Lagaíonn Díghníomhú Optogenetic na Meán-Seipteach Foirmiú Cuimhne Aitheantais Fadtéarmaí

Teibí

Tá Theta ar cheann de na hascaluithe sioncrónacha eischeallacha is suntasaí san inchinn mhamach. Braitheann hippocampaltheta ar septum meánach slán (MS) agus rinneadh é a thaifeadadh go seasta le linn na céime oiliúna de pharaidímí foghlama éigin, rud a thugann le tuiscint go bhféadfadh sé a bheith bainteach le próiseáil cuimhne fadtéarmach atá ag brath ar hippocampus.

Is feidhm thábhachtach í próiseáil cuimhne san inchinn dhaonna. Baineann sé le próisis amhail faisnéis a aithint, a ionchódú, a stóráil agus a aisghabháil. Is cumas tábhachtach é inár saol laethúil a bhaineann go dlúth le foghlaim, obair, idirghníomhú sóisialta, agus gnéithe eile. Tagraíonn cuimhne do chumas na hinchinne daonna faisnéis a choinneáil, a chinneann ár gcumas foghlaim ó thaithí san am atá caite agus iad a chur i bhfeidhm ar shaolta amach anseo.

Is é próiseáil cuimhne an bonn chun cuimhne a fheabhsú. Trí chumais éifeachtacha próiseála cuimhne, is féidir linn faisnéis a ionchódú, a stóráil agus a aisghabháil níos fearr, rud a fheabhsóidh cuimhne. Nuair is gá dúinn píosa faisnéise a chur de ghlanmheabhair, ní mór dúinn an fhaisnéis a aithint agus a ionchódú ar dtús, agus ansin an fhaisnéis ionchódaithe a stóráil i mbanc cuimhne fadtéarmach na hinchinne. Ar deireadh, nuair is gá dúinn an fhaisnéis seo a úsáid, is féidir linn é a aisghabháil trí aisghabháil. Má dhéantar na próisis seo go héifeachtach, feabhsóidh ár gcuimhne go nádúrtha.

Ar ndóigh, ní dhéantar cumas próiseála cuimhne a bhaint amach thar oíche agus ní mór é a fheabhsú trí oiliúint carntha le himeacht ama. Mar shampla, maidir le faisnéis a aithint, is féidir linn ár n-íogaireacht i leith faisnéise a fheabhsú trí chleachtadh leanúnach, chun réamhaitheantas a dhéanamh; maidir le faisnéis a ionchódú agus a stóráil, is féidir linn éifeachtaí cuimhne a fheabhsú trí úsáid a bhaint as modhanna cosúil le palaces cuimhne; Maidir le faisnéis a aisghabháil, is féidir linn luas agus cruinneas na haisghabhála a fheabhsú trí chleachtas arís agus arís eile.

I mbeagán focal, tá próiseáil cuimhne agus cuimhne doscartha. Trí oiliúint agus carnadh leanúnach taithí, is féidir linn ár gcumas próiseála cuimhne a fheabhsú, rud a fheabhsú ár gcuimhne agus ár saol a dhéanamh níos ildaite. Is féidir a fheiceáil go gcaithfimid ár gcuimhne a fheabhsú. Is féidir le Cistanche deserticola feabhas suntasach a chur ar chuimhne toisc gur ábhar íocshláinte traidisiúnta Síneach é Cistanche deserticola le go leor éifeachtaí uathúla, agus is é ceann acu cuimhne a fheabhsú. Tagann éifeachtúlacht na mionfheoil ó na comhábhair ghníomhacha éagsúla atá ann, lena n-áirítear aigéad, polaisiúicrídí, flavonoids, etc. Is féidir leis na comhábhair seo sláinte inchinn a chur chun cinn ar bhealaí éagsúla.

Cliceáil Know Short-term Memory conas a fheabhsú

Ligeann cuimhne aitheantais réad (ORM) d’ainmhithe míreanna coitianta a aithint agus tá sé riachtanach chun fíricí agus imeachtaí a mheabhrú. I gcás creimirí, teastaíonn hippocampus feidhmiúil chun ORM a fhoirmiú go fadtéarmach ach tá baint ag an MS sa phróiseas seo fós conspóideach. Fuaireamar amach gur chuir oiliúint ar fhrancaigh fireann fásta Wistar i dtasc foghlama fad-téarmach a chothaíonn ORM lena mbaineann nochtadh do dhá réad spreagthacha núíosacha éagsúla, ach coibhéis iompraíochta, méadú ar chumhacht hippocampaltheta, agus gur cuireadh amnesia faoi chois téite trí dhíghníomhú optogenetic MS.

Rud atá tábhachtach, bhain an amnesia go sonrach leis an réad a raibh na hainmhithe á iniúchadh nuair a díghníomhaíodh an MS. Nuair a chuirtear le chéile, tugann ár dtorthaí le fios go bhfuil an MS riachtanach chun ORM a fhoirmiú go fadtéarmach agus molann siad go bhfuil gníomhaíocht téite hippocampal nasctha go cúiseach leis an bpróiseas seo.

Eochairfhocail:

Rithim Theta, Amnesia, Hippocampus, Ascaluithe Inchinne, agus Cuimhne Fadtéarmach.

Príomhthéacs

Is patrúin rithimeacha athchleachtacha de ghníomhaíocht leictreach a tharlaíonn go spontáineach nó a fhreagraíonn do spreagthaigh iad ascaluithe néaracha. Is néarascalú mall (5–10 Hz) é Teta a fhaightear go príomha sa hippocampus, go háirithe sa réigiún CA1, áit a bhfuil sé níos rialta agus a léiríonn aimplitiúid uasta [1]. Tá Hippocampaltheta íogair do loit an septum medial (MS) [2] agus, cé nach bhfuil a chomhghaolta iompraíochta soiléirithe go hiomlán fós, léiríonn fianaise fhairsing go dtacaíonn sé le foghlaim [3-5].

Go deimhin, éascaíonn téite potentiation hippocampallong-term (LTP) [6], an príomhshamhail cheallacha de chuimhne fhadtéarmach atá ag brath ar hippocampus. Ligeann cuimhne Aithint Oibiachta (ORM) d’ainmhithe eolas a fháil ar mhíreanna agus tá sé ríthábhachtach chun imeachtaí a mheabhrú agus chun gníomhartha a phleanáil. I gcás creimirí, gníomhaíonn oiliúint i bparaidím foghlama bunaithe ar ORM go leor cosáin chomharthaíochta a bhaineann le plaisteacht agus spreagann sé LTP indorsal CA1, rud a thugann le fios go bhfuil an hippocampus riachtanach le haghaidh foirmiú ORM fadtéarmach [7-9]. Os a choinne sin, tá rannpháirtíocht na mBallstát sa phróiseas seo fós conspóideach. Mar shampla, ní dhéanann loit seipteacha a lagaíonn cuimhne spásúlachta agus oibre difear do ORM fadtéarmach[10, 11] ach maolaíonn spreagadh MS an t-easnamh fadtéarmachORM a breathnaíodh i lucha epileptic trí ghníomhaíocht téite hippocampal a mhéadú [12].

Dá bhrí sin, thugamar faoi anailís a dhéanamh an bhfuil baint ag téite hippocampal atá rialaithe ag MS le coinneáil fhadtéarmach ORM. Chun é sin a dhéanamh, chuireamar eagair leictreoidí isteach i réigiún droma CA1 na bhfrancach fireannWistar fásta (3 mhí d’aois, 300-350 g). Chuireamar oiliúint orthu ar an bparaidím aitheanta oibiachta úrnua, tasc a chothaíonn FORM go fadtéarmach bunaithe ar rogha nádúrtha na creimirí don núíosach a bhaineann le nochtadh do dhá réad núíosacha dhifriúla ach coibhéis iompraíochta A agus Bin, réimse oscailte páirce aithnidiúil do {{10} }nóiméad (Fíor 1a) [13]. Baineadh úsáid as físcheamara digiteach atá socraithe os cionn an ionaid chun suíomh agus iompar na n-ainmhithe a rianú, a thaifeadadh agus a anailísiú le bogearraí an chórais ObjectScan (féach Comhad Breise 1 le haghaidh sonraí).

Sainmhíníodh teagmhais taiscéalaíochta mar an méid is mó nó cothrom le {{{0}}.5-tréimhsí fada nuair a sniff na hainmhithe agus/nó nuair a bhain na hainmhithe leis na réada spreagthaigh lena mbolg agus/nó lena n-éadan. Breathnaíodh ar gach ré eile a bhí níos mó ná nó cothrom le 0.5 s ré mar theagmhais idir- thaiscéalaíochta agus, díobh seo, níor bhreithnigh muid ach na cinn sin ina raibh an meánluas gluaisne Níos lú ná nó cothrom le meánluas locomotion gach teagmhais taiscéalaíochta. Imeachtaí a mhaireann< 0.5 s were excluded from the analysis. Local field potentials (LFP) were recorded continuously during the training session. Signals were amplified, digitized, filtered at cutoff frequencies of 0.3 and 250 Hz, and sampled at 1 kHz. Data from time windows corresponding to exploration and inner exploration events were extracted and analyzed often using built-in or custom-written routines (see Additional file 1 for details). As expected, the exploration time and the number of exploration events during training did not differ between objects A and B (Fig. 1b; t (5)=0.79, P=0.46 for exploration time; t (5)=1.21, P=0.28 for exploration events in paired t-test). 

Breathnaíodh gníomhaíocht thaiscéalaíoch le linn an tseisiúin oiliúna (Fíor 1b). Bhí gníomhaíocht teta le feiceáil freisin le linn an tseisiúin seo (Fíor 1c), ach bhí cumhacht theta, a thuar foghlaim [14], go háirithe ard le linn taiscéalaíochta réad (Fig. 1d,e. ). Go deimhin, thaispeáin anailís speictrim cumhachta go raibh an cumhacht ag an gcumhacht le linn réanna taiscéalaíochta réada 36±7% níos airde ná mar a bhí le linn tréimhsí idir- thaiscéalaíochta (Fíor 1f, g;F (2, 10)=15.55; P{{12} }.0009. Obj A vs IE, P=0.002, ObjB vs IE, P=0.001 i gcomparáid iolraí Bonferroni tar éis RM aontreo ANOVA).

Teta peak frequency did not differ between exploration and inter-exploration events (Fig. 1f; F (2, 10)=3.29; P=0.079 in RM one-way ANOVA). Neither the power nor the peak frequency of theta differed between object A and object B exploration epochs (Fig.  1f; Obj A vs Obj B, P>0.99 le haghaidh thetapower; Obj A vs Obj B, P=0.13 le haghaidh buaicmhinicíochta i dtástáil chomparáidí iolracha Bonferroni tar éis RM ANOVA aontreo). Lá amháin tar éis na hoiliúna, rinneadh luacháil ar choinneáil ORM go fadtéarmach trí ainmhithe a athnochtadh do réad aithnidiúil A agus réad núíosach C. Mar a bheifí ag súil leis, rinne na hainmhithe iniúchadh tosaíochta ar an réad núíosach ag an tástáil (TT; Fíor 1h; t (5){ {9}}.95, P=0.0009 i dtástáil shamplach amháin le meán teoiriciúil=50).

Tá feidhmiú gnáth-MS riachtanach do ghníomhaíocht téite hippocampal [2]. Baineadh úsáid as díghníomhú MS roimhe seo mar uirlis chun deireadh a chur le téite hippocampal le linn foghlama [15]. Roimhe seo, léirigh muid go bhfuil yellowlight (565 nm) spreagadh an MS na francaigh in iúl an solas buí-bhraite optúla tostóir neural archaerhodopsin T (ArchT; féach Comhad breise 1 le haghaidh technicaldetails) [16] go tapa agus go inchúlaithe a chealú téite i droma CA1 [17] . Dá bhrí sin, chun anailís a dhéanamh ar rannpháirtíocht theMS i bhfoirmiú ORM fadtéarmach agus chun measúnú breise a dhéanamh an bhfuil téite hippocampal nasctha go deimhin leis an bpróiseas seo, cuireadh oiliúint ar fhrancaigh a léirigh ArchT sna Ballstáit sa pharadidm aitheantais oibiachta nua ag baint úsáide as réada asspreagthaí A agus B, agus buí. seachadadh solas chuig an MSjust le linn taiscéalaíochta réad A (Fíor 1i).

Ní dhearna an nós imeachta seo difear do ghníomhaíocht inneall gluaiste (Fíor 1j, k; t (39)=1.29, P=0.20 le haghaidh LigthOFF vs LightON A i dtástáil neamhphéire), am taiscéalaíochta réad (Fíor . 1l; t (39)=1.33, P=0.18 doLigthOFF vs LightON A i dt-thástáil neamhphéireáilte), nó líon na n-imeachtaí taiscéalaíochta (Fíor 1l; t (39){ {16}}.93, P=0.06do LigthOFF vs LightON A i dtástáil gan phéire). Rinneadh luacháil fadtéarmachORM le linn seisiún tástála coinneála maidir le láithreacht réad aithnidiúil A nó réad aithnidiúil B taobh le réad núíosach C a rinneadh 24-h iar-oiliúna. Fuaireamar amach go ndearna ainmhithe neamhspreagtha ArchT-léiriú idirdhealú ar rudaí A agus B ó réad núíosach C (Fíor 1m, n; t (10)=5.96, P<0.0001 for test AC, t (10)=7.48, P<0.0001 for test BC in one sample t-test with theoretical mean=50); however, rats that had been delivered yellow light on the MS during object A exploration at training discriminated object B but not object A from novel object C at test (Fig. 1m, n; t (9)=1.38, P=0.19 for test AC, t (8)=7.30, P<0.0001 for test BC in one sample t-test with theoretical mean=50).

Braitheann aimplitiúid téite hippocampal ar luas gluaisteachta [18], ach ní dócha go bhféadfadh athruithe ar an athróg seo cuntas a thabhairt ar an méadú ar chumhacht theta a thugamar faoi deara le linn na hoiliúna toisc nach ndearnamar ach imeachtaí taiscéalaíochta a chur i gcomparáid le himeachtaí idir-thaighde a mheaitseáil do luasanna comhchosúla. Ní dócha freisin gur tharla an t-amnesia a spreag díghníomhú MS mar gheall ar aisghlaoch lagaithe, feidhmíocht oiliúna subpar, ró-léiriú tógála optogenetic, nó éifeacht dhíobhálach de spreagadh solais per se, toisc go raibh sé sainiúil don ábhar a bhí á iniúchadh ag na hainmhithe nuair a cuireadh cosc ​​optogenetic i bhfeidhm, agus seachadadh solais. ní raibh aon tionchar aige ar thaiscéalaíocht réad. Ní hamháin go ndéanann na Ballstáit tionscadail don hippocampus ach freisin an cortex cingulate anterior (ACC) [19]. Dá bhrí sin, d'fhéadfadh lagú na hidirghníomhaíochta seo ba chúis leis an amnesia a tharlódh de bharr MSionghníomhaithe.

Mar sin féin, níl baint ag an ACC le foirmiú ORM fadtéarmach [20] agus ní chuireann cosc ​​ar réamh-mheastacháin MS-ACC isteach ar an gcineál seo de chuimhne dearbhaithe [21]. Mar sin, tá sé dothuigthe go bhféadfadh cur isteach ar fheidhm an CCT cuntas a thabhairt ar ár dtorthaí ar dóigh dóibh a bheith mar thoradh ar chosc ar theta hippocampal. Tá tacaíocht turgnamhach leathan faighte ag an nóisean go bhfuil an hippocampus ag teastáil le haghaidh próiseála ORM, ach ní ghlactar leis d'aon toil [22]. Mar shampla, ní dhéanann riarachán réamh-oiliúna muscimoltóireacht laistigh den hippocampal difear do ORM ach amháin nuair a bhíonn an t-eatramh oiliúna níos faide ná 10 min [23], rud a thugann le tuiscint nach bhfuil an hippocampus ag teastáil le haghaidh aisghlaoch gearrthéarmach ORM, go nglacann réigiúin inchinn eile ról anhippocampus i ngearr-. próiseáil téarma ORM nuair a bhíonn sé díchumasaithe ar feadh i bhfad, nó go bhfuil meicníochtaí neamhspleácha i gceist le ORM gearrthéarmach agus fadtéarmach, mar a tuairiscíodh do chineálacha cuimhne eile [24].

Maidir leis seo, léiríonn ár gcuid sonraí go bhfuil an hippocampus ríthábhachtach do fhoirmiú fadtéarmach ORM agus tugann siad bunús breise don smaoineamh go bhfuil an dá chuimhní fadtéarmacha oibiachta a fuarthas le linn na hoiliúna sa tasc nua aitheantais réad neamhspleách [13]. Ina theannta sin, tugann an fhíric nach raibh na hainmhithe ach amnesic don réad a raibh siad á iniúchadh nuair a díghníomhaíodh an MS le fios go láidir nach fotháirge de phlaisteacht néareolaíoch spreagtha amháin é an téite ach go bhfuil sé nasctha go feidhmiúil leis na ríomhanna a tharlaíonn sa hippocampus le linn foirmiú ORM fadtéarmach.

Tagairtí

1. Ascaluithe Buzsáki G. Theta sa hippocampus. Néaróin.2002;33(3):325–40.https://doi.org/10.1016/s0896-6273(02)00586-x.

2. Yoder RM, Pang KC. Rannpháirtíocht néaróin seipteacha GABAergic agus cholinergicmedial i rithim téite hippocampal. Hippocampus.2005;15(3):381–92.https://doi.org/10.1002/hipo.20062.

3. Seager MA, Johnson LD, Chabot ES, Asaka Y, Berry SD. Staideanna inchinne agus foghlama ascalacha: Tionchar na hoiliúna theta-teagmhasach hippocampal.Proc Natl Acad Sci USA. 2002; 99(3): 1616–20. https://doi.org/10.1073/pnas.032662099 (Epub 2002 Jan 29).

4. Düzel E, Penny WD, Burgess N. Ascaluithe inchinne agus cuimhne. Curr Oscailte Neurobiol. 2010; 20(2):143–9. https://doi.org/10.1016/j.conb.2010.01.004(Epub 2010 Feb 22).

5. Berry SD, Seager MA. Ascaluithe téite hippocampal agus riochtú clasaiceach. Neurobiol Foghlaim Mem. 2001; 76(3): 298–313.https://doi.org/10.1006/nlme.2001.4025.

6. Huerta PT, Liosán JE. Plaisteacht shionaptach le linn ascalaithe minicíochta téite cholinergic in vitro. Hippocampus. 1996; 6(1):58–61.https://doi.org/10.1002/(SICI)10981063(1996)6:1%3c58:AID-HIPO10%3e3.0.CO;2-J.

7. Ill-Raga G, Köhler C, Radiske A, Lima RH, Rosen MD, Muñoz FJ, CammarotaM. Chun cuimhne aitheantais réad a chomhdhlúthú, tá gá le fosfarú HRI kinase-spleách ar eIF2 sa hippocampus. Hippocam-pus. 2013; 23(6):431–6. https://doi.org/10.1002/hipo.22113 (Epub 2013Mar 18).

8. Myskiw JC, Rossato JI, Bevilaqua ó chlé, Medina JH, Izquierdo I, CammarotaM. Ar rannpháirtíocht mTOR mar chuimhne aitheantais. NeurobiolFoghlaim Mem. 2008; 89(3):338–51. https://doi.org/10.1016/j.nlm.2007.10.002 (Epub 2007 Nov 26).

9. Clarke JR, Cammarota M, Gruart A, Izquierdo I, Delgado-García JM. Athruithe plaistigh de bharr próiseáil cuimhne aitheantais réad. ProcNatl Acad Sci USA. 2010; 107(6):2652–7. https://doi.org/10.1073/pnas.0915059107 (Epub 2010 Jan 25).

10. Kornecook TJ, Kippin TE, Pinel JP. Damáiste forebrain basal agus aithint réad i bhfrancaigh. Behav Brain Res. 1999; 98(1):67–76.

For more information:1950477648nn@gmail.com