання (рис. 2e та додаткова рис. 1d), ані безпосереднього шоку (рис. 2f).

Оптична стимуляція пам'яті домашньої клітки була недостатньою, щоб конкурувати з пам'яттю страху, враховуючи, що під час відновлення ми спостерігали, що лише миші з позитивним ChR2 показали менше заморожування порівняно з контрольною групою eYFP та негативними групами (рис. 2g). Миші з негативним ChR2 продемонстрували таке ж заморожування, що й контрольні (рис. 2g, h).

Ці результати підтверджують наші попередні відкриття, які показують, що оптичної стимуляції конкуруючої позитивної пам’яті, але не нейтральної чи негативної пам’яті, достатньо, щоб порушити повторну консолідацію страху.

Зменшення замерзання, яке спостерігається, не пов’язане з посиленням руху

В окремій когорті мишей клітини dDG, які беруть участь у кодуванні експозиції гострого кокаїну, були помічені DOX (рис. 2i). Наступного дня, щоб оцінити, чи спричинить активація кокаїнової інграми гіперрухову активність, ми протестували мишей у відкритому полі, де ми повторно активували кокаїнову інграмму в останні 5 хвилин 10-хвилинного тесту.

Ми не виявили групових відмінностей у загальній кількості перетинів лінії (рис. 2j), пройденій відстані (рис. 2k) або швидкості (рис. 2l), що свідчить про те, що зменшення замерзання, яке спостерігалося в попередньому експерименті, не було пов’язане з посиленням рухової активності.

Крім того, час, проведений у центральній області, виявив відсутність групових відмінностей (рис. 2m), що свідчить про те, що штучна активація пов’язаної з акокаїном пам’яті не є ні анксіогенною, ні анксіолітичною.

Миші виконуватимуть оперантну відповідь для штучної реактивації позитивної пам’яті

Хоча гіпокамп бере участь у обробці позитивного досвіду, вважається, що він робить це разом з кількома регіонами, залученими до нейромодуляції, включаючи вентральну тегментальну область (VTA).

VTA є критичним компонентом системи винагороди мозку, і негативні афективні стани (наприклад, тривога) опосередковуються дисрегуляцією VTA. Добре встановлено, що внутрішньочерепна самостимуляція (ICSS) VTA є потужною винагородою за оперантну поведінку, коли гризуни підтримують доставку електричних імпульсів, що призводить до вивільнення дофаміну54,55.

Ця процедура була раніше адаптована56–61 для включення оптогенетичної стимуляції in vivo дофамінергічних нейронів у VTA. Щоб активувати та реактивувати клітини dDG, активні під час цього позитивного досвіду, ми вибірково експресували ChR2 у дофамінергічних клітинах VTA за допомогою трансгенних мишей, які експресують Cre під контролем транспортера дофаміну (DAT).

Ми ввели наші вірусні вектори AAV5-Ef1a-DIO-(hChR2-E123A)-eYFP і імплантували оптичне волокно односторонньо в VTA. Ми також ввели c-Fos-tTA-TRE-(ChR2)-eYFP і імплантували оптичні волокна, спрямовані двосторонньо на dDG (рис. 3a). Мишей спочатку привчали до операційної камери та отримували доступ до колеса без жодних наслідків, що служило базовим показником.

Наступного дня мишей знову помістили в оперантну коробку та ввели два носові отвори, один активний і один неактивний. Тички носа в активний порт викликали оптогенетичну стимуляцію VTA, тоді як тички носа в неактивний порт не викликали стимуляції та служили дискримінаційним контролем. Мишей провели три тренування ICSS, а потім вивели з DOX.

Їх повернули на четвертий тренувальний сеанс, під час якого клітини dDG, що реагують на самостимуляцію VTA, були помічені. Наступного дня доступ до носових отворів було обмежено, а обертання колеса спричинило оптичну стимуляцію dDG для реактивації інграми самостимуляції VTA. Це було зроблено, щоб оцінити, чи виконають миші оперантну відповідь на позитивний результат (VTA-ChR2, dDG-ChR2) або нейтральний (VTA-eYFP,dDG-ChR2) досвід порівняно з контролем dDG-eYFP (рис. 3a).

У мишей, яким вводили ChR2 у VTA, тички носа в активний порт були значно вищими, ніж у неактивному порту, і вони збільшувалися під час сеансів, демонструючи здатність мишей розрізняти порти та самостійно здійснювати оптичну стимуляцію за винагороду (рис. 3b–e). Порівнюючи показники базової лінії колеса з тренуванням і тестом, миші, яким вводили ChR2 у VTA та dDG, виконували більше обертів колеса, які залишалися в русі протягом більшої тривалості та відстані (рис. 3f–h) і виробляли більше стимуляцій (рис. 3i) порівняно з всі інші групи.

Це відкриття демонструє, що миші виконуватимуть оперантну відповідь для підтримки штучної реактивації позитивної пам’яті, зокрема пам’яті самостимуляції VTA. Миші не демонстрували такої поведінки щодо пам’яті про вплив оперантного блоку за відсутності стимуляції VTA. Після цього тесту миші пройшли той самий експериментальний протокол, що й раніше, де вони були FC у контексті A, де вони продемонстрували заморожування після шоку (рис. 3j та додаткова рис. 1e), а потім провели тест на пригадування пам’яті страху.

Повторна активація інграми самостимуляції VTA (VCDC) під час відкликання зменшила зависання протягом сеансу (рис. 3k). Рівні залишалися низькими під час вимирання (рис. 3l і додаткова рис. 1e), негайного шоку (рис. 3m) і відновлення (рис. 3n).

Цікаво, що між двома групами dDG-eYFP група, яка раніше отримувала стимуляцію VTA (VCDE), продемонструвала сприятливий ефект цього досвіду, демонструючи проміжні рівні заморожування порівняно з групою VCDC та іншими контрольними групами на EXT1 (рис. 3l), а також від негайний шок для відновлення (рис. 3o). Разом ці результати показують, що втручання від корисного досвіду може протидіяти негативним емоційним станам.

Активації довільно позначених нейронів dDG також достатньо для сприяння повторній консолідації страху

Далі ми запитали, чи можлива штучна реактивація позитивної пам’яті, яка передбачає стимуляцію невеликого набору нейронів (<10%)38, can update a fear memory during reconsolidation, could we circumvent the positive-valence prerequisite to achieve a similar effect if we activate a larger population of neurons not necessarily tied to memory? 

На відміну від попередніх експериментів, де ми використовували cFos-індуковану стратегію мічення для мічення клітин, залучених до різних переживань, тут ми використовували вірус із конститутивним промотором (CaMKIIa) для випадкового мічення dDGнейронів ChR2 (рис. 4a).

Мишам вводили або нерозведений, або розведений вірус, щоб позначити великий відсоток або фракцію клітин dDG відповідно. Миші продемонстрували постшокове заморожування після FC (рис. 4b і додаткова рис. 1f).

Під час відкликання наступного дня мічені нейрони були оптично стимульовані. Протягом першої половини цього сеансу ми спостерігали зменшення замерзання в режимі реального часу як у групах із нерозбавленим, так і в групах із розбавленим ChR2, але до другої половини лише групи з нерозведеним вмістом показали меншу замерзання (рис. 4c).

Група нерозбавленого ChR2 продовжувала демонструвати менше заморожування під час екстинкції (EXT1 і EXT2) (рис. 4d), і як нерозведена, так і розведена групи ChR2 замерзали менше, ніж групи eYFP, протягом перших 3 хвилин EXT1 (додаткова рис. 1f).

Як і очікувалося, не було групових відмінностей під час негайного шоку (рис. 4e). При відновленні ми спостерігали зниження замерзання як у групах із нерозбавленим, так і з розведеним ChR2 порівняно з контролем eYFP (рис. 4f) і порівняно з негайним шоком (рис. 4g).

Наші ефекти були більшими в нерозбавленій групі, що свідчить про те, що процеси, засновані на повторній консолідації, можуть бути потенційно задіяні шляхом активації ансамблів, які не пов’язані з інграмою певної валентності, якщо активовано достатню кількість клітин. Ця стратегія модуляції пам’яті може бути схожа на протоколи стимуляції, які зараз схвалені для використання на людях62,63.

For more information:1950477648nn@gmail.com