Asjakohase mitteversioonilise teabe eelnev õppimine on piirtingimus, et vältida mälu taastamist roti hipokampuses

Rohkem informatsiooni:ali.ma@wecistanche.com

Taasaktiveeritud mälestusi saab taaskonsolideerimise ajal muuta, muutes selle protsessi potentsiaalseks terapeutiliseks sihtmärgiks posttraumaatilise stressihäire (PTSD) jaoks – vaimuhaiguse korral, mida iseloomustab traumaga seotud hirme esile kutsuvate olukordade korduv vältimine. Siiski vältiminemäluRekonsolideerimine sõltub veel lõdvalt määratletud piirtingimustest, mis piiravad alusuuringute translatsiooniväärtust. Eelkõige hipokampuse kaasamine hirmust motiveeritud vältimissemäluümberkonsolideerimine on endiselt vastuoluline. Kombineerides isaste Wistari rottide käitumuslikke ja elektrofüsioloogilisi analüüse, leidsime, et asjakohase mitteaversiivse teabe eelnev õppimine on hipokampuse vältimises osalemise esilekutsumiseks hädavajalik.mälurekonsolidatsioon, mis on seotud teeta- ja gamma-võnkejõu suurenemisega ning ristsagedusliku sidestusega dorsaalses CA1-s vältimisreaktsiooni taasaktiveerimise ajal. Meie tulemused näitavad, et hipokampus on seotudmälutaaskonsolideerimine ainult siis, kui taasaktiveerimine toob kaasa vastuolulisi esitusi vältimise tagajärgede kohta ja viitab sellele, et hipokampuse teeta-gamma rütmide tugev pesastumine otsimise ajal on konkreetne taaskonsolideerimismarker.

Märksõnad: vältimine; hirm; gamma-võnkumised; hipokampus; taaskonsolideerimine; teeta-võnkumised

XAndressa Radiske,* Maria Carolina Gonzalez,* Sergio A. Conde-Ocazionez, XAnatildes Feitosa, Cristiano A. Ko¨hler, Lia R. Bevilaqua ja XMartín Cammarota

Mäluuuringute labor, Ajuinstituut, Rio Grande do Norte föderaalne ülikool, RN 59056-450 Natal, Brasiilia

Olulisuse avaldus

Traumajärgset stressihäiret (PTSD) iseloomustavad halvasti kohanevad vältimisreaktsioonid stiimulitele või käitumisele, mis sarnanevad mõne atraumaatilise kogemuse aspektiga. Taaskonsolideerimise katkestamine, protsess, mille käigus taasaktiveeritud mälestused muutuvad vastuvõtlikuks modifikatsioonidele, on paljutõotav lähenemisviis PTSD-ga patsientide raviks. Siiski on suur osa sellest, mis on teada hirmust motiveeritud vältimise kohtamälurekonsolideerimine tuleneb uuringutest, mis põhinevad hirmu konditsioneerimisel vältimise õppimise paradigmade asemel. Kasutades astmelist inhibeerivat vältimisülesannet rottidel, leidsime, et hipokampus on seotudmälutaaskonsolideerimine ainult siis, kui loomad omandasid vältimisreaktsiooni keskkonnas, mille nad olid varem turvaliseks õppinud, ja näitasid, et suurenenud teeta- ja gamma-võnkumiste sidumine taasaktiveerimise ajal on selle protsessi elektrofüsioloogiline tunnus.

Sissejuhatus

Vältimine on normaalne kaitsekäitumine, mille eesmärk on vältida ebamugavaid või hirmuäratavaid olukordi. Posttraumaatilise stressihäirega (PTSD) patsientide puhul on aga traumaatilisi sündmusi sümboliseerivate või neid meenutavate emotsioonide, mõtete ja stiimulite vältimine teravam ja ebaproportsionaalne. Taasaktiveerimine võib muuta mälestused ajutiselt labiilseks ja püsimiseks peavad need mälud läbima geeniekspressioonist ja valgusünteesist sõltuva restabiliseerimisprotsessi, mida nimetatakse rekonsolideerimiseks, mille käigus saab neid ka värskendada või täiustada (Misanin et al., 1968; Spear, 1973; Lewis, 1979; Przybyslawski ja Sara, 1997; Nader et al., 2000, Haubrich ja Nader, 2016). Seetõttu on tehtud ettepanek, et terapeutilised sekkumised, mis põhinevad hirmust motiveeritud vältimismälu taastamise sekkumisel, võivad aidata PTSD-ga patsientidel pealetükkivaid mälestusi uuesti kontekstualiseerida ja ärevusega toime tulla (Schwabe et al., 2014; Dunbar ja Taylor, 2017). Sellegipoolest, võib-olla seetõttu, et tingimuslikku hirmu on pikka aega seostatud hirmust motiveeritud vältimisreaktsioonide tugevdamisega (Mowrer ja Lamoreaux, 1946; Miller, 1948), on enamik uuringuid taasühinemise asjakohasuse kohta stressoriga seotud häirete ravimisel läbi viidud kasutades hirmu tingivad õppimise paradigmad (Johansen et al., 2011; Reichelt ja Lee, 2013). Siiski on hirmu konditsioneerimise ja hirmust motiveeritud vältimise mälu töötlemise vahel olulisi neuroanatoomilisi ja neurokeemilisi erinevusi (Wilensky et al., 2000; Tinsley et al., 2004; Alberini, 2005) ning mitmed aruanded on selgelt eristanud hirmust põhjustatud vältimist tingimusliku hirmu väljendus (Riccio ja Silvestri, 1973; Overmier ja Brackbill, 1977; Mineka, 1979). Tegelikult on vähe teavet käitumistingimuste kohta, mis piiravad hirmust põhjustatud vältimise taastamist, ja füsioloogilistest omadustest, mis eristavad seda protsessi teistest mälu taasaktiveerimisest sõltuvatest nähtustest.

Mälu saamiseks klõpsake Cistanche tubulosa dosage

Eelkõige jääb vältimise puhul tabamatuks hipokampuse roll, mis on hästi dokumenteeritud hirmu tingimise mälu taastamises (de Oliveira Alvares et al., 2008; Besnard et al., 2013; Ishikawa jt, 2016). ja mõned uuringud, sealhulgas meie oma, ei ole suutnud leida tõendeid selle kohta, et de novo hipokampuse valgu süntees on vajalik hirmust põhjustatud vältimismälu taastamiseks pärast taasaktiveerimist (Taubenfeld et al., 2001; Cammarota et al., 2004; Power et al. , 2006; Arguello jt, 2013). Nende negatiivsete tulemuste üks võimalik seletus on see, et vältimismälu ei toimu kunagi uuesti konsolideerimisel, mis on väga ebatõenäoline, kuna on teatatud, et valgusünteesi blokaatorite süsteemne manustamine pärast hirmust põhjustatud vältimismälu otsimist põhjustab amneesiat (Taubenfeld et al., 2001). Teine võimalus on see, et taasaktiveerimine kutsub esile vältimismälu taaskonsolideerimise, kuid hipokampus ei mängi selles protsessis mingit rolli, mis tundub samuti ebausutav, kuna hipokampus on oluline mitte ainult hirmust põhjustatud vältimisreaktsiooni konsolideerimiseks, taastamiseks ja väljasuremiseks (Bernabeu et al., 1995; Cammarota jt, 2005; Bonini jt, 2006), aga ka vältimise väljasuremismälu taastamiseks (Radiske et al., 2015). See viimane tähelepanek viitab kolmandale hüpoteesile, mida me selles uuringus uurisime, et hipokampus tegeleb hirmust motiveeritud vältimismälu taastamisega ainult siis, kui taasaktiveerimise tulemuseks on vastuolulised ennustused vältimisreaktsiooni võimalike tulemuste kohta.

Hipokampuse võnkeaktiivsuse muutused on seotud mälu töötlemisega (Lisman, 2005). Eelkõige on suurenenud teeta-gamma interaktsioonid seotud mälu taastamisega (Gruber et al., 2004; Montgomery ja Buzsaki, 2007) ning need võnkumised aitavad arvutada määramatuse signaale (Garrido et al., 2015) ning teha vahet õigete ja ebaõigete vahel. vastused (Sederberg et al., 2007), mis kõik on olnud seotud mälu taaskonsolideerimise mõne aspektiga erinevates preparaatides (Ferna´ndez et al., 2016).

Seetõttu väitsime ka, et jälgede konkurents taaskonsolideerimise alguses suurendab teeta-gamma sidet hipokampuses. Nende eelduste testimiseks kasutasime astmelise inhibeeriva vältimise (SD-IA) paradigmat, ühe katsega hipokampusest sõltuvat õppeülesannet, mis sobib ajast sõltuvate muutuste uurimiseks, mis on seotud õpitud vältimise leidmisega rottidel.

Materjalid ja meetodid

Õppeained. Katsetes kasutasime 3-kuuse naiivseid isaseid Wistari rotte kaaluga 300–350 g. Loomi majutati viieliikmelistes rühmades ja neid hoiti 12:12-tunnisel valguse/pimeduse tsüklil (tuled põlevad kell 6:00 hommikul) temperatuuril 23 kraadi ning toidule ja veele oli ad libitum juurdepääs. Tegime katsed valgustsükli ajal. Loomi koolitati ja testiti ainult üks kord. Kõik protseduurid järgiti riiklike tervishoiuinstituutide laboriloomade hooldamise ja kasutamise juhendit ning need kiideti heaks kohaliku institutsionaalse eetikakomitee poolt (Comissa˜o de E´tica no Uso de Animais, CEUA). Katsed viidi läbi loomade ravitingimuste suhtes pimedana.

Kanüüli ja multielektroodide massiivi implantaadid. Siirdasime loomadele {{0}}mõõturiga roostevabast terasest juhikud, mis olid suunatud dorsaalse hipokampuse CA1 piirkonda (stereotaksilised koordinaadid millimeetrites: anteroposterior, 4,2; anterolateraalne, 3.0; dorsoventraalne, 3 .0). Kuuele loomale implanteeriti krooniliselt 16-kanalielektroodide massiivid vasakusse dorsaalsesse hipokampusesse (stereotaksilised koordinaadid millimeetrites: anteroposterior, 3,6; anterolateraalne, 2,4; dorsoventraalne, 3,6 mm) ja kaks epiduraalkruvi, mis paiknesid maandusena parietaalluus. elektroodid. Elektroodimassiivid valmistati 50 m pikkustest nüri lõigatud PFA-ga kaetud volframmikrotraatidest (AM Microsystems), mis paiknesid 2 8 konfiguratsioonis, külgnevate elektroodide vahekaugusega 250 m. Implantaadid viidi läbi ketamiini (80 mg/kg)/ksülasiini (10 mg/kg) anesteesia all ja kohe pärast operatsiooni said loomad valuvaigistina ühekordse subkutaanse annuse meloksikaami (0,2 mg/kg). Pärast operatsiooni paigutati elektroodimplantaatidega rotid eraldi. Käitumisprotseduurid algasid 7–10 päeva pärast operatsiooni.

Katse kavandamine ja statistiline analüüs. Enne SD-IA treenimist (vt allpool) tehti rottidele üks kolmest erinevast protseduurist järgmiselt. Kontrollloomi käsitleti 5 minutit päevas 5 päeva jooksul (kontrollrühm). Avamaa (OF) rühma loomadel lubati uurida 60 * 6{{30}} * 60 cm helehalli OF areeni 5 minutit päevas 5 päeva jooksul. Treeningkasti (TB) rühma loomad pandi SD-IRA TB platvormile ja neil lasti 5 päeva jooksul aparaati vabalt uurida 5 minutit päevas. Üks päev või 28 päeva pärast nende protseduuride lõppu koolitati rotte SD-IA ülesande täitmiseks. SD-IA aparaat oli 50 25 25 cm pleksiklaasist kast, millel oli 5-cm kõrge, 8-lai ja 25-cm pikkune platvorm pronksvarraste seeria vasakus otsas. mis moodustas kasti põranda. Treenimiseks (üks seanss, mis viidi läbi kella 8:00 hommikul kuni 11:00 hommikul) asetati loomad platvormile näoga SD-IRA aparaadi vasaku tagumise nurga poole. Kui nad maha astusid ja oma neli käppa ruudustikule asetasid, said nad 2 sekundi jooksul 0,8 mA (tugev treening) või 0,4 mA (nõrk treening) jalašoki ja viidi kohe tagasi oma kodupuuri. Vältimismälujälje taasaktiveerimiseks asetati loomad 24 tundi pärast SD-IA treeningut uuesti 40 sekundiks TB platvormile. Selle 40 sekundi jooksul uurisid rotid platvormi, vältides sellelt alla astumist. Retentsiooni hinnati sõltumatute loomarühmade abil 3 tundi, 1 päeva või 14 päeva pärast SD-IA mälu taasaktiveerimist. Selleks asetati loomad SD-IA TB platvormile ja mõõdeti latentsust sellelt maha astuda. See seanss lõppes siis, kui loom astus võre alla või 500 sekundi pärast. Jalašokki ei antud. Säilitamistesti seansi latentsusajale kehtestatud 500-sekundilise ülemmäära tõttu ja asjaolu tõttu, et mitteparameetriliste muutujate jaoks puudub valideeritud mitmefaktoriline ANOVA-test, väljendatakse andmeid mediaanidena (kvartiilsete vahemikena) ja analüüsitakse kahepoolse Mann-Whitney U testi või Kruskal-testiga. Wallise test, millele järgneb vajaduse korral Dunni post hoc võrdlus. Eelsärituse ja treeningute andmed (ülemmäära ei ole kehtestatud) väljendatakse keskmise SEM-ina ja neid analüüsiti ANOVA abil, millele järgnes Bonferroni mitme võrdluse test. Olulisuseks määrati p 0,05. Andmete analüüsid viidi läbi tarkvara GraphPad Prism 6 (RRID: SCR_002798) abil.

In vivo elektrofüsioloogia. Neurofüsioloogilisi signaale koguti pidevalt Cerebus Neural Signal Processor süsteemi (Black rock Microsystems) abil. Andmeid võimendati, filtreeriti piirsagedustel 0,3 ja 150 Hz, valiti sagedusel 1000 Hz ja analüüsiti võrguühenduseta MATLAB-is (RRID: SCR_001622), kasutades sisseehitatud ja kohandatud kirjutatud rutiine ( Signaalitöötluse tööriistakast). CA1 püramiidrakkude kiht tuvastati stereotaksiliste koordinaatide ja standardsete elektrofüsioloogiliste parameetrite järgi, nagu maksimaalne teeta võimsus hipokampuse lõhe juures ja teeta aktiivsuse faasimuutus üle radiatum'i kihi (Brankack et al., 1993; Bragin et al., 1995). Võimsusspektrite arvutamiseks kasutasime Welchi periodogrammi meetodit (5 s Hammingi aknad, 75 protsenti kattuvad). Võimsussuhe näitab võimsust sagedusühiku kohta, mis on normaliseeritud võimsusega algtaseme ajal (esimesed 40 sekundit stabiilsest salvestusest salvestuspuuris). Algtaseme väljapotentsiaalid saadi salvestuspuuris 1 tund enne mälu taasaktiveerimist. Teeta, aeglase gamma ja kiire gamma sagedusriba defineeriti keskmise võimsusena vastavalt sagedusvahemikus 5–10, 35–55 ja 55–100 Hz. Ristsagedusliku sidestuse analüüsi jaoks arvutati iga sagedusriba filtreeritud versioonide Hilberti teisendusest aeglased ja kiired gamma amplituudid ning teeta faasid. Teetafaasid jaotati 18 20-kraadise intervalliga. Gammaribade keskmine amplituud arvutati iga teeta-faasi salve jaoks ja normaliseeriti kõigi ribade amplituudiväärtuste summaga. Sagedusribade vahelist modulatsiooni tugevust väljendati modulatsiooniindeksiga (MI), mis näitab Kullback-Leiberi kaugust ühtlase jaotuse ja keskmisest amplituudist faasijaotuse kohta tuletatud tõenäosusfunktsiooni vahel (Tort et al., 2010). Komodulatsioonikaardid saadi mitme sagedusriba paari (4 Hz ribalaiused, 1 Hz sammud faasisageduste jaoks; 10 Hz ribalaiused, 5 Hz sammud amplituudisageduste jaoks) MI väljendamisel kahemõõtmelisel pseudovärvi graafikul (Tort et al., 2010) . Keskmine MI saadi vastavate MI väärtuste keskmistamisel kaasmodulatsioonikaartide (5–10 Hz) (35–55 Hz) või (5–10 Hz) (55–100 Hz) piirkondades. MI-d arvutati üksikutelt elektroodidelt, kasutades taasaktiveerimisseansi 40-s-pikkuseid külgnevaid LFP salvestusi. Tuvastati aeglase ja kiire gammaamplituudiga seotud sündmused ja määrati nendega seotud teetafaas. Need sündmused määratleti ajavahemikena, mil gamma võimsus ületas 2 SD võrra nende vastavat ajakeskmist võimsust, nagu Colgin et al. (2009). Artefaktsete gammasündmuste analüüsi vältimiseks ei võtnud me arvutustes arvesse ajavahemikke võimsusega 6 SD. 100 ms kaugusel olevad sündmused liideti ja käsitleti ühe sündmusena. Teeta faas ajahetkedel, mis vastavad iga gammasündmuse maksimumile, eraldati ja arvutati ümmargune keskmine, saades ühefaasilise väärtuse, mis on seotud suure gamma-amplituudi esinemisega. Looma asukoha jälgimiseks kasutati SD-IA aparaadi ja salvestuspuuride kohale kinnitatud digitaalseid videokaameraid. Videoandmed koguti kiirusel 30 kaadrit sekundis ja analüüsiti TopScan süsteemi (CleverSys) abil. Andmed väljendati keskmise SEM-na ja analüüsiti paaritu Studenti t-testi või ühe valimi t-testi teoreetilise keskmisega 1 abil. Elektroodide asetust kontrolliti surmajärgselt. Rotid anesteseeriti sügavalt ja perfuseeriti intrakardiaalselt esmalt soolalahusega (pH 7,2) ja seejärel 4% paraformaldehüüdiga (pH 7,2). Ajud eemaldati, jäeti 48 tunniks 30% sahharoosi sisse ja lõigati koronaalselt (50 m lõigud). Elektroodi asukoha kinnitamiseks valiti välja asjakohased lõigud ja värviti kresüülvioletiga. katsetes infundeeriti ülalkirjeldatud viisil 1 l 4% metüleensinist ja värvaine pikendamist 30 minutit pärast seda peeti eelnevalt süstitud vehiikli/ravimi difusiooni indikaatoriks. Statistilistesse analüüsidesse kaasati ainult andmed õigete kanüülimplantaatidega loomadelt (96 protsenti).

Tulemused

Korduv tugevdamata treeningeelne kokkupuude treeningseadmega kutsub esile hipokampuse osalemise mälu vältimises

Et teha kindlaks varasema õppimise mõju hirmust motiveeritud vältimismälu taastamisele, käsitleti isaseid Wistari rotte (3 kuud vanad; 300 –350 g) (kontrollrühm) või lasti vabalt uurida kas OF areeni (OF rühm) või SD-IA TB (TB rühm) 5 minutit üks kord päevas 5 päeva jooksul. 24 tundi hiljem treeniti loomi SD-IA-ga (0,8 mA/2 s jalašokk) ja 1 päev seejärel allutati 40-s-pikkusele tugevdamata mälu taasaktiveerimise seansile. Vahetult pärast seda süstiti rottidele kahepoolselt vehiikulit (VEH; 0,9 protsenti soolalahust), geeni transkriptsiooni blokaatorit AMA (45 ng/külg) või valgusünteesi inhibiitorit ANI (160 g). /külg) dorsaalse hipokampuse CA1 piirkonda. Kontroll- ja OF-loomadel oli 24 tundi pärast taasaktiveerimist olenemata ravist normaalne SD-IA mälu säilimine katseseansi ajal. VEH-i saanud tuberkuloosiloomad näitasid samuti normaalset peetust, kuid need, kellele manustati AMA või ANI, olid amneetilised (joonis 1B; kontrollrühm: H 0.8501, p 0.6537; OF rühm: H 0,1925, p 0,9082; TB rühm: H 12,23, p 0,0022, VEH vs AMA p 0,05, VEH vs ANI p 0,01 Dunni mitmekordses võrdluses pärast Kruskal-Wallise testi).

Reaktivatsioon AMA ja ANI intra-CA1 manustamine põhjustas amneesia ka SD-IA-s treenitud tuberkuloosi loomadel, kasutades nõrka jalašokki (0,4 mA/2 s; joonis 1C; kontrollrühm: H {{7}). }.2679, p 0.8747; TB rühm: H 14,96, p 0.0006, VEH vs AMA p 0,05, VEH vs ANI p 0,001 tolli Dunni mitmekordne võrdlus pärast Kruskal-Wallise testi).

Kooskõlas arusaamaga, et vastandliku mitteaversiivse teabe eelnev õppimine on vajalik tingimus hipokampuse kaasamiseks vältimismälu taastamisse, kestis AMA ja ANI põhjustatud amneesia vähemalt 14 päeva (joonis 1D; H 15.43, p { {4}}.0004, VEH vs AMA p 0.001, VEH vs ANI p 0,05 tolli Dunni korduvad võrdlused pärast Kruskal-Wallise testi) ja seda ei täheldatud, kui AMA ja ANI süstiti 6 tundi pärast (joonis 1E; H 2,376, p 0,3049) või mälu taasaktiveerimise puudumisel (joonis 1F; H 2,282, p 0,3196). ), kui testisime loomi retentsiooni suhtes 3 tundi, mitte 24 tundi pärast taasaktiveerimist (joonis 1G; H 1,959, p 0,3754), või kui katsetasime loomi ühe tuberkuloosieelse kokkupuute seansiga (joonis 1H; H 1,478, p). 0,4776).

Korduv eelkokkupuude tuberkuloosiga vähendas treeningul taandumise latentsust, kuid ei mõjutanud SD-IA mälu tugevust ega püsivust (joonis 2A, vasakul: F(2,47) 26.46, p 0.0 01 eelsärituse efekt; t(47) 2,144, p 0.05 kontrollrühma ja OF rühma jaoks; t(47) 7,1{{30}} 6, p 0.001 kontrollrühm vs tuberkuloosne rühm; t(47) 4,994, p 0.001 OF rühm vs TB rühm Bonferronis mitme võrdluse test pärast ühesuunalist ANOVA-d; joonis 2A, paremal, 1. päev: H 0,4478, p 0,7994; päev 14: H 0,2072, p 0,9016). Pealegi ei mõjutanud tugevdamata taasaktiveerimine õpitud vältimisreaktsiooni tugevust, sõltumata jalalöögi intensiivsusest treeningul (joonis 2B, C; U 24,50, p 0,9999, no-RA rühm vs RA rühm tugeva treeningu korral ja U 20,00, p 0,5594, no-RA rühm vs RA rühm, nõrga treeningu korral).

Transkriptsioonifaktori Zif268 ekspressioon on selektiivne hipokampuse taaskonsolidatsioonimarker (Lee et al., 2004) ning -adrenergilise retseptori signaaliülekande farmakoloogiline aktiveerimine suurendab hirmumälu taastamist (kuid vt ka Muravieva ja Alberini, 2010; De˛biec et al., 2011). Tuberkuloosi loomadel, kuid mitte kontrollloomadel, tekitas Zif268 antisenss-oligodeoksünukleotiidide (2 nmol/külg) CA1-sisene infusioon 90 min enne mälu taasaktiveerimist 24 tundi hiljem amneesia (joonis 3A; kontrollrühm: U 49,5{ {55}}, p 0.9999, MSO vs ASO; TB rühm: U 7,50, p 0.0007, MSO vs. ASO Mann-Whitney testis), samas kui adrenergilise retseptori agonisti ISO (5 mg/kg) intraperitoneaalne manustamine vahetult pärast taasaktiveerimist aeglustas mälu lagunemist (joonis 3B; U 15.{{80}}{{ 89}}, p 0.0{{100}}73, VEH vs ISO Mann-Whitney testis). Veelgi enam, AMA ja ANI manustamine pärast SD-IA mälu taasaktiveerimist ei mõjutanud retentsiooni loomadel, kes said pärast iga kokkupuuteeelset seanssi dorsaalses CA1-s NMDAr antagonisti AP5 (5 g/külg) (joonis 4A, vasakul: F(4,196) 5,472, p 0,0003 raviefekti puhul; F(1,49) 15,81, p 0,0002 seansi efekti puhul; F(4,196) 5,248, p 0,0005 interaktsiooni korral; seanss 4-AP5: t(245) 4,038, 1 vs. seanss 4-VEH; seanss 5-AP5:t(245) 4,179, p 0,001 vs seanss 5-VEH Bonferroni mitme võrdluse testis pärast kahesuunalist ANOVA-d; joonis 4A, paremal: VEH pärast korduvat eelsäritust: H 12,96, p 0,0015, VEH vs AMAp 0,01, VEH vs ANI p 0,05; AP5 pärast korduvat eelsäritust: H 2,046, p 0,3595 Dunni mitmekordses võrdluses pärast Kruskal-Wallise testi lõppu või kui viimane aeg langes kokkupuudet ja treeningut suurendati 1-lt 28 päevale. Siiski taastas korduv kokkupuude SD-IA TB-ga, kuid mitte OF-areeniga, 27 päeva pärast viimast kokkupuuteeelset seanssi AMA ja ANI amneesiefekti (joonis 4C vasakul: käsitletud rühm: H 0,07045, p 0,9654; OF rühm: H 3,214, p 0,2005; uuesti eksponeeritud rühm: H 19,20, p 0,0001, VEH vs AMAp 0,001, VEH vs ANI p 0,001 Dunni mitmekordses võrdluses pärast Kruskal-Wallise testi)

Vältimismälu taastamine suurendab hipokampuse teeta-gamma sidet

Mälu taastamist on laialdaselt iseloomustatud farmakoloogilisel ja molekulaarsel tasandil (Alberini, 2005; Tronson ja Taylor, 2007; Haubrich ja Nader, 2016). Siiski puuduvad selle protsessi elektrofüsioloogilised analüüsid, mis on seni takistanud kindlate rekonsolidatsiooni elektrofüsioloogiliste signatuuride kirjeldamist.

Hipokampuses on lokaalse väljapotentsiaali (LFP) võnkumised teeta-ribas (5–10 Hz) seotud juhutuvastusega (Nokia ja Wikgren, 2010), samas kui aeglased (35–55 Hz) ja kiired gamma (55–100 Hz) võnkumised on seotud teabe edastamisega teistest ajupiirkondadest ja teistesse ajupiirkondadesse (Fries, 20 09). Aeglane gamma pärineb CA3-st ja levib Schafferi külgmiste kihtide kaudu CA1 radiatum'i, samas kui kiire gamma aktiivsus näib genereerivat peamiselt mediaalses entorhinaalses ajukoores ja levib lakunoos-molekulaarsesse kihti, kuigi selle võnkuva aktiivsuse tegelik päritolu ja olemus jääb alles. tuleb täielikult välja selgitada (Csicsvari et al., 2003; Colgin et al., 2009; Zemankovics et al., 2{{1 06}}13; Laszto´ czi ja Klausberger, 2014, 2016). Aeglasi ja kiireid gammavõnkumisi saab salvestada ka CA1 püramiidkihist (Butler et al., 2016), kus nende sidumine teetaga peegeldab uudse teabe integreerimist pikaajalisest mälust õppimise ajal hangitud teabega (Fell ja Axmacher, 2011; Yaffe et al., 2014). Et teha kindlaks, kas reaktivatsioonist põhjustatud hipokampuse LFP aktiivsus erineb loomade vahel, kes said äsja vältimisreaktsiooni (kontrollrühm), ja loomade vahel, kes samuti selle vastuse taastasid (TB rühm), registreerisime LFP-d dorsaalses CA1 püramiidrakukihis ja analüüsisime muutusi võnkumises. muster SD-IA mälu taasaktiveerimise ajal, mõõtes teeta- ja gammaribade suhtelist võimsust. Leidsime, et aeglaste gammavõnkumiste amplituud suurenes taasaktiveerimise ajal nii kontroll- kui ka tuberkuloosirühmas (joonis 5C; kontrollrühm: t(5) 2,605, p 0,0480; TB rühm: t(5) 5,182, p 0,0035 in{35 }}proovi t-test teoreetilise keskmisega 1; kontrollrühm vs TB rühm: t(10) 1,858, p 0,0928 paaritu t-testis, kooskõlas aruannetega, mis viitavad sellele, et mälu taastamisega on seotud aeglane gamma (Colgin, 2015) . TB loomadel, kuid mitte kontrollloomadel, ilmnes ka teeta ja kiire gamma võimsuse suurenemine (joonis 5C; TB rühm: t(5) 8,754, p 0,0003 teeta riba puhul; t(5) 3,601, p 0,0155 kiire gamma riba puhul 1-proovi t-testis teoreetilise keskmisega 1; kontrollrühm vs TB rühm: t(10) 2,524, p 0,0302 teeta-riba puhul; t(10) 2,527, p 0,0300 kiire gammariba puhul paaritu t-testis ). MI abil (Canolty et al., 2006; Tort et al., 2010) leidsime, et SD-IA mälu taasaktiveerimise ajal seostusid aeglased ja kiired gamma amplituudid teetaga ning see modulatsioon oli tuberkuloosi loomadel tugevam kui kontrollloomadel. (Joonis 5F; kontrollrühm vs TB rühm: t(10) 3,639, p 0,0045 teeta-aeglase gamma puhul; t(10) 3,963, p 0,0027 teeta-kiire gamma puhul paaritu t-testis). Uurimaks, kas see sidetugevuse erinevus peegeldab tõepoolest aktiivset mäluprotsessorit, oli lihtsalt tuberkuloosi loomade suurenenud teeta võimsuse tõttu paranenud faasituvastuse tulemus (Canolty et al., 2006; Tort et al., 2008), ühendasime LFP vastused. registreeriti 40-s-pika SD-IA taasaktiveerimisseansi ajal 1-s-pikkusteks intervallideks ja võrdsustatud teeta võimsus kontroll- ja tuberkuloosi loomade vahel (joonis 5G, vasakul: kontrollrühm vs TB rühm: t( 10) 0,1640, p 0,8730 sidumata t-testis), et arvutada MI ümber, võttes lihtsalt arvesse ajastud, mille teeta võimsuse väärtused on vastavalt 50. protsentiilist kõrgemad või madalamad. Leidsime, et isegi nendes rangetes tingimustes oli MI tuberkuloosi korral kõrgem kui kontrollloomadel (joonis 5G, paremal: kontrollrühm vs tuberkuloosirühm: t(10) 3,006, p 0,0132 teeta-aeglase gamma puhul; t(10) 5,409, p 0,0003 teeta-kiire gamma puhul paaritu t-testis).

Gamma normaliseeritud amplituudi jaotuse analüüs teetafaaside lõikes näitas, et tuberkuloosiga loomadel, kuid mitte kontrollloomadel, tekkis aeglaste ja kiirete gammakomponentide maksimaalne võimsus mälu taasaktiveerimise ajal teeta tsükli tipu lähedal (joonis 5H, vasakul). Samuti määrasime kindlaks aeglaste ja kiirete gammasündmuste teetafaasi jaotuse, mis on määratletud kui perioodid, mil valitud gammasagedusalariba võimsus ületas 2 SD keskmist võimsust, ja leidsime, et tuberkuloosi loomadel toimusid aeglased ja kiired gamma sündmused erinevates faasides. teeta tsükkel, kus aeglased gamma episoodid keskendusid teetalaine hilisele tõusule ja kiired gamma sündmused varajases langevas faasis (joonis 5H, paremal: 347,18 kraadi 5,33 aeglaste gamma sündmuste jaoks ja 36,34 kraadi 13.{15} }3 kiirete gammasündmuste puhul, keskmine faasi nurgahälve; F(2,10) 7,11, p 0,048 Hotellingi paarisproovi testis võrdsete nurkade keskmiste jaoks; ebaühtlane faasijaotus p 0,001 Rayleigh's test; 0 kraadi on määratletud kui teeta tsükli tipp).

Mälu taasaktiveerimise ajal tuberkuloosi loomadel täheldatud aeglaste ja kiirete gammaribade diferentsiaalne modulatsioon ei sõltunud gammasündmuste arvust (joonis 5I; aeglased gamma-sündmused: t(10) 2,194, p 0 0,0529, kontrollrühm vs tuberkuloosirühm; kiired gammasündmused: t(10) 1,470, p 0,1724, kontrollrühm vs tuberkuloosirühm; paaritu t-test).

Arutelu

Varasem mitteaversiivne õppimine on vältimise mälu konsolideerimise piirtingimus

Taaskonsolideerimine ei ole mälu taasaktiveerimise vajalik tagajärg, kuid on katsetingimusi, mis seda protsessi piiravad. Mitu neist piirtingimustest on juba kirjeldatud, kuigi nende kõigi kohta on olnud vastuolulisi teateid, mis pole üllatav, arvestades käitumuslike muutujate ja füsioloogiliste interaktsioonide arvu, mis võivad mõjutada mälu taasaktiveerimist ja taastamist (Nader ja Hardt, 2009). Kuid järeldus, et hipokampuse valkude sünteesi pärssimine pärast hirmu vältimise taasaktiveerimist ei põhjusta püsivat amneesiat, on aja jooksul olnud märkimisväärselt järjekindel (Taubenfeld et al., 2001; Cammarota et al., 2004; Power et al., 2006; Arguello et al., 2013), toetades ideed, et hipokampus ei ole seotud hirmust motiveeritud vältimise mälu taastamisega. Selle seisukohaga vastuolus näitavad meie katsed, et hipokampus osaleb tõepoolest vältimismälu taastamises, kuid ainult siis, kui loomad olid enne vältimismälu jälje omandamist korduvalt koolituskeskkonnaga kokku puutunud. See väide põhineb tulemustel, mis näitavad, et AMA või ANI CA1-sisene manustamine vahetult pärast taasaktiveerimist põhjustas SD-IA mälu ajast sõltuvat amneesiat eelnevalt eksponeeritud loomadel (TB rühm), kuid mitte kontrollrottidel (kontrollrühm) või rottidel, kes olid eelnevalt kokku puutunud. - eksponeeritud OF areenile, mis ei ole seotud SD-IA TB (OF rühm). Veelgi enam, AMA ja ANI amneesilist toimet ei ilmnenud, kui retentsiooni hinnati 3 tundi pärast taasaktiveerimist, ja seda jäljendati, blokeerides taaskonsolideerimismarkeri Zif268 ekspressiooni hipokampuses. On ebatõenäoline, et varjatud pärssimine võiks olla meie tulemuste põhjuseks, sest on korduvalt teatatud, et eelnev kokkupuude treeningu kontekstiga pigem suurendab kui vähendab hirmude mälu tugevust (Pisano et al., 2012), mis omakorda peaks muutma mälu taaskonsolideerimise suhtes vastupidavaks. (Suzuki jt, 2004; Wang et al., 2009). Igal juhul ei muutnud SD-IA aparaadiga kokkupuude SD-IA mälu tugevust ega püsivust ning AMA ja ANI mõju uuesti konsolideerimisele ei sõltunud vältimisreaktsiooni tugevusest, mis koos asjaoluga, et korduv eelsäri muutis jälje vastuvõtlikuks, selle asemel, et see oleks resistentne hipokampuse manipulatsioonide suhtes, võimaldades meil loobuda ka eelsärituse hõlbustamise laadse mõju mis tahes võimalikust mõjust, mis on sarnane kontekstuaalse hirmu tingimise mälu kujunemisel kirjeldatule (Fanselow, 1990; Barrientos et al., 2002).

Hipokampus toetab assotsiatiivset skeemi, mis korrastab varem omandatud teadmisi ja arvutab mittevastavussignaale (Vinogradova, 2001; Lisman ja Grace, 2005; Schiller et al., 2015). Seetõttu on tehtud ettepanek, et hipokampus tegeleb spetsiaalselt mälu taastamisega, kui taasaktiveerimine toimub samaaegselt uudsuse või ennustusvea tuvastamisega (Morris et al., 2006; Rossato et al., 2007; Ferna´ndez et al., 2016). Kuid meie katsetes ei teinud kontroll- ega tuberkuloosiloomad taasaktiveerimisseansi ajal ühtegi viga ega õppinud uut teavet, kuid neil olid selle seansi võimalike tulemuste suhtes kahtlemata erinevad ootused. Kontrollloomade puhul oli taasaktiveerimise ajal ohutult platvormilt maha astumise ainus ettenähtav tagajärg jalašokk, samas kui tuberkuloosirottide puhul ei olnud selle toimingu tagajärjed üheselt ennustatavad. Seetõttu on ahvatlev oletada, et see, mis vallandab hipokampuse kaasamise hirmust motiveeritud vältimismälu taastamisse, ei ole mitte lahknevus faktide ja prognooside vahel või uudsuse tajumine, vaid pigem ebakindlus võrdlusest tuleneva vältimise järelmõjude suhtes. vastuoluliste esituste pärast võistlemise vahel.

Hipokampuse võnkuv aktiivsus ja vältimismälu taastamine Hipokampuse teeta võnkumised on seotud valikuga olulise teabe hankimisega otsuste tegemise ajal (Womelsdorf et al., 2010) ja erinevate sisendite koordineeriva taasaktiveerimisega, mis suurendab võrdluste täpsust (Vinogradova, 2001). Meie elektrofüsioloogilised salvestused näitasid, et CA1 teeta võimsus suurenes TB loomadel, kuid mitte kontrollloomadel, mälu taasaktiveerimise ajal, mis viitab sellele, et hipokampuse teeta aktiivsus võib peegeldada vastuolulise teabe arvutamist taaskonsolideerimise alguses. On oletatud, et aeglased gammasagedused soodustavad mälu otsimist, samas kui kiired gamma rütmid hõlbustavad praeguse kontekstuaalse teabe kodeerimist ja ümberkodeerimist (Colgin, 2016). Kooskõlas nende aruannetega leidsime, et nii kontroll- kui ka tuberkuloosiloomadel ilmnes aeglase gamma aktiivsuse suurenemine, samas kui ainult TB-loomadel esines mälu taasaktiveerimise ajal muutusi kiires gammaribas. Mandelkehas seostatakse kiiret gammavõimsust ohutussignaalidega ja on teada, et aversiivsete ja ohutuste olekute väljendamine hõlmab selle struktuuri sünkroniseeritud interaktsiooni hipokampusega (Stujenske et al., 2014). Seejärel on meie leidude alternatiivne selgitus see, et TB loomadel täheldatud suurenenud hipokampuse kiire gamma aktiivsus peegeldab korduva treeningseadmega kokkupuutumise ajal õpitud mittenaversiivse esituse taasaktiveerimist.

Teeta-gamma interaktsioone seostatakse sünaptilise plastilisuse, mälu otsimise ja ajupiirkondade vahelise suhtlusega (Lisman, 2005; Canolty ja Knight, 2010; Jutras ja Buffalo, 2010; Lesting et al., 2011). Leidsime, et teetafaas moduleerib tugevalt aeglaste ja kiirete gammaribade amplituudi mälu taasaktiveerimise ajal TB-s, kuid mitte kontrollloomadel, mis viitab sellele, et selle ristsagedusliku sidestuse tugevus hipokampuses on mälu taastamise elektrofüsioloogiline korrelatsioon. Kuigi on teatatud hipokampuse LFP aktiivsuse kiirusest sõltuvatest variatsioonidest (Whishaw ja Vanderwolf, 1973; Montgomery et al., 2009; Newman et al., 2013), on ebatõenäoline, et motoorse aktiivsuse erinevused võiksid meie tulemusi põhjustada, kuna mõlemad kontrollivad ja TB loomad viibisid taasaktiveerimisseansi ajal TB platvormil minimaalses liikumisolekus (keskmine kiirus 1 cm/s).

Järeldused ja võimalikud tagajärjed

Kliinilised sekkumised, mille eesmärk on nõrgendada traumaatiliste kogemuste püsivat meenutamist, võivad põhineda mitte ainult vältimismälu taastamise katkestamisel, vaid ka vältimismälu väljasuremise tõhustamisel (Vervliet et al., 2013; Schwabe et al., 2014). Väljasuremine on protsess, mille käigus õpitud vastuse emissiooni tõenäosus väheneb korduval tugevdamata taasaktiveerimisel ja toob kaasa pärssiva mälu moodustumise, mis lõpuks konkureerib algse jäljega. Taaskonsolideerimine ja väljasuremine on üksteist välistavad protsessid (Merlo et al., 2014) ja on oletatud, et see, kas otsimise tulemuseks on väljasuremise õppimine või mälu taastamine, sõltub taasaktiveerimisseansi ajal valitsevatest piirtingimustest. Kuigi väljasuremine ja taaskonsolideerimine on üksteist välistavad, on väljasuremise õppimisest põhjustatud pärssiv mälujälg taaskonsolideerumisele vastuvõtlik (Rossato et al., 2010). Näiteks SD-IA ekstinktsioonimälu läbib uuesti aktiveerimisel hipokampuses valgusünteesist sõltuva taaskonsolideerimise ja selle manipuleerimine võib taastada vältimisreaktsiooni või suurendada väljasuremismälu jälge (Radiske et al., 2015; Rosas-Vidal et al., 2015). Need leiud koos käesolevas uuringus esitatud tulemustega viitavad tugevalt sellele, et hipokampus tegeleb mälu taastamisega, kui taasaktiveerimisseansi ajal tuvastatakse vastuolulisi signaale ja et looma käitumist sellel seansil tegelikult kontrolliv mnemoloogiline esitus on see, mis muutub. tundlik farmakoloogiliste häirete suhtes, nagu viitab domineerimise jälgede teooria (Eisenberg et al., 2003). Selles raamistikus teeme ettepaneku, et tuttava kontekstiga seotud traumade ja foobiate ravimisel tuleks eelistada mälu taastamisega seotud sekkumistel põhinevaid ravimeetodeid, samas kui väljasuremise hõlbustamisel põhinevad sekkumised peaksid olema valiku ettekirjutus, kui traumaatilised sündmused tulenevad võõrast taustast. . Lõpuks viitavad meie tulemused ka sellele, et taaskonsolideerimisel põhinevate psühhoteraapiate käigus salvestatud EEG-signaalide faasi-amplituudi sidumise analüüsid võivad olla kasulikud selle protsessi tegeliku esinemise kontrollimiseks ja ravi efektiivsuse ennustamiseks.