Mengaktifkan Semula Kenangan Pengantara Hippocampal Semasa Penyatuan Semula Untuk Mengganggu Ketakutan Bahagian 1

Kenangan disimpan di dalam otak kerana ensembel selular diaktifkan semasa pembelajaran dan diaktifkan semula semasa pengambilan semula. Menggunakan sistem Tet-tag pada tikus, neuron gyrus dentate dorsal dorsal diaktifkan oleh pengalaman positif, neutral atau negatif dengan channelrhodopsin-2.

Kumpulan sel ialah unit asas pelbagai organ dalam tubuh manusia dan juga merupakan sistem biologi yang sangat kolaboratif dan kompleks. Kumpulan sel memainkan peranan yang sangat penting dalam pembentukan ingatan.

Ingatan terbahagi kepada ingatan jangka pendek dan ingatan jangka panjang. Jenis ingatan yang berbeza memerlukan kumpulan sel yang berbeza untuk disimpan dan diproses. Ingatan jangka pendek terutamanya disimpan dalam sel saraf pada permukaan korteks serebrum. Sebaliknya, ingatan jangka panjang memerlukan pengukuhan dan pengukuhan berterusan sambungan antara neuron dan akhirnya disimpan dalam kumpulan sel jauh di dalam korteks serebrum.

Kuantiti dan kualiti populasi sel memainkan peranan penting dalam meningkatkan daya ingatan. Dalam kehidupan, kita boleh mengaktifkan dan menguatkan kumpulan sel otak dalam pelbagai cara, seperti membaca, mempelajari bahasa, bersenam dan menjalani kehidupan seharian.

Di samping itu, beberapa tabiat gaya hidup sihat, seperti makan dengan betul, mendapat tidur yang cukup, dan mengelakkan minum berlebihan dan merokok, juga boleh membantu mengekalkan kesihatan kumpulan sel, sekali gus menggalakkan peningkatan ingatan.

Ringkasnya, terdapat hubungan yang tidak dapat dipisahkan antara populasi sel dan ingatan. Kita harus secara aktif memupuk dan melindungi populasi sel kita untuk memastikan otak kita sihat dan fleksibel, meningkatkan daya ingatan dan kebolehan kognitif kita. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan daya ingatan, dan Cistanche deserticola boleh meningkatkan daya ingatan dengan ketara kerana Cistanche deserticola adalah bahan perubatan tradisional Cina yang mempunyai banyak kesan unik, salah satunya adalah untuk meningkatkan daya ingatan. Keberkesanan Cistanche deserticola berasal daripada pelbagai bahan aktif yang terkandung di dalamnya, termasuk asid tannic, polisakarida, glikosida flavonoid, dll. Bahan-bahan ini boleh menggalakkan kesihatan otak melalui pelbagai laluan.

Klik tahu 10 cara untuk meningkatkan ingatan

Berikutan pelaziman ketakutan, sel-sel ini adalah rea buatandigerakkan semasa mengingat ingatan ketakutan. Rangsangan optik bagi ingatan positif yang bersaing adalah mencukupi untuk mengemas kini ingatan semasa penyatuan semula, dengan itu mengurangkan ketakutan terkondisi secara akut dan berkekalan.

Selain itu, tikus menunjukkan operan bertindak balas untuk pengaktifan semula ingatan positif, mengesahkan sifat ganjarannya. Keputusan ini menunjukkan bahawa gangguan daripada pengalaman yang bermanfaat boleh mengatasi keadaan afektif negatif.

Walaupun pengemaskinian ingatan, yang disebabkan oleh pengaktifan semula ingatan, melibatkan set neuron yang agak kecil, kami juga mendapati bahawa mengaktifkan populasi besar neuron gyrus dentate dorsal yang dilabel secara rawak adalah berkesan dalam menggalakkan penyatuan semula.

Yang penting, pengemaskinian memori adalah khusus untuk ingatan ketakutan. Penemuan ini membabitkan gyrus dentate dorsal sebagai nod terapeutik yang berpotensi untuk memodulasi ingatan untuk menindas ketakutan.

Ketakutan terkondisi maladaptif, yang disebabkan oleh litar ketakutan yang tidak terkawal, memainkan peranan penting dalam etiologi gangguan kebimbangan seperti fobia spesifik dan gangguan tekanan selepas trauma (PTSD).

PTSD boleh berkembang pada individu yang pernah mengalami peristiwa traumatik dan ia menjadi lembut dicirikan oleh ingatan berterusan tentang trauma1. Akibatnya, kondisi ketakutan kontekstual (CFC), yang sangat terpelihara merentas spesies2, telah digunakan sebagai model perwakilan dalam haiwan untuk mengkaji aspek tertentu PTSD, seperti generalisasi ketakutan, tindak balas ketakutan yang berlebihan, dan kereaktifan tekanan yang dipertingkatkan3-5.
Paradigma CFC yang paling banyak digunakan melibatkan menggandingkan rangsangan terkondisi neutral emosi (CS) seperti konteks latihan, dengan rangsangan tidak bersyarat aversif (AS) seperti renjatan kaki yang biasanya menimbulkan letusan aktiviti yang membawa kepada tindak balas pembekuan terkondisi dalam tikus. Perkaitan yang dimaklumkan muncul, dan CS memperoleh sifat aversif yang memudahkan pengambilan semula ingatan ketakutan terkondisi semasa ketiadaan AS.

Dalam model tikus, ini menghasilkan tindak balas ketakutan yang terkondisi apabila pendedahan semula kepada konteks yang menunjukkan hubungan pembelajaran ini6. Pada manusia, ketakutan terkondisi patologi boleh berlaku selama beberapa dekad walaupun tanpa konteks yang tepat di mana peristiwa traumatik itu berlaku.

Walaupun gangguan kebimbangan sangat berleluasa dalam populasi umum, dan ramai individu mengalami kebimbangan patologi sebagai satu bentuk keadaan ketakutan yang berlebihan, terdapat beberapa cara untuk melemahkan ketakutan terkondisi maladaptif.

Penyatuan semula, bagaimanapun, mempunyai potensi sebagai mekanisme terapeutik untuk mengurangkan Pavlovianfear7. Teori penyatuan semula berpendapat bahawa ingatan menjadi tidak stabil semasa mengingat semula apabila ia memasuki keadaan kebolehtempaan sementara di mana ia boleh dimodulasi apabila ia memerlukannya untuk menstabilkan semula7,8.

Walaupun sejarah panjang intervensi berkaitan penyatuan semula eksperimen menggunakan pelbagai agen farmakologi, rawatan tingkah laku, dan protokol rangsangan untuk mengganggu atau meningkatkan ingatan9-11, kajian ini telah menghasilkan keputusan yang bercampur-campur.
Hanya baru-baru ini berpotensi untuk membangunkan rawatan berasaskan penyatuan semula yang lebih baik dan campur tangan baru telah diiktiraf12,13. Namun begitu, terapi yang paling berkesan untuk PTSD adalah tertumpu kepada trauma, bermakna rawatan tertumpu pada ingatan peristiwa traumatik14.

Memori dianggap disimpan dalam corak aktiviti jarang populasi saraf dalam rangkaian teragih15–17, atau seperti yang disifatkan oleh WilderPenfield sebagai "tulisan yang tertinggal di belakang otak melalui pengalaman sedar"18.

Kami sering merujuk kepada ensembel ini, aktif semasa pengekodan memori, sebagai jejak memori atau engram19,20, dan engrams ini diaktifkan semula semasa pengambilan17,21. Penemuan daripada beberapa kajian telah menunjukkan bahawa ingatan khusus, termasuk ingatan ketakutan, boleh terganggu oleh perencatan engram yang berkaitan15,22–26. Khususnya, dorsal dentate gyrus (dDG) hippocampus adalah penting untuk mengekodkan kenangan ketakutan kontekstual27-30 dan telah terlibat dalam patofisiologi beberapa gangguan kecemasan28,31.

Khususnya berkaitan dengan PTSD, maklumat kontekstual, yang merangkumi lebih daripada maklumat ruang, boleh memodulasi ketakutan dan keselamatan4.Valence (cth, ingatan negatif) boleh dianggap sebagai aspek konteks, yang berpotensi untuk menggalakkan tindak balas ketakutan yang berlebihan dan generalisasi ketakutan melalui persatuan yang dibentuk dalam hippocampus. .

Yang penting, DG juga memainkan peranan dalam menyahkaburkan maklumat kontekstual yang berkaitan dengan trauma dan bukan trauma32,33 serta dalam pembelajaran kepupusan34 dan pesakit PTSD menunjukkan kemerosotan dalam kedua-duanya3. Selain itu, kami sebelum ini telah menunjukkan bahawa pengaktifan semula tiruan memori positif yang disimpan dalam dDG dapat menyelamatkan tingkah laku yang berkaitan dengan kemurungan yang disebabkan oleh tekanan35.

Di sini, kami mencadangkan campur tangan inovatif berdasarkan hipotesis yang menggunakan optogenetik untuk mengaktifkan semula secara buatan memori pengantara dDG yang telah terbentuk sebelum ini semasa penyatuan semula akan mengubah dan mengganggu memori ketakutan asal secara kekal. Kami menggunakan sistem Tet-tag36 untuk melabel neuron dDG yang diaktifkan melalui pendedahan kepada pengalaman positif, neutral atau negatif dengan channelrhodopsin-2 (ChR2).

Tikus kemudiannya dikondisikan dengan ketakutan dan diberi ujian ingatan ingatan ketakutan di mana neuron yang ditandakan ini diaktifkan semula secara optikal. Kami membuat hipotesis bahawa campur tangan ini semasa tetingkap penyatuan semula akan mengemas kini ingatan ketakutan dengan atribut daripada engram yang bersaing, dengan itu mengurangkan ekspresi tingkah laku ketakutan bersyarat.

Selain itu, seperti yang telah kami tunjukkan sebelum ini bahawa tingkah laku yang disebabkan oleh tekanan boleh diselamatkan dengan mengaktifkan semula sel dDG secara optik yang sebelum ini aktif semasa pengalaman positif35 dan yang lain telah menunjukkan bahawa emosi positif mengatasi subset kesan selepas emosi negatif37, kami mencadangkan bahawa kesan ini akan menjadi lebih ketara apabila bersaing. engram dikaitkan dengan pengalaman positif berbanding pengalaman neutral atau negatif.

Di sini kami menunjukkan bahawa gangguan hippocampal berasaskan penyatuan semula yang disebabkan oleh pengaktifan semula optik ingatan positif yang bersaing adalah mencukupi untuk mengemas kini ingatan ketakutan pada tahap ensembel yang mengakibatkan pengecilan ketakutan terkondisi maladaptif.

Keputusan

Pengaktifan semula tiruan ingatan pengantara hippocampal semasa penyatuan semula ingatan ketakutan mengurangkan ketakutan secara akut dan berkekalan

Kami menggunakan strategi penandaan neuron yang virus, bergantung kepada aktiviti dan induksi dalam tikus c57BL/6 jenis liar (Rajah 1a). Tikus jantan telah disuntik dengan virus (sama ada ChR2 atau eYFP) dan diimplan dengan gentian optik dua hala sebelum dikeluarkan dari DOX untuk membuka tetingkap penandaan17,38.

Mereka dibahagikan kepada tiga kumpulan, dan masing-masing diberikan pengalaman tingkah laku valens yang berbeza (Rajah 1a). Semua tikus dimasukkan ke dalam sangkar anovel bersih dan sama ada dibiarkan tanpa gangguan (neutral)21, diletakkan bersama afemale (positif)35,39, atau dimasukkan ke dalam tiub penahan dengan lubang udara(negatif)35 dan kemudian dimasukkan ke dalam sangkar. Tikus telah dikembalikan ke sangkar rumah mereka 1 jam kemudian kembali ke DOX untuk menutup tetingkap penandaan.

Pada hari berikutnya, tikus dikondisikan ketakutan (FC) dalam konteks A dan 24 hlate diberi ujian ingatan 20 minit dalam konteks yang sama. Semasa ujian ini, di mana kami menilai ketakutan terkondisi (iaitu, pembekuan) sebagai proksi untuk mendapatkan semula ingatan ketakutan bersekutu, kami secara serentak merangsang ensembel dDG yang ditag semasa sesi pertama (F10) atau separuh terakhir (L10) daripada keseluruhan sesi, kerana kami tidak mahu berisiko mengalami kerosakan haba pada otak40 dan ingin membandingkan tempoh cahaya-hidup dan cahaya-mati dalam cara dalam subjek.

Kami pada mulanya membuat hipotesis bahawa mengaktifkan semula ingatan positif semasa separuh terakhir sesi penarikan semula akan menggalakkan penyatuan semula kerana ingatan ketakutan sudah berada dalam talian. Ini berpotensi mengubah ensembel memori ketakutan, mengemas kininya dengan atribut positif daripada pengalaman yang mengakibatkan penurunan pembekuan pada titik masa berikutnya.

Kami berhasrat untuk secara khusus melemahkan kekuatan persatuan CS-AS dengan meredakan keengganan yang diperolehi kepada CS41 dan mengubah ingatan ketakutan asal melalui penyatuan semula. Oleh itu, kami memilih tempoh sesi tidak lebih daripada 20 minit untuk memastikan bahawa manipulasi optik kami akan diperkenalkan semasa pengaktifan semula pasca memori tetingkap pendek apabila penyatuan semula berlaku42 dan bukan semasa pembelajaran kepupusan43.

Strategi ini membenarkan kami mengukur penurunan masa nyata dalam pembekuan dengan rangsangan optik semasa mengingat semula. Selain itu, ia membenarkan kami mengukur sebarang kesan manipulasi kami yang berpanjangan, dan dengan itu kami melanjutkan penilaian kami untuk memasukkan dua sesi kepupusan untuk menguji pengembalian semula akibat tekanan selepas kejutan segera dalam konteks B.

Theshock telah dihantar dalam konteks baharu dalam masa di bawah 2 saat supaya tikus tidak akan membentuk perwakilan kontekstual persekitaran, dan, oleh itu tidak membentuk ingatan ketakutan bersekutu baharu, tetapi masih akan mengalami tekanan.

Kaedah ini membolehkan kami memodelkan generalisasi ketakutan dan kereaktifan tegasan yang lebih tinggi sebagai contoh pelaziman maladaptif sejak tekanan itu dihantar dalam konteks yang berbeza 44–46. Berdasarkan kajian lepas39,41,47, tikus pertama adalah FC menggunakan 4- shockprotocol (Rajah 1b) di mana mereka mempamerkan pembekuan secara berperingkat, meningkat dengan setiap kejutan berturut-turut dibentangkan (SupplementaryFig. 1a–c).

Kami melihat corak pembekuan ini untuk semua eksperimen (Tambahan Rajah 1a–h). Tikus dikembalikan ke konteks pada keesokan harinya untuk ujian ingatan ingatan ketakutan (Rajah 1c). Dengan rangsangan L10, kumpulan tikus tidak positif dan negatif-ChR2 menunjukkan pengurangan masa nyata dalam pembekuan berbanding tikus dalam kumpulan neutral-ChR2 dan kawalan eYFP masing-masing.

Walaupun terdapat penurunan semula jadi dalam pembekuan sepanjang sesi kerana ketiadaan kejutan, tikus ini menunjukkan penurunan yang lebih curam. Walaupun tahap pembekuan secara amnya merosot sepanjang hari kepupusan, tiada perbezaan kumpulan diperhatikan semasa kepupusan (Rajah 1d dan Rajah Tambahan 1a) atau kejutan segera (Rajah 1e). Semasa pengembalian semula (Rajah 1f), kami melihat tikus innegatif-ChR2 yang kurang membeku berbanding tikus neutral-eYFP, dan secara amnya, tikus kawalan eYFP membeku lebih daripada tikus eksperimen ChR2 semasa pengembalian semula berbanding dengan kejutan serta-merta (Rajah 1g).

Sebaliknya, pembekuan pasca renjatan berikutan keadaan ketakutan (Rajah 1h) telah dikurangkan dalam keadaan F10 (Rajah 1i), hanya untuk tikus positif-ChR2 berbanding dengan kawalan eYFP, yang berlaku secara khusus dalam 10 minit terakhir sesi. Di sini, neutral -ChR2 tikus dipadamkan dengan lebih cepat; walau bagaimanapun, tiada perbezaan kumpulan diperhatikan semasa kepupusan (Rajah 1j dan Rajah Tambahan 1b).

Seperti yang dijangkakan, tiada perbezaan kumpulan semasa kejutan segera (Rajah 1k). Semasa pengembalian semula, kedua-dua kumpulan positif dan neutral-ChR2 menunjukkan ketakutan yang berkurangan berbanding kawalan toeYFP, manakala tikus negatif-ChR2 tidak (Rajah 1l).

Sekali lagi, tikus kawalan membeku lebih daripada tikus eksperimen semasa pengembalian semula berbanding dengan kejutan serta-merta (Rajah 1m), dan ini adalah kecacatan yang lebih ketara. Oleh itu, kami menggunakan protokol F10 untuk semua eksperimen seterusnya.

Walau bagaimanapun, sebagai kawalan tambahan, kami menambah eksperimen untuk menilai betapa berkesan pengaktifan semula tiruan bagi ingatan positif semasa bahagian tengah sesi (M10) akan dibandingkan dengan rangsangan F10 atau L10 semasa penarikan balik (Tambahan Rajah 2a). Semasa pemerolehan tindak balas FC, tikus dalam ketiga-tiga keadaan menunjukkan pembekuan selepas kejutan yang lebih besar (Tambahan Rajah 2b–g).

Semasa mengingat semula, rangsangan menyebabkan penurunan masa nyata dalam pembekuan dalam kumpulan ChR2 dalam keadaan F10 dan L10 tetapi tidak dalam keadaan M10 (Tambahan Rajah 2h–j). Tikus F10 ChR2 terus menunjukkan penurunan pembekuan pada separuh kedua sesi penarikan semula tanpa adanya rangsangan (Tambahan Rajah 2j).

Ketiga-tiga protokol rangsangan menghasilkan penurunan pembekuan dalam tikus ChR2 dalam 3 minit pertama kepupusan, tetapi perbezaan kumpulan hanya dilihat dengan F10-tikus yang dirangsang (Tambahan Rajah 2k–m).

Sepanjang sesi kepupusan pertama, ekspresi ketakutan telah berkurangan dalam kumpulan F10 atau M10 ChR2 (Tambahan Rajah 2n-p). Tiada perbezaan dalam kejutan segera (Tambahan Rajah 2q–s). Akhirnya, kami sekali lagi melihat penurunan pembekuan untuk kedua-dua kumpulan F10 dan M10 ChR2 semasa pengembalian semula (Tambahan Rajah 2t–y).

For more information:1950477648nn@gmail.com