Glukokortikoidforbedring av gjenkjennelsesminne via basolateral amygdala-drevet tilrettelegging av prelimbiske cortex-interaksjoner
Mar 14, 2022
for mer informasjon:ali.ma@wecistanche.com
Areg Barsegyana,b, Gabriele Mironea,b, Giacomo Ronzonia,b, Chunan Guoa,b, Qi Songa,b, Daan van Kuppevelda,b, Evelien HS Schuta,b, Piray Atsaka,b, Selina Teurlingsa,b, James L. McGaughc,d,1, Dirk Schuberta,b,
og Benno Roozendala,b,1
aDepartment of Cognitive Neuroscience, Radboud University Medical Center, 6500 HB Nijmegen, Nederland; bonders Institute for Brain, Cognition and Behaviour, Radboud University, 6525 EN Nijmegen, Nederland; senter for nevrobiologi for læring ogHukommelse, University of California, Irvine, CA 92697-3800; og Department of Neurobiology and Behavior, University of California, Irvine, CA 92697-3800
Bidraget av James L. McGaugh, 15. februar 2019 (sendt til vurdering 28. januar 2019; anmeldt av Ivan Izquierdo og Barry Setlow)
Omfattende bevis tyder på at den basolaterale amygdala (BLA) interagerer med andre hjerneregioner for å mediere stresshormon og emosjonelle opphisselseseffekter påhukommelsekonsolidering. Hjerneaktiveringsstudier har vist at opphissende tilstander fører til aktivering av storskala nevrale nettverk og flere funksjonelle forbindelser mellom hjerneregioner utenfor BLA. Hvorvidt slike distale interaksjoner påhukommelsekonsolidering også avhenge av BLA aktivitet er ennå ikke kjent. Vi undersøkte, hos Sprague-Dawley-hannrotter, om BLA-aktivitet muliggjør prelimbisk cortex (PrL) interaksjoner med den fremre insulære cortex (at) og dorsal hippocampus (HPC) for å regulere glukokortikoideffekter på forskjellige komponenter av gjenkjenning av objekterhukommelse. Glukokortikoid reseptor (GR) agonisten RU 28362 ble administrert inn i PrL, men ikke infralimbisk cortex, umiddelbart etter at gjenkjenningsopplæringen økte 24-timehukommelseav både identiteten og plasseringen til objektet via funksjonelle interaksjoner med henholdsvis at og DHCP. Det er viktig at inaktivering av BLA etter trening av den noradrenerge antagonisten propranolol opphevet effekten av GR-agonistadministrasjon i PrL påhukommelseforbedring av både identiteten og plasseringen av ob-jakken. BLA-inaktivering av propranolol blokkerte også effekten av GR-agonistadministrering i PrL på å indusere endringer i neuronal aktivitet i at og dHPC under konsolideringsperioden etter læring, samt på strukturelle endringer i ryggradens morfologi vurdert 24 timer senere. Disse funnene gir bevis på at BLA noradrenerg aktivitet muliggjør funksjonelle interaksjoner mellom PrL og aIC og dHPC for å regulere stresshormon og emosjonelle opphisselseseffekter påhukommelse.
Klikk for åCistanche fordeler og bivirkninger og Cistanche for hukommelse
Stressende og emosjonelle opplevelser aktiverer hormon- og hjernesystemer som skaper sterke minner (1, 2). Omfattende bevis indikerer at noradrenerg aktivering av den basolaterale amygdala (BLA), indusert av emosjonell opphisselse, er avgjørende involvert i å styrke konsolideringen av langsiktighukommelse(2). Vi har rapportert omfattende bevis som indikerer at noradrenerg aktivering av BLA også spiller en kritisk rolle for å aktivere de forsterkende effektene av binyrestresshormoner, det vil si epinefrin og glukokortikoider, påhukommelsekonsolidering (3–5). Mange tidligere studier har undersøkt hvordan slik BLA-aktivering forbedrer konsolideringen avhukommelseved å påvirke nevral plastisitet og informasjonslagringsprosesser innenfor spesifikke målregioner, slik som hippocampus (2, 6–10). Akkumulerende bevis fra hjerneaktiveringsstudier indikerer at opphissende tilstander øker aktiveringen av storskala nevrale nettverk (11–13) og påvirker også en rekke funksjonelle interaksjoner mellom hjerneregioner utenfor amygdala (14, 15). Det er imidlertid ikke kjent om BLA-aktivitet er nødvendig for å regulere emosjonelle opphisselseseffekter på funksjonelle interaksjoner mellom slike distale hjerneregioner.
Vi undersøkte om BLA noradrenerg aktivitet muliggjør funksjonelle interaksjoner mellom den mediale prefrontale cortex (mPFC) og den fremre insulære cortex (aIC) og dorsal hippocampus (dHPC) i mediering av glukokortikoidhormonforsterkning av gjenkjennelsehukommelsefor gjenstander og deres plassering. Tidligere funn tyder på at mPFC bidrar tilhukommelsegjennom kognitiv eller strategisk kontroll overhukommelseprosesser innenfor andre hjerneområder (16, 17) og at aIC er involvert i minnet for identiteten til et objekt (18). Funksjonelle interaksjoner mellom mPFC og aIC kan oppstå når følelsesmessig fremtredende informasjon, inkludert nye objekter, oppdages (19, 20). Tidligere funn indikerer også at dHPC er involvert i å assosiere et objekt med dets kontekst eller sted (21–23) og at behandlingen av kontekstuell informasjon involverer en funksjonell krysstale mellom mPFC og dHPC (24–26). Viktigere er at mPFC (27), aIC (28) og dHPC (29) alle mottar sterke input fra BLA. Vi viser at en glukokortikoid reseptor (GR) agonist administrert inn i den prelimbiske cortex (PrL), men ikke den infralimbiske cortex (IL) til mPFC etter en treningsopplevelse for objektgjenkjenning forbedrer konsolideringen av minnet om både identiteten og plasseringen til et objekt via funksjonell krysstale med henholdsvis aIC og dHPC. Det viktigste er at vi viser at BLA noradrenerg aktivitet driver funksjonelle interaksjoner mellom disse distale hjerneregionene. Disse funnene indikerer at BLA påvirker storskala hjernenettverk
Betydning
Stresshormoner er kjent for å lettehukommelseav emosjonelt vekkende opplevelser, en effekt som er mediert av den basolaterale amygdala (BLA) og dens interaksjon med andre hjerneregioner. Hjerneaktiveringsstudier indikerer også at emosjonell opphisselse aktiverer flere funksjonelle forbindelser utover BLA. Det er imidlertid stort sett ukjent om BLA-aktivitet påvirker disse forbindelsene. Her rapporterer vi at BLA-aktivitet muliggjør funksjonelle interaksjoner mellom den prelimbiske cortex, anterior insular cortex og dorsal hippocampus for å regulere glukokortikoidhormoneffekter på gjenkjennelsehukommelse. Disse funnene øker vår forståelse av hvordan BLA-aktivitet påvirker følelsesmessighukommelseinnenfor store hjernenettverk.i regulering av stresshormon og emosjonelle opphisselseseffekter på hukommelsen (13).
Resultater
av GR-aktivitet med infusjoner etter trening av GR-antagonisten, RU 38486 (3 eller 1 0 ng i 0,5 μL) svekkerhukommelseav den treningen. For å finne ut om dyr viser et minne for identiteten til objektet (objektgjenkjenningsminne, ORM), ble noen rotter gitt en 24-h-retensjonstest der ett objekt var kjent og det andre objektet var nytt. Denne protokollen er avbildet i fig. 1A. For å finne ut om dyr viser enhukommelsefor plasseringen av objektet (objektplasseringsminne, OLM), ble andre rotter gitt en 24-h-retensjonstest der begge objektene var kjente, men den ene ble plassert på et nytt sted (fig. 1E).
ORM oppgave. GR-agonistadministrasjon i PrL umiddelbart etter en 3-min. treningsprøve forbedret 24-thukommelsefor identiteten til objektet (enveis ANOVA for diskrimineringsindeks: F2,33=10.02, P=0.0004). Som vist i fig. 1B uttrykte ikke kjøretøybehandlede kontrollrotter 24-h retensjon av objektet (en-prøve t-test: t11=0.40, P=0.69) , og begge doser av GR-agonisten økte retensjonen betydelig (3 ng: P < 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" vehikel).="" i="" motsetning="" til="" dette,="" påvirket="" ikke="" gr-agonistinfusjoner="" administrert="" i="" il="" 24-h="" retensjon="" (f2,33="0.25," p="0.78;" fig.="" 1c).="" som="" vist="" i="" fig.="" 1d,="" reduserte="" administrering="" av="" gr-antagonist="" i="" prl="" etter="" en="" 10-min.="" treningsøkt="" betydelig="">hukommelsefor identiteten til objektet (F2,32=13.14, P < 0.0001).="" kjøretøybehandlede="" rotter="" uttrykte="" signifikant="" retensjon="" (t12="12,08," p="">< 0,0001),="" og="" begge="" dosene="" av="" gr-antagonisten="" svekket="" retensjonsytelsen="" (3="" og="" 10="" ng:="" p="">< 0,01).="" behandlingsgruppene="" var="" ikke="" forskjellige="" i="" total="" utforskningstid="" for="" de="" to="" objektene="" under="" verken="" trening="" eller="" 24-="" timers="" retensjonstest="" (si-vedlegg,="" fig.="">
OLM oppgave. GR-agonistadministrasjon i PrL forbedret også 24-hhukommelsefor plasseringen av objektet (F2,28=9.69, P=0.0006). Som vist i fig. 1F uttrykte ikke bærerbehandlede kontrollrotter signifikanthukommelseav {{0}}min treningsforsøk (en-prøve t-test: t10=−0.80, P=0.44), og begge doser av GR-agonisten forsterket retensjon (3 og 10 ng: P < 0,01).="" gr-agonistadministrasjon="" i="" il="" påvirket="" ikke="" 24-h-retensjon="" (f2,30="0.17," p="0.84;" fig.="" 1g).="" som="" vist="" i="" fig.="" 1h,="" ble="" gr-antagonisten="" administrert="" inn="" i="" prl="" etter="" en="" 10-min.="" treningsøkt="" betydelig="">hukommelsefor plasseringen av objektet (F2,32=4.30, P=0.02). Kjøretøybehandlede rotter uttrykte signifikant 24-h retensjon (t12= 4.57, P=0.0006), og den høyere dosen av GR-antagonisten svekket retensjonsytelsen (10 ng: P < 0,01).="" behandlingsgruppene="" var="" ikke="" forskjellige="" i="" total="" utforskningstid="" for="" de="" to="" objektene="" under="" verken="" trening="" eller="" 24-="" timers="" retensjonstest="" (si-vedlegg,="" fig.="" s2).="" disse="" funnene="" indikerer="" således="" at="" gr-agonistadministrasjon="" i="" prl,="" men="" ikke="" il,="" til="" tross="" for="" lignende="" gr-ekspresjonsnivåer="" (fig.="" 1j),="" forbedrer="" konsolideringen="" av="" minnet="" til="" både="" "hva"="" (objektidentitet)="" og="" "hvor"="" (objektplassering).="" komponenter="" i="">
PrL-interaksjoner med aIC i regulering av GR-agonisteffekter på ORM.Vi undersøkte interaksjoner mellom PrL og aIC for å formidle GR-agonisteffekter påhukommelsei ORM- og OLM-oppgavene. PrL, men ikke IL, sender direkte anatomiske projeksjoner til aIC (31), og aIC er implisert i minnet for identiteten, men ikke plasseringen av et objekt (22, 23). Vi undersøkte om en funksjonell blokkering av aIC ved inhibering av fosforylert ekstracellulær signalregulert kinase1/2 (pERK1/2), en signalkaskade som er kritisk implisert i nevronal aktivitet og synaptisk plastisitet (32), forhindrer effekten av intra-PrL GR-agonist administrasjon påhukommelseforbedring i både ORM- og OLM-oppgavene. Som vist i fig. 2A, økte administrering av GR-agonist etter trening (3 eller 10 ng i 0,5 μL) i venstre PrL (se SI-vedlegg, fig. S3A for infusjonssteder) 24-h minne for identiteten til objektet i ORM-oppgaven (3 ng:P < 0.05;="" 10="" ng:="" p="">< {{22}="" }.01).="" mek-hemmeren="" pd98059="" (50="" ng="" i="" 0,5="" μl)="" administrert="" i="" den="" ipsilaterale="" aic="" etter="" trening="" blokkerte="" gr-agonisteffekten="" på="" minneforbedring="" for="" objektets="" identitet="" (3="" ng:="" p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01).="" i="" motsetning="" til="" dette="" forhindret="" ikke="" funksjonell="" blokkering="" av="" aic="" med="" denne="" dosen="" av="" mek-hemmeren="" den="" modulerende="" effekten="" av="" gr-agonistadministrasjon="" i="" prl="">hukommelsefor plasseringen av objektet i OLM-oppgaven. Som vist i fig. 2B, MEK-hemmer
administrasjon i aIC alene forbedret 24-h oppbevaring av
Fig. 1. Administrering av GR-agonist og GR-antagonist etter trening i PrL, men ikke IL-modulerende ORM og OLM. (A) Eksperimentell design av ORM-oppgaven (SI-vedlegg, Supplerende metoder). (B) GR-agonisten RU 28362 (3 eller 10 ng i 0,5 μL) administrert inn i PrL etter en 3-min. treningsforsøk forbedret 24-h ORM . Data presenteres som diskrimineringsindeks (gjennomsnitt ± SEM; se Metoder). n=11– 13 rotter/gruppe. (C) Ingen effekt av GR-agonistadministrasjon i IL etter en {{10}}min. treningsprøve på 24-h ORM. n=12 rotter/gruppe. (D) GR-antagonisten RU 38486 (3 eller 10 ng i 0,5 μL) administrert i PrL etter en 10-min. treningsprøve svekket 24-h ORM. n=10– 13 rotter/gruppe. (E) Eksperimentell design av OLM-oppgaven. (F) GR-agonisten administrert i PrL etter en 3-min. treningsforsøk forbedret 24-h OLM. n=9– 11 rotter/gruppe. (G) Ingen effekt av GR-agonistadministrasjon i IL etter en 3-min. treningsprøve på 24-h OLM. n=10– 12 rotter/gruppe. (H) GR-antagonisten ble administrert inn i PrL etter en 10-min. treningsprøve med svekket 24-h OLM. n=11– 13 rotter/gruppe. *P < 0,05;="" **p="">< 0,01.="" (i)="" infusjonssteder="" i="" prl="" (heltrukne="" sirkler)="" og="" il="" (åpne="" sirkler)="" til="" rotter="" inkludert="" i="" fig.="" 1="" b="" og="" c.="" (j)="" fluorescensmikrografi="" som="" viser="" lignende="" gr-ekspresjonsnivåer="" i="" prl="" og="" il.="" cl,="" claustrum;="" fmi,="" minor="" tang="" i="" corpus="" callosum.="" (skala="" bar,="" 300="" μm.)="" (k)="" detaljert="" bilde="" som="" viser="" samuttrykk="" av="" gr="" (grønn)="" og="" nevronmarkøren="" neun="" (rød)="" i="" prl.="" (skalastang,="" 100="">
(L) Detaljert bilde som viser GR (grønn) og NeuN (rød) samuttrykk i IL. (Skalastang, 100 μm.)
Fig. 2. Inhibering av aIC-aktivitet med en MEK-hemmer blokkerer selektivt effekten av GR-agonistbehandling i PrL på forsterkning av ORM. Rotter ble gitt en 3-min. treningsforsøk etterfulgt av MEK-hemmer (PD98059, 50 ng i 0.5 μL) eller kjøretøyadministrasjon i venstre aIC sammen med GR-agonisten (RU 28362, 3 eller 10 ng i 0.5 μL) eller kjøretøyet inn i den ipsilaterale PrL. ORM eller OLM ble testet 24 timer senere. (A) PD98059-administrasjon i aIC-blokkerte forbedring av ORM indusert av GR-agonistadministrering i PrL (n=8– 11 rotter/gruppe, toveis ANOVA: RU 28362 F2,{{ 18}}.44, P=0.04; PD98059 F1,51=16.45, P=0.0002; interaksjon F2,51=5.03, P {{31 }}.01). (B) PD98059-administrasjon i aIC alene forbedret OLM, men dette forhindret ikke minnemodulasjon indusert av GR-agonistadministrasjon i PrL (n=9– 14 rotter/gruppe, toveis ANOVA: RU 28362 F2,{ {39}}.13, P=0.88; PD98059 F1,60=0.02, P=0.88; interaksjon F2,60=5.38, P {{ 52}}.007). *P < 0,05,="" **p="">< 0,01="" vs.="" kjøretøy;="" ◆p="">< 0,05,="" ◆◆p="">< 0,01="" vs.="" kjøretøy="" eller="" ru="" 28362="">
plassering av objektet (P < {{0}}.01),="" og="" i="" denne="" tilstanden="" induserte="" gr-agonistadministrasjon="" i="" prl="" betydelig="" hukommelsessvikt="" (10="" ng:="" p="">< 0,05="" vs.="" vehikel).="" behandlingsgruppene="" skilte="" seg="" ikke="" i="" total="" utforskningstid="" for="" de="" to="" objektene="" under="" verken="" trening="" eller="" 24-="" timers="" retensjonstest="" (siappendix,="" fig.="" s3="" b="" og="" c).="" disse="" funnene="" indikerer="" at="" prl="" interagerer="" med="" aic="" for="" å="" regulere="" gr-agonisteffekter="" på="" minnet="" for="" identiteten,="" men="" ikke="" plasseringen="" av="">
PrL-interaksjoner med dHPC i regulering av GR-agonisteffekter på OLM.Deretter undersøkte vi funksjonelle interaksjoner mellom PrL og dHPC for å formidle GR-agonisteffekter påhukommelsei ORM- og OLM-oppgavene. Selv om en rolle til dHPC i familiaritetsdiskriminering fortsatt er kontroversiell (33), indikerer flere funn at et objekts assosiasjon til dets kontekst eller sted krever dHPC (22, 23). Som vist i fig. 3A, økte administrering av GR-agonist (3 eller 10 ng i 0,5 μL) i venstre PrL etter treningsforsøket 24-hhukommelsefor identiteten til objektet i ORM-oppgaven (10 ng: P < 0.01),="" og="" samtidig="" blokkering="" av="" den="" ipsilaterale="" dhpc="" med="" mek-hemmeren="" pd98059="" (50="" ng="" i="" 0,5="" μl)="" (se="" si-vedlegg,="" fig.="" s4a="" for="" infusjonssteder)="" forhindret="" ikke="" denne="" gr-agonisteffekten="" (3="" og="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" vehikel).="" i="" kontrast="" blokkerte="" dhpc-inaktivering="" fullstendig="" gr-agonisteffekten="">hukommelseforbedring for plasseringen av objektet i OLM-oppgaven. Som vist i fig. 3B, forbedret GR-agonistadministrasjon i PrL 24-h oppbevaring av plasseringen til objektet (10 ng: P < 0.01="" ),="" og="" denne="" effekten="" ble="" blokkert="" etter="" administrering="" av="" mek-hemmer="" i="" dhpc="" (3="" ng:="" p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" gr-agonist).="" behandlingsgruppene="" skilte="" seg="" ikke="" i="" total="" utforskningstid="" for="" de="" to="" objektene="" under="" trening="" eller="" 24-h="" retensjonstest="" (si-vedlegg,="" fig.="" s4="" b="" og="" c).="" dermed="" indikerer="" disse="" funnene="" at="" prl="" interagerer="" med="" dhpc="" for="" å="" regulere="" gr-agonisteffekter="" på="" minnet="" for="" plasseringen,="" men="" ikke="" identiteten="" til="">
Innvirkning av BLA Noradrenerg aktivitet på effekten av GR-agonistadministrasjon i PrL på ORM og OLM.For å bestemme om BLA noradrenerg aktivitet er kritisk involvert i å regulere effekten av GR-agonistadministrasjon i PrL påhukommelsei ORM- og OLM-oppgavene ble GR-agonisten (3 eller 10 ng i 0,5 μL) administrert i venstre PrL, og -adrenoceptorantagonisten propranolol (0. 3 ug i 0,2 μL) ble administrert i den ipsilaterale BLA (se SIAppendix, Fig. S5A, for infusjonssteder) umiddelbart etter treningsforsøket. Som vist i fig. 4A, forbedret GR-agonistadministrasjon i PrL 24-hhukommelsefor identiteten til objektet i ORM-oppgaven (3 og 10 ng: P < 0.01),="" og="" propranololadministrering="" i="" bla="" blokkerte="" denne="" gr-agonisteffekten="" (3="" ng:p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" gr-agonist="" alene).="" som="" vist="" i="" fig.="" 4b,="" forbedret="" gr-agonistadministrasjon="" i="" prl="" også="">hukommelsefor plasseringen av objektet i OLM-oppgaven (3 og 10 ng:P < 0.01),="" og="" propranololadministrasjon="" i="" bla="" blokkerte="" også="" denne="" gr-agonisteffekten="" (10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" gr-agonist="" alene).="" behandlingsgruppene="" skilte="" seg="" ikke="" i="" total="" utforskningstid="" for="" de="" to="" objektene="" under="" verken="" trening="" eller="" 24-h="" retensjonstest="" (si="" vedlegg,="" fig.="" s5="" b="" og="" c).="" derfor="" indikerer="" disse="" funnene="" at="" bla="" noradrenerg="" aktivitet="" er="" nødvendig="" for="" å="" muliggjøre="" effekten="" av="" gr-agonistadministrasjon="" i="" prl="">hukommelseforbedring av både aIC-avhengig ORM og dHPC-avhengig OLM.
Innvirkning av BLA Noradrenerg aktivitet på effekten av GR-agonistadministrasjon i PrL på endringer i nevronal aktivitet innen aIC og dHPC.For å undersøke videre om BLA noradren-
Ergisk aktivitet muliggjør funksjonelle interaksjoner mellom PrL og aIC og dHPC, vi undersøkte om GR-agonistadministrasjon i PrL etter objektgjenkjenningstrening induserer aktivitetsavhengige nevronale aktivitetsendringer i aIC og dHPC i løpet av konsolideringsperioden etter læring (34 ) og, viktigst av alt, om disse effektene er avhengige av BLA noradrenerg aktivitet. Nevronal aktivitet ble vurdert, 1 time etter trening og medikamentell behandling, ved immunfluorescens for c-Fos (35), et umiddelbart tidlig genprodukt som er en veletablert molekylær markør for identifisering av nylig aktiverte celler (36) og kartlegging av nevronale ensembler som gjennomgikk økt oppgaverelatert aktivitet (37).
Innenfor aIC ble c-Fos-merking bestemt innenfor kortikale lag II/III av de tre hovedavdelingene (SI vedlegg, fig. S6A). Kjøretøybehandlede trente rotter viste en høy numerisk tetthet av c-Fos-positive celler, som var høyest innenfor de agranulære og dysgranulære underavdelingene (SI vedlegg, fig. S6B). Som vist i fig. 5A førte administrering av GR-agonist (10 ng i 0,5 μL) inn i venstre PrL til en signifikant reduksjon i den numeriske tettheten til c-Fos-positive celler i ipsilateral aIC (P < 0,01)="" (se="" si-vedlegg,="" fig.="" s6b,="" for="" analyse="" per="" underavdeling).="" dobbeltfarging="" for="" c-fos="" og="" for="" glutaminsyredekarboksylase="" 67="" (gad67),="" en="" markør="" for="" gabaergiske="" hemmende="" nevroner="" (38),="" avslørte="" at="" c-fos="" hovedsakelig="" ble="" uttrykt="" i="">
Fig. 3. Inhibering av dHPC-aktivitet med en MEK-hemmer blokkerer selektivt effekten av GR-agonistbehandling i PrL på forsterkning av OLM. Rotter ble gitt en 3-min. treningsforsøk etterfulgt av MEK-hemmer (PD98059, 50 ng i 0.5 μL) eller kjøretøyadministrasjon i venstre dHPC sammen med GR-agonisten (RU 28362, 3 eller 10 ng i 0.5 μL) eller kjøretøyet inn i den ipsilaterale PrL. ORM eller OLM ble testet 24 timer senere. (A) PD98059-administrasjon i dHPC blokkerte ikke forbedringen av ORM indusert av GR-agonistadministrering i PrL (n=9– 13 rotter/gruppe, toveis ANOVA: RU 28362 F2,64=12.91, P < 0,0001;="" pd98059="" f1,64="0.20," p="0.66;" interaksjon="" f2,64="0.10," p="" {{32="" }}.91).="" (b)="" pd98059-administrering="" i="" dhpc="" blokkerte="" forsterkning="" av="" olm="" indusert="" av="" gr-agonistadministrering="" i="" prl="" (n="9–" 13="" rotter/gruppe,="" toveis="" anova:="" ru="" 28362="" f2,61="1." 33,="" p="0.27;" pd98059="" f1,61="14.66," p="0.0003;" interaksjon="" f2,61="3.31," p="0.04" ).="" **p="">< 0,01="" vs.="" kjøretøy;="" ◆p="">< 0,05,="" ◆◆p="">< 0,01="" vs.="" ru="" 28362="">
Fig. 6. Blokkering av BLA noradrenerg aktivitet forhindrer effekten av GR-agonistbehandling inn i PrL på ryggradsmorfologiendringer i aIC, vurdert 24 timer etter gjenkjenningstrening. (A) Bilde av en Golgi-impregnert nevron. (B) Dendritt som viser forskjellige ryggradstyper (100× forstørrelse). (C) Ryggtettheter for lange tynne, stubbete, sopp- og forgrenede ryggradstyper i apikale dendritter. Data presenteres som antall pigger per mikrometer (gjennomsnitt ± SEM) [n=15–20 celler (fra fem rotter)/gruppe: toveis ANOVA, sopprygger: RU 28362 F1,69=7 .72, P=0.007; propranolol F1,69=1.38, P=0.24; interaksjon F1,69=4.40, P=0.04; forgrenede pigger: RU 28362 F1,69=6.40, P=0.01; propranolol F1,69=2.63, P=0.11; interaksjon F1,69=9.21, P=0.003]. (D) Ryggtettheter i basale dendritter [n=15– 18 celler (fra fem rotter)/gruppe: toveis ANOVA, sopprygger: RU 28362 F1,62=1.46, P {{46 }}.23; propranolol F1,62=1.84, P=0.18; interaksjon F1,62=5.71, P=0.02; forgrenede pigger: RU 28362 F1,62=5.75, P=0.02; propranolol F1,62=2.99, P=0.09; interaksjon F1,62=4.24, P=0.04]. **P < 0,01="" vs.="" kjøretøy;="" ◆◆p="">< 0,01="" vs.="" ru="" 28362="">
strukturelle plastisitetsendringer i aIC etter gjenkjenningstrening oghukommelse-forbedrende GR-agonistbehandling.
Diskusjon
Den nåværende studien undersøkte om BLA noradrenerg aktivitet regulerer PrL-interaksjoner med aIC og dHPC for å formidle glukokortikoideffekter på forskjellige komponenter av objektgjenkjenninghukommelse. Dette spørsmålet stammer fra tidligere funn om at BLA-aktivitet letter konsolideringen av minnet om emosjonelt opphissende opplevelser via interaksjoner med andre hjerneregioner (1, 2). Akkumulering av bevis, spesielt fra humane neuroimaging-studier, indikerer imidlertid at emosjonell opphisselse induserer aktivering av storskala nevrale nettverk med flere funksjonelle forbindelser utover BLA (12). Hvorvidt BLA-aktivitet modulerer emosjonell opphisselse-assosierte endringer i tilkobling mellom slike distale hjerneregioner hadde ikke blitt undersøkt.
I denne studien fant vi at aktivering etter trening av GR-er i PrL, men ikke IL, forbedret langsiktighukommelseav både identiteten og plasseringen til objektet i ORM- og OLM-oppgavene. Motsatt svekket antagonisme av GR-er i PrL minnekonsolidering i begge oppgavene. Disse funnene gir ytterligere bevis på at administrering av glukokortikoid i mPFC letter langtidslagring av minne om ulike typer treningsopplevelser (50, 51). I tillegg fant vi at ved funksjonell blokkering av aIC- og dHPC-aktivitet (32, 50), GR-agonisteffekten påhukommelsefor identiteten til objektene krever interaksjonen av PrL med aIC og at GR-agonisteffekten på minnet for plasseringen av objektet avhenger av en PrL-interaksjon med dHPC. Disse funnene stemmer overens med omfattende bevis på at aIC og dHPC gir distinkte bidrag til gjenkjenningsminne. For å støtte hele komplementet av minnestyrt atferd, må de to systemene samhandle, og PrL kan tjene som et sted for integrasjon mellom de to systemene (17). AIC, som har vært involvert i integreringen av autonom og visceral informasjon i emosjonelle, kognitive og motiverende funksjoner (52), er involvert i gjenkjenningshukommelse og prosessering av informasjon om gjenstander (18, 22, 23). Vårt funn, men at funksjonell blokkering av aIC i seg selv induserte minneforbedring for plasseringen av objektet, antyder at aIC også kan bidra til romlig og kontekstuell informasjonsbehandling (53). På den annen side er dHPC involvert i assosiasjonen av et objekt med dets kontekst eller sted (21–23), og behandlingen av kontekstuell informasjon er kjent for å involvere en funksjonell krysstale mellom mPFC og dHPC (24– 26). Betydelig bevis indikerer at mPFC og dHPC blir koblet via oscillerende synkronisering som reflekterer toveis flyt av informasjon (54).
Som ytterligere støtte for slike funksjonelle interaksjoner fant vi at GR-agonistadministrasjon i PrL etter objektgjenkjenningstrening induserer aktivitetsavhengige nevronale aktivitetsendringer i aIC og dHPC under konsolideringsperioden etter læring, samt strukturelle endringer i ryggradens morfologi vurdert 24 timer senere . Vårt funn at GR-agonist-induserte forbedring av gjenkjennelsehukommelseer assosiert med redusert c-Fos-ekspresjon, og muligens neuronal aktivitet, av aIC er i samsvar med tidligere funn som indikerer redusert aIC neuronal aktivitet etter systemisk kortikosteronbehandling etter hemmende unngåelsestrening hos rotter (55) eller etter stressindusert glukokortikoidfrigjøring hos mennesker fag (56). Slik redusert aIC-aktivitet kan være nødvendig for å lette lokale konsolideringsprosesser, muligens ved midlertidig å øke terskelen for deteksjon av fremtredende stimuli (23, 57). Alternativt, siden aIC kan fungere som en "svitsj" mellom forskjellige nevrale nettverkssystemer (58), kan redusert aIC-aktivitet gjenspeile en omfordeling av nevrale ressurser og derfor desinhibering av andre hjernesystemer involvert i lagring av objektinformasjon og kognitiv av høyere orden. prosesser (56). Derimot økte GR-agonistadministrasjonen antallet c-Fos-positive pyramidale celler i CA1, uten å påvirke c-Fos-ekspresjonen i dDG-regionen til dHPC. Til støtte for synet om at denne PrL-påvirkningen på CA1 involverer den indirekte NRE-banen (40–42), fant vi også et økt antall c-Fos-positive celler i NRE. Sammen gir disse funnene bevis på at GR-agonistadministrasjon i PrL forbedrer konsolideringen av forskjellige komponenter av gjenkjenningsminne via funksjonell kobling med aIC og dHPC.
Vårt primære funn er at en blokkering av noradrenerg overføring i BLA blokkerte disse intra-PrL GR agonist administrasjonseffektene påhukommelseforbedring så vel som på nevronal aktivitet og strukturelle plastisitetsendringer i aIC og dHPC. I mange tidligere studier rapporterte vi at stimulerende stimulering induserer frigjøring av noradrenalin i BLA (2, 59) og at forhøyede BLA noradrenalinnivåer øker konsolideringen avhukommelseav forskjellige treningsopplevelser ved å påvirke nevral plastisitet og informasjonslagring i forskjellige hjerneregioner, inkludert mPFC, aIC og dHPC (2, 7, 9, 57, 60). De nåværende funnene gir bevis på at BLA noradrenerg aktivering også er avgjørende for å muliggjøre funksjonelle interaksjoner mellom slike andre hjerneregioner og øke vår forståelse av rollen til BLA i å regulere emosjonelle opphisselseseffekter på storskala hjernenettverksdynamikk.
Metoder
Emner. Sprague-Dawley hannrotter (Charles River) ble holdt individuelt i et temperaturkontrollert (22 grader) vivarium rom (0700–1900 timer lys på). Trening og testing ble utført under den lette fasen av syklusen mellom 1000 og 1500 timer. Alle eksperimentelle prosedyrer var i samsvar med EU-direktivet 2010/63/EU og godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee ved Radboud University, Nijmegen, Nederland.
Objektgjenkjenningsoppgave. I treningsforsøket utforsket rottene to identiske objekter (A1 og A2) i enten 3 eller 10 minutter. Retensjon ble testet 24 timer senere. For ORM ble en kopi av det kjente objektet (A3) og et nytt objekt (B) plassert på samme sted som stimuli under treningsforsøket. For OLM ble en kopi av den kjente gjenstanden (A3) plassert i midten av boksen (roman plassering); den andre kjente gjenstanden (A4) ble plassert på samme sted som under treningsforsøket. En diskrimineringsindeks ble beregnet som forskjellen i tid på å utforske de nye og kjente objektene (eller lokasjonene), uttrykt som forholdet mellom den totale tiden brukt på å utforske begge objektene (dvs. [(tidsroman − tid kjent)/(tidsroman pluss tid kjent)] × 100 prosent ) (ref. 23; SI-vedlegg, Supplerende metoder).
Medikamentell behandling. RU 28362 (11,17 -dihydroksy-6,21-dimetyl-17 -pregna-4,6- trien-20yn{{9 }}en, 3 eller 10 ng i 0.5 μL) og RU 38486 [17 -hydroksy-11 -(4- dimetylaminofenyl){{18} }(1-propynyl)-østra-4,9-dien-3-en, 3 eller 10 ng i 0,5 μL] var oppløst i 0,5 prosent etanol i saltvann (51). Propranolol (0,3 ug i 0,2 μL) ble oppløst i saltvann (60). PD98059 [2-(2-amino-3-metoksyfenyl)-4 H-1-benzopyran-4-on, 50 ng i 0,5 μL] ble oppløst i 6 prosent DMSO i saltvann (ref. 50; SI-vedlegg, Supplerende metoder).
c-Fos immunreaktivitet. Hjerneseksjoner ble inkubert med primære antistoffer [c-Fos (kanin anti-c-Fos; 1:1,000; Synaptic Systems), GAD67 (mus anti-GAD67; 1:250; Millipore), NeuN (kylling anti-NeuN; 1:500; Millipore)], etterfulgt av passende fluorofor-konjugerte sekundære antistoffer. For alle hjerneregioner ble tre seksjoner per dyr avbildet (20× eller 40×; Leica DMI 6000B). Antall immunfluorescerende celler ble kvantifisert med ImageJ 1.47v programvare og området korrigert. For GAD67-positive puncta ble bilder tatt med 63× forstørrelse på et konfokalmikroskop (Olympus FV1000), og antall GAD67-positive puncta per NeuN-merket eksitatorisk nevron ble talt manuelt (SI vedlegg , Supplerende metoder).
Statistikk.
En- eller toveis ANOVAer ble brukt, når det var hensiktsmessig, etterfulgt av post hoc sammenligningstester. En-utvalgs t-tester avgjorde om diskrimineringsindeksen var forskjellig fra null og dermed om læring hadde funnet sted. P < 0.05="" ble="" akseptert="" som="" statistisk="">
TAKK.
Vi takker Chantal Schoenmaker og Masoud Ramuz for teknisk assistanse. Forskning ble støttet av et Radboud University Topfund (til BR).
