Forutgående læring av relevant ikke-naversiv informasjon er en grensebetingelse for å unngå rekonsolidering av minne i rottehippocampus

For mer informasjon:ali.ma@wecistanche.com

Reaktiverte minner kan modifiseres under rekonsolidering, noe som gjør denne prosessen til et potensielt terapeutisk mål for posttraumatisk stresslidelse (PTSD), en psykisk sykdom preget av tilbakevendende unngåelse av situasjoner som fremkaller traumerelatert frykt. Imidlertid unngåelsehukommelserekonsolidering avhenger av et sett med fortsatt løst definerte grensebetingelser, som begrenser translasjonsverdien av grunnforskning. Spesielt involveringen av hippocampus i fryktmotivert unngåelsehukommelserekonsolidering er fortsatt kontroversiell. Ved å kombinere atferds- og elektrofysiologiske analyser hos Wistar-hannrotter fant vi at tidligere læring av relevant ikke-naversiv informasjon er avgjørende for å få hippocampus til å delta i unngåelsehukommelserekonsolidering, som er assosiert med en økning i theta- og gamma-oscillasjonskraft og kryssfrekvenskobling i dorsal CA1 under reaktivering av unngåelsesresponsen. Resultatene våre indikerer at hippocampus er involvert ihukommelserekonsolidering bare når reaktivering resulterer i motstridende representasjoner angående konsekvensene av unngåelse og antyder at robust hekking av hippocampus teta-gamma-rytmer på tidspunktet for gjenfinning er en spesifikk rekonsolideringsmarkør.

Nøkkelord: unngåelse; frykt; gamma-oscillasjoner; hippocampus; rekonsolidering; theta-oscillasjoner

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

Memory Research Laboratory, Brain Institute, Federal University of Rio Grande do Norte, RN 59056-450 Natal, Brasil

Betydningserklæring

Posttraumatisk stresslidelse (PTSD) er preget av maladaptive unngåelsesreaksjoner på stimuli eller atferd som ligner på et eller annet aspekt av den atraumatiske opplevelsen. Forstyrrelse av rekonsolidering, prosessen der reaktiverte minner blir mottakelige for modifikasjoner, er en lovende tilnærming for behandling av PTSD-pasienter. Men mye av det som er kjent om fryktmotivert unngåelsehukommelserekonsolidering stammer fra studier basert på fryktkondisjonering i stedet for unngåelses-læringsparadigmer. Ved å bruke en nedtrappingshemmende unngåelsesoppgave hos rotter fant vi at hippocampus er involvert ihukommelserekonsolidering først når dyrene oppnådde unngåelsesresponsen i et miljø som de tidligere hadde lært som trygt og viste at økt theta- og gamma-oscillasjonskobling under reaktivering er en elektrofysiologisk signatur på denne prosessen.

Introduksjon

Unngåelse er en normal defensiv atferd ment å avverge ubehagelige eller fryktelige situasjoner. Hos pasienter med posttraumatisk stresslidelse (PTSD) er imidlertid unngåelse av følelser, tanker og stimuli som symboliserer eller ligner traumatiske hendelser forverret og uforholdsmessig. Reaktivering kan gjøre minner forbigående labile, og for å vedvare må disse minnene gjennomgå en genekspresjons- og proteinsynteseavhengig restabiliseringsprosess referert til som rekonsolidering, hvor de også kan oppdateres eller forbedres (Misanin et al., 1968; Spear, 1973; Lewis, 1979; Przybyslawski og Sara, 1997; Nader et al., 2000, Haubrich og Nader, 2016). Derfor har det blitt foreslått at terapeutiske intervensjoner basert på innblanding av fryktmotivert unngåelse av minnerekonsolidering kan hjelpe PTSD-pasienter med å rekontekstualisere påtrengende erindringer og takle angst (Schwabe et al., 2014; Dunbar og Taylor, 2017). Ikke desto mindre, kanskje fordi betinget frykt lenge har vært assosiert med forsterkning av fryktmotiverte unngåelsesresponser (Mowrer og Lamoreaux, 1946; Miller, 1948), har de fleste studier om rekonsoliderings relevans for behandling av stressorrelaterte lidelser blitt utført vha. fryktbetingende læringsparadigmer (Johansen et al., 2011; Reichelt og Lee, 2013). Imidlertid er det viktige nevroanatomiske og nevrokjemiske forskjeller mellom fryktkondisjonering og fryktmotivert unngåelsesminnebehandling (Wilensky et al., 2000; Tinsley et al., 2004; Alberini, 2005) og flere rapporter har klart adskilt fryktindusert unngåelse fra uttrykk for betinget frykt (Riccio og Silvestri, 1973; Overmier og Brackbill, 1977; Mineka, 1979). Faktisk er det mangel på informasjon om atferdsforholdene som begrenser fryktindusert unngåelsesrekonsolidering og de fysiologiske egenskapene som skiller denne prosessen fra andre fenomener som er avhengige av hukommelsesreaktivering.

Klikk til Cistanche tubulosa dosering for minne

Spesielt er rollen til hippocampus, som er godt dokumentert i fryktkondisjonerende minnerekonsolidering (de Oliveira Alvares et al., 2008; Besnard et al., 2013; Ishikawa et al., 2016), fortsatt unnvikende for tilfelle av unngåelse og noen undersøkelser, inkludert vår egen, har ikke klart å finne bevis for at de novo hippocampal proteinsyntese er nødvendig for å restabilisere fryktindusert unngåelsesminne etter reaktivering (Taubenfeld et al., 2001; Cammarota et al., 2004; Power et al. , 2006; Arguello et al., 2013). En mulig forklaring på disse negative resultatene er at unngåelseshukommelsen aldri gjennomgår rekonsolidering, noe som er svært usannsynlig fordi det er rapportert at systemisk administrering av proteinsynteseblokkere etter fryktindusert unngåelsesminne-henting forårsaker hukommelsestap (Taubenfeld et al., 2001). En annen mulighet er at reaktivering induserer rekonsolidering av unngåelsesminnet, men hippocampus spiller ingen rolle i denne prosessen, noe som også virker usannsynlig fordi hippocampus er avgjørende, ikke bare for konsolidering, gjenfinning og utryddelse av den fryktinduserte unngåelsesresponsen (Bernabeu et al., 1995; Cammarota et al., 2005; Bonini et al., 2006), men også for rekonsolidering av unngåelsesutryddelsesminne (Radiske et al., 2015). Denne siste observasjonen antyder en tredje hypotese, som vi undersøkte i denne studien, at hippocampus er engasjert i fryktmotivert unngåelsesminne-rekonsolidering bare når reaktivering resulterer i motstridende spådommer angående de mulige utfallene av unngåelsesresponsen.

Modifikasjoner i hippocampus oscillerende aktivitet er knyttet til minneprosessering (Lisman, 2005). Spesielt er økte teta-gamma-interaksjoner assosiert med minneinnhenting (Gruber et al., 2004; Montgomery og Buzsaki, 2007) og disse svingningene tjener til å beregne usikkerhetssignaler (Garrido et al., 2015) og til å skille mellom riktig og feil. svar (Sederberg et al., 2007), som alle har vært relatert til et eller annet aspekt av hukommelsesrekonsolidering i forskjellige preparater (Ferna´ndez et al., 2016).

Derfor antok vi også at sporkonkurranse ved begynnelsen av rekonsolidering forbedrer theta-gamma-koblingen i hippocampus. For å teste disse antakelsene brukte vi nedtrappingshemmende unngåelse (SD-IA) paradigmet, en en-prøve, hippocampus-avhengig læringsoppgave egnet for å studere tidsavhengige endringer assosiert med gjenfinning av lært unngåelse hos rotter.

Materialer og metoder

Emner. Vi brukte 3-måned gamle naive Wistar-hannrotter som veide 300 – 350 g til eksperimentene. Dyrene ble holdt i grupper på fem og holdt på en 12:12 timers lys/mørke-syklus (lys på kl. 6:00) ved 23 grader med ad libitum tilgang til mat og vann. Vi utførte eksperimentene under lyssyklusen. Dyrene ble trent og testet bare én gang. Alle prosedyrer fulgte National Institutes of Health's Guide for the Care and Use of Laboratory Animals og ble godkjent av den lokale institusjonelle etiske komiteen (Comissa˜o de E´tica no Uso de Animais, CEUA). Eksperimentene ble utført blindet for behandlingstilstanden til dyrene.

Kanyle- og multielektrodearrayimplantater. Vi implanterte dyr med {{0}}spor i rustfritt stål rettet mot CA1-regionen av dorsale hippocampus (stereotaksiske koordinater, i millimeter: anteroposterior, 4.2; anterolateral, 3.0; dorsoventral, 3 .0). Seks dyr ble kronisk implantert med 16-kanalelektroder i venstre dorsale hippocampus (stereotaksiske koordinater, i millimeter: anteroposterior, 3,6; anterolateral, 2,4; dorsoventral, 3,6 mm) og to epiduralskruer lokalisert i bakken parietal. elektroder. Elektrodearrayer ble laget av 50 m stumpe, PFA-belagte, wolfram-mikrotråder (AM Microsystems) plassert i en 2 8-konfigurasjon med en avstand på 250 m mellom tilstøtende elektroder. Implantater ble utført under anestesi med ketamin (80 mg/kg)/xylazin (10 mg/kg), og umiddelbart etter operasjonen fikk dyrene en enkelt subkutan dose meloksikam (0,2 mg/kg) som smertestillende middel. Etter operasjonen ble rotter med elektrodeimplantater plassert individuelt. Atferdsprosedyrer startet 7–10 dager etter operasjonen.

Eksperimentell design og statistisk analyse. Før trening i SD-IA (se nedenfor), ble rotter underkastet en av tre forskjellige prosedyrer som følger. Kontrolldyr ble håndtert i 5 min/d i løpet av 5 d (kontrollgruppe). Dyr i åpent felt (OF) fikk utforske en 60 * 6{{30}} * 60 cm lys grå OF arena i 5 min/d i 5 d. Treningsboks (TB) gruppedyr ble satt på SD-IRA TB-plattformen og fikk utforske apparatet fritt i 5 min/d i løpet av 5 d. En dag eller 28 dager etter slutten av disse prosedyrene ble rotter trent i SD-IA-oppgaven. SD-IA-apparatet var en 50 25 25 cm pleksiglassboks med en 5-cm høy, 8-bred, 25-cm lang plattform på venstre ende av en serie bronsestenger som utgjorde gulvet i boksen. For trening (en enkelt økt utført mellom 8:00 AM og 11:00 AM), ble dyrene plassert på plattformen vendt mot venstre bakre hjørne av SD-IRA-apparatet. Da de gikk ned og plasserte sine fire poter på rutenettet, mottok de et 0,8 mA (sterk trening) eller et 0,4 mA (svak trening) kryptert fotsjokk i løpet av 2 s og ble umiddelbart returnert til hjemmeburet. For å reaktivere unngåelsesminnesporet, 24 timer etter SD-IA-trening, ble dyrene plassert igjen på TB-plattformen i 40 s. I løpet av disse 40-årene utforsket rottene plattformen og unngikk å gå ned fra den. Retensjon ble vurdert ved bruk av uavhengige grupper av dyr 3 timer, 1 dag eller 14 dager etter SD-IA-minne-reaktivering. For å gjøre det ble dyrene plassert på SD-IA TB-plattformen, og ventetiden for å gå ned fra den ble målt. Denne økten ble avsluttet når dyret gikk ned til rutenettet eller etter 500 s. Det ble ikke gitt fotsjokk. På grunn av 500 s-taket som er pålagt ventetid for oppbevaringstestøkter og det faktum at det ikke finnes noen validert multifaktoriell ANOVA-test for ikke-parametriske variabler, blir data uttrykt som medianer (interkvartilområder) og analysert med to-halet Mann–Whitney U-test eller Kruskal– Wallis-test etterfulgt av Dunns post hoc-sammenligninger, når det er hensiktsmessig. Data fra forhåndseksponering og treningsøkter (ingen tak pålagt) er uttrykt som gjennomsnittlig SEM og ble analysert ved bruk av ANOVA etterfulgt av Bonferronis test med flere sammenligninger. Signifikansen ble satt til p 0,05. Dataanalyser ble utført ved å bruke GraphPad Prism 6-programvaren (RRID: SCR_002798).

In vivo elektrofysiologi. Nevrofysiologiske signaler ble innhentet kontinuerlig ved bruk av Cerebus Neural Signal Processor-systemet (Black rock Microsystems). Data ble forsterket, filtrert ved grensefrekvenser på 0.3 og 150 Hz, samplet ved 1000 Hz og analysert offline i MATLAB (RRID: SCR_001622) ved bruk av innebygde og spesialskrevne rutiner ( Verktøykasse for signalbehandling). CA1-pyramidecellelaget ble identifisert av stereotaksiske koordinater og standard elektrofysiologiske parametere som maksimal theta-kraft ved hippocampus-fissuren og fasereversering av theta-aktiviteten over stratum radiatum (Brankack et al., 1993; Bragin et al., 1995). Vi brukte Welch periodogram-metoden (5 s Hamming-vinduer, 75 prosent overlapping) for kraftspektreberegning. Effektforhold indikerer kraft per enhetsfrekvens normalisert av kraft under grunnlinjeepoken (de første 40 sekundene med stabil opptak i opptaksburet). Baseline feltpotensialer ble ervervet i registreringsburet 1 time før minnereaktivering. Båndstyrken til theta, sakte gamma og rask gamma ble definert som gjennomsnittseffekten i frekvensområdet på henholdsvis 5–10, 35–55 og 55–100 Hz. For kryssfrekvenskoblingsanalyse ble langsomme og raske gamma-amplituder og theta-fasene langs opptaket beregnet fra Hilbert-transformasjonen av de filtrerte versjonene av hvert frekvensbånd. Theta-fasene ble lagt inn i 18 intervaller på 20 grader. Gjennomsnittlig amplitude av gammabånd ble beregnet for hver tetafasebeholder og normalisert med summen av amplitudeverdier over alle hyller. Modulasjonsstyrken mellom frekvensbånd ble uttrykt av modulasjonsindeksen (MI), som indikerer Kullback-Leiber-avstanden mellom den jevne fordelingen og sannsynlighetsfunksjonen utledet fra gjennomsnittlig amplitude per fasefordeling (Tort et al., 2010). Komodulasjonskart ble oppnådd ved å uttrykke MI for flere frekvensbåndpar (4 Hz båndbredder, 1 Hz trinn for fasefrekvenser; 10 Hz båndbredder, 5 Hz trinn for amplitudefrekvenser) i et todimensjonalt pseudofargeplott (Tort et al., 2010) . Gjennomsnittlig MI ble oppnådd ved å beregne gjennomsnittet av de tilsvarende MI-verdiene i (5–10 Hz) (35–55 Hz) eller (5–10 Hz) (55–100 Hz) regionene i komodulasjonskartene. MI ble beregnet fra enkeltelektroder ved å bruke 40-s lange sammenhengende LFP-opptak fra reaktiveringsøkten. Hendelser med langsom og rask gamma-amplitude ble identifisert og theta-fasen assosiert ble bestemt. Disse hendelsene ble definert som tidsintervaller når gammakraft overgikk med 2 SD-er deres respektive tidsgjennomsnittlige kraft som i Colgin et al. (2009). For å unngå analysen av artefaktuelle gammahendelser, tok vi ikke hensyn til tidsintervaller med kraft 6 SD-er i beregningene. Hendelser atskilt med 100 ms ble slått sammen og betraktet som en enkelt hendelse. Theta-fasen ved tidspunktene som tilsvarer maksimum for hver gammahendelse ble ekstrahert og det sirkulære gjennomsnittet ble beregnet, og oppnådde en enkeltfaseverdi assosiert med forekomsten av høy gammaamplitude. Digitale videokameraer festet over SD-IA-apparatet og opptaksbur ble brukt for å spore dyrets posisjon. Videodata ble innhentet med 30 bilder/s og analysert ved hjelp av TopScan-systemet (CleverSys). Data er uttrykt som gjennomsnittlig SEM og ble analysert ved bruk av uparet Students t-test eller en-prøve t-test med teoretisk gjennomsnitt 1. Elektrodeplassering ble verifisert postmortem. Rotter ble dypt bedøvet og perfusert intrakardialt først med saltvann, pH 7,2, og deretter med 4 prosent paraformaldehyd, pH 7,2. Hjerner ble fjernet, etterlatt i 30 prosent sukrose i 48 timer og kuttet koronalt (50 m seksjoner). Relevante seksjoner ble valgt og farget med kresylfiolett for å bekrefte elektrodeplassering. eksperimenter ble 1 1 4% metylenblått infundert som beskrevet ovenfor og forlengelsen av fargestoffet 30 minutter deretter ble tatt som en indikasjon på den tidligere injiserte bærer/medikamentdiffusjonen. Kun data fra dyr med korrekte kanyleimplantater (96 prosent) ble inkludert i de statistiske analysene.

Resultater

Gjentatt ikke-forsterket fortreningseksponering for treningsapparatet fremkaller deltakelse av hippocampus i unngåelsesminnekonsolidering

For å bestemme effekten av tidligere læring på fryktmotivert unngåelsesminne-rekonsolidering, ble Wistar-hannrotter (3 måneder gamle; 300 –350 g) håndtert (kontrollgruppe) eller lov til å utforske fritt enten en OF-arena (OF-gruppe) eller SD-IA TB (TB-gruppe) i 5 minutter én gang daglig i 5 d. Tjuefire timer senere ble dyrene trent i SD-IA (0.8 mA/2 s fotsjokk) og 1 dag deretter underkastet en 40-s lang ikke-forsterket minnereaktiveringsøkt. Umiddelbart etter dette fikk rotter bilaterale injeksjoner av bærer (VEH; 0,9 prosent saltvann), gentranskripsjonsblokkeren AMA (45 ng/side) eller proteinsyntesehemmeren ANI (160 g) /side) inn i CA1-regionen av dorsal hippocampus. Kontroll- og OF-dyr viste normal SD-IA-minnetensjon under en testøkt utført 24 timer etter reaktivering uavhengig av behandling. TB-dyr som fikk VEH viste også normal retensjon, men de som ble gitt AMA eller ANI hadde hukommelsestap (fig. 1B; kontrollgruppe: H 0.8501, p 0.6537; OF-gruppe: H 0,1925, p 0,9082; TB-gruppe: H 12,23, p 0,0022, VEH vs AMA p 0,05, VEH vs ANI p 0,01 i Dunns multiple sammenligninger etter Kruskal–Wallis test).

Postreaktivering Intra-CA1 administrering av AMA og ANI forårsaket også hukommelsestap hos TB-dyr som var trent i SD-IA ved bruk av et svakt fotsjokk (0.4 mA/2 s; Fig. 1C; kontrollgruppe: H {{7} }.2679, p 0.8747; TB-gruppe: H 14.96, p 0.0006, VEH vs AMA p 0.05, VEH vs ANI p 0.001 in Dunns flere sammenligninger etter Kruskal–Wallis-testen).

I samsvar med forestillingen om at forhåndslæring av motstridende ikke-naversiv informasjon er en nødvendig betingelse for involvering av hippocampus i rekonsolidering av unngåelse av minne, varte amnesien forårsaket av AMA og ANI i minst 14 dager (fig. 1D; H 15.43, s { {4}}.0004, VEH vs AMA p 0.001, VEH vs ANI p 0,05 tommer Dunns multiple sammenligninger etter Kruskal–Wallis-testen) og ble ikke observert når AMA og ANI ble injisert 6 timer etter (fig. 1E; H 2.376, s. 0.3049) eller i fravær av minnereaktivering (fig. 1F; H 2.282, s. 0.3196) ), da vi testet dyrene for retensjon 3 timer i stedet for 24 timer etter reaktivering (fig. 1G; H 1.959, s. 0.3754), eller når vi sendte dyrene til en enkelt TB-preeksponeringsøkt (fig. 1H; H 1.478, s. 0,4776).

Gjentatt forhåndseksponering for tuberkulose reduserte nedtrappingsforsinkelsen ved trening, men påvirket ikke SD-IA-minnestyrke eller utholdenhet (fig. 2A, venstre: F(2,47) 26.46, s 0.0 01 preeksponeringseffekt; t(47) 2.144, p 0.05 for kontrollgruppe vs OF-gruppe; t(47) 7.1{{30}} 6, s 0.001 for kontrollgruppe vs TB-gruppe; t(47) 4.994, s. 0.001 for OF-gruppe vs TB-gruppe i Bonferroni's multiple-sammenligningstest etter enveis ANOVA; Fig. 2A, høyre, dag 1: H 0,4478, p 0,7994; dag 14: H 0,2072, p 0,9016). Dessuten påvirket ikke ikke-forsterket reaktivering styrken til den lærte unngåelsesresponsen uavhengig av fotsjokkintensiteten ved trening (Fig. 2B, C; U 24.50, s. 0.9999, no-RA-gruppe vs RA-gruppe for sterk trening og U 20.00, p 0,5594, ingen-RA-gruppe vs RA-gruppe, for svak trening).

Ekspresjon av transkripsjonsfaktoren Zif268 er en selektiv hippocampus rekonsolideringsmarkør (Lee et al., 2004), og farmakologisk aktivering av -adrenerg reseptorsignalering forbedrer fryktminnet rekonsolidering (men se også Muravieva og Alberini, 2010; De˛biec et al., 2011). Hos TB-dyr, men ikke hos kontrolldyr, provoserte intra-CA1-infusjon av Zif268 antisense-oligodeoksynukleotider (2 nmol/side) 90 minutter før minnereaktivering amnesi 24 timer senere (fig. 3A; kontrollgruppe: U 49,5{ {55}}, p 0.9999, MSO vs ASO; TB-gruppe: U 7.50, p 0.0007, MSO vs. ASO i Mann-Whitney-testen), mens intraperitoneal administrering av den -adrenerge reseptoragonisten ISO (5 mg/kg) umiddelbart etter reaktivering bremset hukommelsessvikt (fig. 3B; U 15.{{80}}{{ 89}}, s 0.0{{100}}73, VEH vs ISO i Mann–Whitney-testen). Dessuten påvirket ikke administrering av AMA og ANI etter SD-IA-minnereaktivering retensjon hos dyr som mottok NMDAr-antagonisten AP5 (5 g/side) i dorsal CA1 etter hver preeksponeringsøkt (fig. 4A, venstre: F(4,196) 5,472, p 0,0003 for behandlingseffekt; F(1,49) 15,81, p 0,0002 for økteffekt; F(4,196) 5,248, p 0,0005 for interaksjon; økt 4-AP5: t(245) 4,038, p økt 4-VEH; økt 5-AP5:t(245) 4.179, p 0.001 vs økt 5-VEH i Bonferronis multiple-sammenligningstest etter toveis ANOVA; Fig. 4A, høyre: VEH etter gjentatt forhåndseksponering: H 12,96, p 0,0015, VEH vs AMAp 0,01, VEH vs ANI p 0,05; AP5 etter gjentatt preeksponering: H 2,046, p 0,3595 i Dunns multiple sammenligninger etter Kruskals siste gang)– føreksponeringsøkt og treningsøkten ble økt fra 1 til 28 dager. Imidlertid gjenopprettet gjeneksponering for SD-IA TB, men ikke til en OF-arena, 27 dager etter den siste preeksponeringsøkten den amnesiske effekten av AMA og ANI (fig. 4C til venstre: håndtert gruppe: H 0,07045, s. 0,9654; OF-gruppe: H 3,214, p 0,2005; gjeneksponert gruppe: H 19,20, p 0,0001, VEH vs AMAp 0,001, VEH vs ANI p 0,001 i Dunns multiple sammenligninger etter Kruskal–Wallis test)

Unngåelse av rekonsolidering av minne øker hippocampus theta-gamma-kobling

Minnerekonsolidering har blitt karakterisert omfattende på farmakologiske og molekylære nivåer (Alberini, 2005; Tronson og Taylor, 2007; Haubrich og Nader, 2016). Imidlertid mangler elektrofysiologiske analyser av denne prosessen, noe som hittil har hindret beskrivelsen av sikre rekonsolidering elektrofysiologiske signaturer.

I hippocampus er lokale feltpotensialsvingninger (LFP) i thetabåndet (5–10 Hz) assosiert med beredskapsdeteksjon (Nokia og Wikgren, 2010), mens langsomme (35–55 Hz) og raske gamma (55–100 Hz) oscillasjoner er involvert i overføring av informasjon fra og til andre hjerneområder (Fries, 20 09). Sakte gamma har sin opprinnelse i CA3 og forplanter seg til CA1 stratum radiatum via Schaffer-kollateralene, mens rask gamma-aktivitet ser ut til å genereres hovedsakelig i den mediale entorhinale cortex og forplanter seg til stratum lacunose-molekylær, selv om den sanne opprinnelsen og naturen til denne oscillerende aktiviteten forblir å bli fullstendig belyst (Csicsvari et al., 2003; Colgin et al., 2009; Zemankovics et al., 2{{1 06}}13; Laszto´ czi og Klausberger, 2014, 2016). Langsomme og raske gammaoscillasjoner kan også registreres fra CA1-pyramidelaget (Butler et al., 2016), der koblingen deres til theta speiler integreringen av ny informasjon med den som hentes fra langtidsminnelagre under læring (Fell og Axmacher, 2011; Yaffe et al., 2014). For å bestemme om reaktiveringsindusert hippocampus LFP-aktivitet er forskjellig mellom dyr som nettopp har hentet unngåelsesresponsen (kontrollgruppe) og dyr som også rekonsoliderte den responsen (TB-gruppen), registrerte vi LFPer i det dorsale CA1 pyramidale cellelaget og analyserte endringer i oscilleringen. mønster under reaktivering av SD-IA-minne ved å måle den relative kraften til theta- og gammabånd. Vi fant at amplituden til langsomme gamma-oscillasjoner økte i både kontroll- og TB-grupper under reaktivering (fig. 5C; kontrollgruppe: t(5) 2.605, p 0.0480; TB-gruppe: t(5) 5.182, p 0.0035 i {{35 }}prøve t-test med teoretisk gjennomsnitt 1; kontrollgruppe vs TB-gruppe: t(10) 1,858, p 0,0928 i uparet t-test), i samsvar med rapporter som tyder på at sakte gamma er involvert i minneinnhenting (Colgin, 2015) . TB-dyr, men ikke kontrolldyr, viste også en økning i theta og rask gammastyrke (fig. 5C; TB-gruppe: t(5) 8.754, p 0.0003 for thetabånd; t(5) 3.601, p 0.0155 for raskt gammabånd i 1-prøve t-test med teoretisk gjennomsnitt 1; kontrollgruppe vs TB-gruppe: t(10) 2.524, p 0.0302 for theta-bånd; t(10) 2.527, p 0.0300 for raskt gammabånd i uparet t-test ). Ved å bruke MI (Canolty et al., 2006; Tort et al., 2010), fant vi at langsomme og raske gamma-amplituder ble koblet til theta under SD-IA-minnereaktivering og at denne moduleringen var sterkere hos TB-dyr enn hos kontrolldyr (Fig. 5F; kontrollgruppe vs TB-gruppe: t(10) 3,639, p 0,0045 for theta-slow gamma; t(10) 3,963, p 0,0027 for theta-fast gamma i uparet t-test). For å undersøke om denne forskjellen i koblingsstyrke faktisk reflekterer en aktiv minneprosessor, var ganske enkelt et resultat av forbedret faseidentifikasjon på grunn av økt theta-kraft hos TB-dyr (Canolty et al., 2006; Tort et al., 2008), har vi lagt inn LFP-svar. registrert under den 40-s lange SD-IA-reaktiveringsøkten i 1-s lange intervaller og utjevnet theta-styrken mellom kontroll- og TB-dyr (fig. 5G, venstre: kontrollgruppe vs TB-gruppe: t( 10) 0,1640, p 0,8730 i uparet t-test) for å beregne MI på nytt ved å bare ta hensyn til epoker med teta-potensverdier over henholdsvis under 50. persentilen. Vi fant at selv under disse strenge forholdene var MI høyere i TB enn hos kontrolldyr (fig. 5G, til høyre: kontrollgruppe vs TB-gruppe: t(10) 3.006, p 0.0132 for theta-slow gamma; t(10) 5,409, s 0,0003 for theta-rask gamma i uparet t-test).

Analyse av gamma-normalisert amplitudefordeling over theta-faser viste at i TB-dyr, men ikke i kontrolldyr, forekom maksimal kraft av langsomme og raske gamma-komponenter nær toppen av theta-syklusen under reaktivering av minne (fig. 5H, til venstre). Vi bestemte også theta-fasefordelingen av langsomme og raske gammahendelser, definert som perioder hvor kraften til det valgte gammafrekvensunderbåndet oversteg 2 SDs gjennomsnittseffekten, og fant at hos TB-dyr oppstod langsomme og raske gammahendelser i forskjellige faser av theta-syklus, med langsomme gamma-episoder konsentrert om den sent stigende delen og raske gamma-hendelser på den tidlige synkende fasen av theta-bølgen (fig. 5H, høyre: 347,18 grader 5,33 for sakte gammahendelser og 36,34 grader 13.{{15} }3 for raske gammahendelser, gjennomsnittlig fasevinkelavvik; F(2,10) 7,11, p 0.048 i Hotelling paret prøvetest for like vinkelmiddelverdier; ujevn fasefordeling p 0,001 i Rayleigh test; 0 grader definert som toppen av theta-syklusen).

Differensialmodulasjonen av langsomme og raske gammabånd observert hos TB-dyr under reaktivering av minne var uavhengig av antall gammahendelser (fig. 5I; langsomme gammahendelser: t(10) 2.194, p 0 .0529, kontrollgruppe vs TB-gruppe; raske gammahendelser: t(10) 1.470, p 0.1724, kontrollgruppe vs TB-gruppe; uparet t-test).

Diskusjon

Tidligere ikke-naversiv læring er en grensebetingelse for å unngå minnekonsolidering

Rekonsolidering er ikke en nødvendig konsekvens av minnereaktivering, men det er eksperimentelle forhold som begrenser denne prosessen. Flere av disse grensebetingelsene er allerede beskrevet, selv om det har vært motstridende rapporter om hver og en av dem, noe som ikke er overraskende gitt antallet atferdsvariabler og fysiologiske interaksjoner som kan påvirke reaktivering og gjenfinning av minne (Nader og Hardt, 2009). Funnet om at hemming av hippocampus proteinsyntese etter frykt-unngåelsesreaktivering ikke resulterer i vedvarende hukommelsestap har vært bemerkelsesverdig konsistent over tid (Taubenfeld et al., 2001; Cammarota et al., 2004; Power et al., 2006; Arguello et al., 2013), som støtter ideen om at hippocampus ikke er involvert i fryktmotivert unngåelse av minnerekonsolidering. I motsetning til dette synet demonstrerer våre eksperimenter at hippocampus faktisk deltar i rekonsolidering av unngåelsesminne, men bare når dyrene gjentatte ganger ble forhåndseksponert for treningsmiljøet før de fikk unngåelsesminnesporet. Denne påstanden er basert på resultater som viser at intra-CA1 administrering av AMA eller ANI umiddelbart etter reaktivering forårsaket tidsavhengig hukommelsestap for SD-IA-minne hos forhåndseksponerte dyr (TB-gruppe), men ikke hos ikke-eksponerte kontrollrotter (kontrollgruppe) eller rotter før. -eksponert for en OF-arena som ikke er relatert til SD-IA TB (OF-gruppen). Dessuten oppsto ikke den amnesiske effekten av AMA og ANI når retensjon ble vurdert 3 timer etter reaktivering og ble etterlignet ved å blokkere uttrykket av rekonsolideringsmarkøren Zif268 i hippocampus. Det er usannsynlig at latent hemming kan forklare resultatene våre fordi det har blitt rapportert gjentatte ganger at pre-eksponering for treningskonteksten øker snarere enn reduserer fryktens minnestyrke (Pisano et al., 2012), som igjen burde gjøre minnet motstandsdyktig mot rekonsolidering (Suzuki et al., 2004; Wang et al., 2009). I alle fall endret ikke forhåndseksponering for SD-IA-apparatet styrken eller utholdenheten til SD-IA-minnet, og effekten av AMA og ANI på rekonsolidering var uavhengig av styrken til unngåelsesresponsen, som sammen med det faktum at Gjentatt forhåndseksponering gjorde sporet mottakelig i stedet for motstandsdyktig mot hippocampus-manipulasjoner, tillater oss også å forkaste enhver mulig påvirkning av en foreksponeringstilretteleggingslignende effekt som ligner på den beskrevet for dannelsen av kontekstuelt fryktkondisjonerende minne (Fanselow, 1990; Barrientos et al., 2002).

Hippocampus støtter det assosiative skjemaet som organiserer tidligere ervervet kunnskap og beregner mismatchsignaler (Vinogradova, 2001; Lisman og Grace, 2005; Schiller et al., 2015). Derfor har det blitt foreslått at hippocampus er spesifikt engasjert i minnerekonsolidering når reaktivering skjer samtidig med deteksjon av nyhet eller prediksjonsfeil (Morris et al., 2006; Rossato et al., 2007; Ferna´ndez et al., 2016). I våre eksperimenter gjorde imidlertid verken kontroll- eller TB-dyr noen feil eller lærte ny informasjon under reaktiveringsøkten, men de hadde utvilsomt andre forventninger til de mulige resultatene av denne økten. For kontrolldyr var den eneste forutsigbare konsekvensen av å trappe ned fra den trygge plattformen under reaktivering et fotsjokk, mens for TB-rotter var konsekvensene av denne handlingen ikke entydig forutsigbare. Derfor er det fristende å spekulere i at det som utløser involveringen av hippocampus i fryktmotivert unngåelsesminnekonsolidering ikke er uoverensstemmelsen mellom fakta og prognoser eller oppfatningen av nyhet, men snarere usikkerheten om ettervirkningene av unngåelse forårsaket av sammenligningen. mellom å konkurrere om motstridende representasjoner.

Oscillerende aktivitet i hippocampus og unngåelse av minnerekonsolidering Hippocampus theta-oscillasjoner er knyttet til henting av valgrelevant informasjon under beslutningstaking (Womelsdorf et al., 2010) og koordinere reaktivering av ulike innganger som øker nøyaktigheten av sammenligninger (Vinogradova, 2001). Våre elektrofysiologiske registreringer viste at CA1 theta-kraft økte hos TB-dyr, men ikke hos kontrolldyr, under reaktivering av minnet, noe som tyder på at hippocampus theta-aktivitet kan reflektere databehandling av motstridende informasjon ved begynnelsen av rekonsolidering. Det har blitt antydet at langsomme gammafrekvenser fremmer minneinnhenting mens raske gammarytmer letter koding og omkoding av gjeldende kontekstuell informasjon (Colgin, 2016). I samsvar med disse rapportene fant vi at både kontroll- og TB-dyr viste økt langsom gammaaktivitet, mens bare TB-dyr presenterte endringer i det raske gammabåndet under reaktivering av hukommelsen. I amygdala er rask gammakraft assosiert med sikkerhetssignaler og det er kjent at uttrykk for aversive og sikkerhetstilstander innebærer synkronisert interaksjon av denne strukturen med hippocampus (Stujenske et al., 2014). Så er en alternativ forklaring på funnene våre at den økte hippocampale raske gamma-aktiviteten observert hos TB-dyr gjenspeiler reaktivering av den ikke-naversive representasjonen lært under gjentatt forhåndseksponering for treningsapparatet.

Theta-gamma-interaksjoner er assosiert med synaptisk plastisitet, minneinnhenting og kommunikasjon mellom hjerneregioner (Lisman, 2005; Canolty og Knight, 2010; Jutras og Buffalo, 2010; Lesting et al., 2011). Vi fant at theta-fasen sterkt modulerer amplituden til langsomme og raske gammabånd under hukommelsesreaktivering i TB, men ikke i kontrolldyr, noe som antyder at styrken til denne kryssfrekvenskoblingen i hippocampus er en elektrofysiologisk korrelat av hukommelsesrekonsolidering. Selv om hastighetsavhengige variasjoner i hippocampus LFP-aktivitet er rapportert (Whishaw og Vanderwolf, 1973; Montgomery et al., 2009; Newman et al., 2013), er det usannsynlig at forskjeller i motorisk aktivitet kan forklare resultatene våre fordi begge kontrollerer og TB-dyr forble i TB-plattformen i en minimal bevegelsestilstand (gjennomsnittlig hastighet 1 cm/s) under reaktiveringsøkten.

Konklusjoner og mulige implikasjoner

Kliniske intervensjoner som tar sikte på å dempe den vedvarende erindringen av traumatiske opplevelser kan være basert, ikke bare på forstyrrelsen av rekonsolidering av unngåelsesminnet, men også på forbedringen av utryddelsen av unngåelsesminnet (Vervliet et al., 2013; Schwabe et al., 2014). Ekstinksjon er prosessen der sannsynligheten for emisjon av en lært respons avtar ved gjentatt ikke-forsterket reaktivering og innebærer dannelse av et hemmende minne som ender opp med å konkurrere med det opprinnelige sporet. Rekonsolidering og ekstinksjon er gjensidig utelukkende prosesser (Merlo et al., 2014) og det har blitt antydet at hvorvidt gjenfinning resulterer i ekstinksjonslæring eller rekonsolidering av minne avhenger av grensebetingelsene som råder under reaktiveringsøkten. Men selv om ekstinksjon og rekonsolidering er eksklusive hverandre, er det hemmende minnesporet indusert av ekstinksjonslæring mottakelig for rekonsolidering (Rossato et al., 2010). For eksempel gjennomgår SD-IA-ekstinksjonsminne proteinsynteseavhengig rekonsolidering i hippocampus ved reaktivering, og manipulering av det kan enten gjenopprette unngåelsesresponsen eller forbedre ekstinksjonsminnesporet (Radiske et al., 2015; Rosas-Vidal et al., 2015). Disse funnene, sammen med resultatene presentert i denne studien, tyder sterkt på at hippocampus er engasjert i minnerekonsolidering når motstridende signaler oppdages under reaktiveringsøkten, og at den mnemoniske representasjonen som faktisk kontrollerer dyrets oppførsel i den økten er den som blir sårbar for farmakologisk interferens, som antydet av spordominansteorien (Eisenberg et al., 2003). Innenfor denne rammen foreslår vi at terapier basert på forstyrrelse av hukommelsesrekonsolidering bør foretrekkes for å behandle traumer og fobier assosiert med kjente kontekster, mens intervensjoner basert på tilrettelegging for utryddelse bør være reseptbelagte valg når de traumatiske hendelsene stammer fra ukjent bakgrunn. . Til slutt antyder resultatene våre også at faseamplitudekoblingsanalyser fra EEG-signaler registrert under rekonsolideringsbaserte psykoterapier kan være nyttige for å verifisere den faktiske forekomsten av denne prosessen og forutsi behandlingens effektivitet.