Ponovno aktiviranje spominov, posredovanih s hipokampusom, med ponovno konsolidacijo za motenje strahu 1. del

Spomini so shranjeni v možganih, ko se celični sklopi aktivirajo med učenjem in ponovno aktivirajo med priklicem. Z uporabo sistema Tet-tag pri miših označimo dorzalne dentate gyrusne nevrone, ki se aktivirajo s pozitivnimi, nevtralnimi ali negativnimi izkušnjami s kanalrodopsinom-2.

Celične skupine so osnovne enote različnih organov v človeškem telesu in so tudi zelo sodelujoči in kompleksni biološki sistemi. Celične skupine igrajo zelo pomembno vlogo pri oblikovanju spomina.

Spomin delimo na kratkoročni spomin in dolgoročni spomin. Različne vrste spominov zahtevajo različne skupine celic za shranjevanje in obdelavo. Kratkoročni spomin je v glavnem shranjen v živčnih celicah na površini možganske skorje. Nasprotno pa dolgoročni spomin zahteva nenehno krepitev in krepitev povezav med nevroni in je na koncu shranjen v celičnih skupinah globoko v možganski skorji.

Količina in kakovost celičnih populacij imata ključno vlogo pri izboljšanju spomina. V življenju lahko aktiviramo in krepimo skupine možganskih celic na številne načine, kot so branje, učenje jezikov, vadba in vsakdanje življenje.

Poleg tega lahko nekatere zdrave življenjske navade, kot je pravilna prehrana, dovolj spanja ter izogibanje čezmernemu pitju in kajenju, prav tako pomagajo ohranjati zdravje celičnih skupin in s tem spodbujajo izboljšanje spomina.

Skratka, obstaja neločljiva povezava med celičnimi populacijami in spominom. Aktivno bi morali gojiti in zaščititi naše celične populacije, da bi ohranili naše možgane zdrave in prožne ter izboljšali naš spomin in kognitivne sposobnosti. Vidimo, da moramo izboljšati spomin, in Cistanche deserticola lahko bistveno izboljša spomin, saj je Cistanche deserticola tradicionalno kitajsko zdravilno sredstvo, ki ima številne edinstvene učinke, eden od njih je izboljšanje spomina. Učinkovitost Cistanche deserticola izhaja iz številnih aktivnih sestavin, ki jih vsebuje, vključno s taninsko kislino, polisaharidi, flavonoidnimi glikozidi itd. Te sestavine lahko spodbujajo zdravje možganov na različne načine.

Kliknite spoznajte 10 načinov za izboljšanje spomina

Po kondicioniranju strahu so te celice umetno reaaktivira med priklicem spomina strahu. Optična stimulacija konkurenčnega pozitivnega spomina zadostuje za posodobitev spomina med ponovno konsolidacijo, s čimer se akutno in trajno zmanjša pogojni strah.

Poleg tega miši kažejo, da se operant odziva na ponovno aktivacijo pozitivnega spomina, kar potrjuje njegove koristne lastnosti. Ti rezultati kažejo, da lahko motnje zaradi nagrajujoče izkušnje preprečijo negativna čustvena stanja.

Medtem ko posodabljanje spomina, povzročeno z reaktivacijo spomina, vključuje razmeroma majhen nabor nevronov, ugotavljamo tudi, da je aktiviranje velike populacije naključno označenih nevronov dorzalnega zobatega girusa učinkovito pri spodbujanju ponovne konsolidacije.

Pomembno je, da je posodabljanje spomina specifično za spomin na strah. Te ugotovitve nakazujejo, da je dorzalni zobni girus potencialno terapevtsko vozlišče za moduliranje spominov za zatiranje strahu.

Maladaptivni pogojni strah, ki ga povzročajo neregulirani krogi strahu, igra pomembno vlogo v etiologiji anksioznih motenj, kot so specifične fobije in posttravmatska stresna motnja (PTSD).

PTSM se lahko razvije pri posameznikih, ki so doživeli travmatičen dogodek, in zanj so pogosto značilni vztrajni spomini na travmo1. Posledično je bilo kontekstualno pogojevanje s strahom (CFC), ki je zelo ohranjeno pri vrstah2, uporabljeno kot reprezentativni model pri živalih za preučevanje nekaterih vidikov PTSM, kot so generalizacija strahu, pretirani odzivi na strah in povečana odzivnost na stres3–5.
Najpogosteje uporabljene paradigme CFC vključujejo združevanje čustveno nevtralnega pogojnega dražljaja (CS), kot je kontekst treninga, z averzivnim brezpogojnim dražljajem (US), kot je udarec stopala, ki običajno izzove izbruhe aktivnosti, ki pri glodavcih vodijo do pogojnih odzivov zmrzovanja. Pojavi se naučena povezava in CS pridobi averzivne lastnosti, ki olajšajo priklic pogojnega spomina strahu v odsotnosti ZDA.

Pri modelih glodalcev to povzroči pogojni odziv na strah ob ponovni izpostavljenosti kontekstu, ki dokazuje to naučeno razmerje6. Pri ljudeh se lahko patološki pogojeni strah pojavlja več desetletij tudi v odsotnosti točnega konteksta, v katerem se je zgodil travmatični dogodek.

Čeprav so anksiozne motnje izjemno razširjene v splošni populaciji in mnogi posamezniki doživljajo patološko anksioznost kot obliko stanja pretiranega strahu, je malo načinov za ublažitev neprilagojenega pogojnega strahu.

Ponovna konsolidacija pa ima potencial kot terapevtski mehanizem za zmanjšanje Pavlovskega strahu7. Teorija ponovne konsolidacije trdi, da se spomini destabilizirajo med priklicem, ko vstopijo v prehodno stanje gibljivosti, kjer jih je mogoče modulirati, ko je potrebno, da se ponovno stabilizirajo 7,8.

Kljub dolgi zgodovini eksperimentalnih posegov, povezanih s ponovno konsolidacijo, z uporabo različnih farmakoloških učinkovin, vedenjskih zdravljenj in protokolov stimulacije za motnje ali izboljšanje spomina9–11, so te študije dale mešane rezultate.
Šele pred kratkim je bil prepoznan potencial za razvoj izboljšanih zdravljenj, ki temeljijo na ponovni konsolidaciji, in novih posegov12,13. Kljub temu so najučinkovitejše terapije za PTSP osredotočene na travmo, kar pomeni, da se zdravljenje osredotoča na spomin na travmatični dogodek14.

Spomin naj bi bil shranjen v redkih vzorcih aktivnosti nevronskih populacij znotraj porazdeljene mreže 15–17, ali kot je WilderPenfield opisal spomin kot "zapis, ki ostane za možgani zaradi zavestne izkušnje" 18.

Te sklope, aktivne med kodiranjem spomina, pogosto imenujemo spominske sledi ali engrami 19, 20, ti engrami pa se ponovno aktivirajo med iskanjem 17, 21. Ugotovitve iz več študij so pokazale, da lahko določene spomine, vključno s spomini na strah, moti zaviranje povezanih engramov 15, 22–26. Natančneje, dorzalni zobni girus (dDG) hipokampusa je pomemben za kodiranje kontekstualnih spominov na strah 27–30 in je bil vpleten v patofiziologijo več anksioznih motenj 28, 31.

Posebej pomembne za PTSM so kontekstualne informacije, ki vključujejo več kot prostorske informacije, lahko modulirajo strah in varnost4. Valenco (npr. negativne spomine) lahko obravnavamo kot vidik konteksta, ki lahko spodbuja pretirane odzive na strah in generalizacijo strahu prek asociacij, oblikovanih v hipokampusu .

Pomembno je, da ima generalni direktorat tudi vlogo pri razločevanju kontekstualnih informacij, povezanih s travmo, in tistih, ki niso povezane s travmo,32,33 kot tudi pri učenju izumrtja34, bolniki s PTSP pa imajo pri obeh motnje3. Poleg tega smo predhodno pokazali, da lahko umetna reaktivacija pozitivnega spomina, shranjenega v dDG, akutno reši s stresom povzročeno vedenje, povezano z depresijo35.

Tukaj predlagamo inovativno intervencijo, ki temelji na hipotezi, da bo uporaba optogenetike za umetno ponovno aktiviranje predhodno oblikovanega spomina, posredovanega z dDG, med ponovno konsolidacijo trajno spremenila in motila prvotni spomin na strah. Uporabili smo sistem Tet-tag36 za označevanje nevronov dDG, aktiviranih z izpostavljenostjo pozitivnim, nevtralnim ali negativnim izkušnjam s kanalrodopsinom-2 (ChR2).

Miši so bile nato pogojene s strahom in jim je bil opravljen test priklica spomina na strah, pri katerem so bili ti označeni nevroni optično ponovno aktivirani. Predvidevali smo, da bi ta poseg med oknom ponovne konsolidacije posodobil spomin strahu z atributi iz konkurenčnega engrama, s čimer bi zmanjšal vedenjsko izražanje pogojenega strahu.

Poleg tega, ker smo predhodno pokazali, da je mogoče s stresom povzročeno vedenje rešiti z optično reaktivacijo dDG celic, ki so bile prej aktivne med pozitivno izkušnjo35, in ker so drugi pokazali, da pozitivna čustva preprečujejo podmnožico posledic negativnih čustev37, smo predlagali, da bi bil ta učinek bolj izrazit, ko bi tekmovalna čustva Engram je bil povezan s pozitivno izkušnjo v primerjavi z nevtralno ali negativno izkušnjo.

Tukaj prikazujemo, da interferenca hipokampusa, ki temelji na ponovni konsolidaciji, inducirana z optično reaktivacijo konkurenčnega, pozitivnega spomina, zadostuje za posodobitev spomina strahu na ravni skupine, kar ima za posledico oslabitev neprilagojenega pogojenega strahu.

Rezultati

Umetna reaktivacija spominov, posredovanih s hipokampusom, med ponovno konsolidacijo spomina na strah akutno in trajno zmanjša strah

Uporabili smo virusno, od aktivnosti odvisno in inducibilno strategijo nevronskega označevanja pri miših divjega tipa c57BL/6 (slika 1a). Mišjim samcem so vbrizgali virus (bodisi ChR2 bodisi eYFP) in jim vsadili dvostranska optična vlakna, preden so jih odstranili z DOX-a, da so odprli okno za označevanje 17,38.

Razdelili so jih v tri skupine in vsaki so dodelili različno valenčno vedenjsko izkušnjo (slika 1a). Vse miši so bile postavljene v novo čisto kletko in bodisi ostale nemotene (nevtralne) 21, nameščene s samicami (pozitivno) 35, 39 ali pa postavljene v zadrževalno cev z luknjami za zrak (negativno) 35 in nato postavljene v kletko. Miši so bile vrnjene v njihove domače kletke 1 uro kasneje nazaj na DOX, da so zaprli okno za označevanje.

Naslednji dan so bile miši pogojene s strahom (FC) v kontekstu A in 24 h pozneje so opravili 20-minutni test priklica v istem kontekstu. Med tem testom, v katerem smo ocenjevali pogojni strah (tj. zamrznitev) kot posrednik za priklic asociativnega spomina strahu, smo istočasno stimulirali označene skupine dDG med prvo (F10) ali zadnjo polovico (L10) seje in ne celotno sejo, ker nismo želeli tvegati toplotne poškodbe možganov40 in smo želeli primerjati obdobja vžiga in izklopa svetlobe na način znotraj subjekta.

Sprva smo domnevali, da bi ponovna aktivacija pozitivnega spomina v zadnji polovici seje priklica spodbudila ponovno konsolidacijo, saj bi bil spomin na strah že na spletu. To bi potencialno spremenilo sklop spomina na strah in ga posodobilo s pozitivnimi lastnostmi iz izkušenj, kar bi povzročilo zmanjšano zmrzovanje v naslednjih časovnih točkah.

Naš cilj je bil posebej oslabiti moč povezave CS-ZDA z dušenjem pridobljenega odpora do CS41 in spreminjanjem prvotnega spomina na strah s ponovno utrditvijo. Zato smo izbrali dolžino seje, ki ni daljša od 20 minut, da zagotovimo, da bo naša optična manipulacija uvedena med kratkim oknom po reaktivaciji spomina, ko pride do ponovne konsolidacije42 in ne med učenjem izumrtja43.

Ta strategija nam omogoča merjenje zmanjšanja zmrzovanja v realnem času z optično stimulacijo med priklicem. Poleg tega nam omogoča, da izmerimo vse dolgotrajne učinke naše manipulacije, zato smo našo oceno razširili na dve seji izumrtja, da bi testirali ponovno vzpostavitev, ki jo povzroči stres, po takojšnjem šoku v kontekstu B.

Šok je bil izveden v novem kontekstu v manj kot 2 s, tako da miši ne bi oblikovale kontekstualne predstavitve okolja in zato ne bi oblikovale novega asociativnega spomina na strah, vendar bi še vedno izkusile stres.

Ta metoda nam je omogočila modeliranje generalizacije strahu in povečane odzivnosti na stres kot primer neprilagojenega kondicioniranja, saj je bil povzročitelj stresa dostavljen v drugačnem kontekstu 44–46. Na podlagi prejšnjih študij 39, 41, 47 so bile miši najprej FC z uporabo 4- protokol šoka (sl. 1b), pri čemer so kazali zamrznitev postopno, naraščajoč z vsakim zaporednim predstavljenim šokom (dopolnilna slika 1a–c).

Videli smo ta vzorec zamrzovanja za vse poskuse (dodatna slika 1a–h). Miši so bili naslednji dan vrnjeni v kontekst za test priklica spomina strahu (slika 1c). S stimulacijo L10 so skupine miši z nepozitivnim in negativnim ChR2 pokazale zmanjšanje zmrzovanja v realnem času v primerjavi z mišmi v skupini z nevtralnim ChR2 oziroma kontrolami eYFP.

Medtem ko je prišlo do naravnega upada zmrzovanja med sejo zaradi odsotnosti šoka, so te miši pokazale znatno strmejši upad. Medtem ko so se ravni zmrzovanja v dnevih izumrtja na splošno znižale, med izumrtjem (slika 1d in dopolnilna slika 1a) ali takojšnjim šokom (slika 1e) niso opazili nobenih skupinskih razlik. Med ponovno vzpostavitvijo (slika 1f) smo opazili manj zmrzovanja miši z nenegativnim ChR2 v primerjavi z mišmi nevtralnega eYFP in na splošno so kontrolne miši eYFP zamrznile več kot eksperimentalne miši ChR2 ob ponovni vzpostavitvi v primerjavi s takojšnjim šokom (slika 1g).

V nasprotju s tem se je zamrznitev po šoku po kondicioniranju s strahom (slika 1h) zmanjšala v stanju F10 (slika 1i) samo za miši s pozitivnim ChR2 v primerjavi s kontrolami eYFP, ki se je zgodila posebej v zadnjih 10 minutah seje. Tukaj je nevtralno -ChR2 miši so hitreje ugasnile; vendar so bile med izumrtjem opažene razlike med skupinami (slika 1j in dopolnilna slika 1b).

Kot je bilo pričakovano, ni bilo skupinskih razlik med takojšnjim šokom (slika 1k). Med ponovno vzpostavitvijo sta skupini s pozitivnim in nevtralnim ChR2 pokazali zmanjšan strah v primerjavi s kontrolami eYFP, medtem ko miši z negativnim ChR2 niso (slika 1l).

Zopet so kontrolne miši zmrznile bolj kot poskusne miši ob ponovni vzpostavitvi v primerjavi s takojšnjim šokom (slika 1m), in to je bil bolj izrazit učinek. Zato smo sprejeli protokol F10 za vse nadaljnje poskuse.

Vendar pa smo kot dodatno kontrolo dodali eksperiment za oceno, kako učinkovito umetno ponovno aktiviranje pozitivnega spomina med srednjim delom seje (M10) bi primerjali s stimulacijo F10 ali L10 med odpoklicem (dodatna slika 2a). Med pridobivanjem odziva FC so miši v vseh treh pogojih pokazale večjo zamrznitev po šoku (dodatna slika 2b–g).

Med odpoklicem je stimulacija povzročila zmanjšanje zamrznitve v realnem času v skupini ChR2 v pogojih F10 in L10, vendar ne v stanju M10 (dodatna slika 2h–j). Miši F10 ChR2 so še naprej kazale zmanjšano zmrzovanje v drugi polovici seje odpoklica v odsotnosti stimulacije (dodatna slika 2j).

Vsi trije protokoli stimulacije so povzročili zmanjšano zmrzovanje pri miših ChR2 v prvih 3 minutah izumrtja, vendar so bile razlike med skupinami opažene le pri F10-stimuliranih miših (dodatna slika 2k–m).

V prvi seji izumrtja se je izražanje strahu zmanjšalo v skupinah F10 ali M10 ChR2 (dodatna slika 2n–p). V takojšnjem šoku ni bilo razlik (dodatna slika 2q–s). Nazadnje smo ponovno opazili zmanjšano zmrzovanje za skupine F10 in M10 ChR2 med ponovno vzpostavitvijo (dodatna slika 2t–y).

For more information:1950477648nn@gmail.com