Kesan Perbezaan Pengayaan Alam Sekitar Ringkas Berikutan Pengasingan Sosial dalam Tikus Bahagian 3

Aktiviti neuron

Kami mengira bilangan sel c-Fos+ dalam setiap kawasan yang diminati, mengambil purata aritmetik bagi setiap haiwan, dan membuat perbandingan peringkat kumpulan (Rajah 6). Bahagian yang diperiksa telah diperoleh pada tahap rostra-caudal yang sama (-3.0 hingga-3.6 dari titik Bregma; Paxinos & Watson, 2006) untuk meminimumkan kesan kebolehubahan topografi ke atas aktiviti neuron.

Neuron adalah unit neuron yang paling asas dalam otak, dan ia memainkan peranan penting dalam tubuh manusia. Aktiviti neuron memainkan peranan penting dalam ingatan manusia, pemikiran, membuat keputusan, dan keadaan kesedaran. Di bawah ini kita akan mendalami hubungan antara aktiviti neuron dan ingatan.

Pertama, kesan aktiviti neuron dalam otak terhadap ingatan boleh direalisasikan melalui sambungan sinaptik neuron. Beribu-ribu sambungan sinaptik boleh dibentuk antara neuron, dan sambungan ini adalah laluan penting untuk penghantaran maklumat di dalam otak. Apabila neuron diaktifkan, neurotransmitter dilepaskan, menjejaskan keadaan aktiviti neuron jiran. Sambungan sinaptik ini boleh diperkukuh melalui penggunaan berterusan, dengan itu meningkatkan pengekalan dan pengambilan memori.

Kedua, aktiviti neuron boleh dibahagikan kepada dua kategori: pengujaan dan perencatan. Apabila neuron teruja, isyarat elektrik yang dihasilkannya boleh merambat ke neuron jiran, menguatkan aktiviti rangsangan neuron. Aktiviti merangsang ini penting untuk meningkatkan pengekalan dan pengambilan semula ingatan, kerana ia membantu orang mengingat dan memahami maklumat dengan lebih baik. Sebaliknya, apabila neuron dihalang, isyarat elektrik yang dihasilkannya menekan aktiviti neuron jiran, dengan itu melemahkan keupayaan otak untuk memproses maklumat. Oleh itu, kita harus cuba mengelakkan beberapa tabiat dan persekitaran yang tidak sihat, seperti minum berlebihan dan kurang tidur. Tabiat ini boleh menjejaskan aktiviti neuron dan menghalang pembelajaran dan ingatan.

Akhir sekali, kita harus menghadapi cabaran hidup dengan sikap optimistik. Ini kerana keadaan emosi yang optimistik boleh menggalakkan hubungan antara neuron dan menguatkan lagi ingatan. Sebaliknya, keadaan emosi negatif mungkin mengganggu hubungan antara neuron, menyebabkan ingatan orang menjadi lebih rapuh.

Secara ringkasnya, aktiviti neuron berkait rapat dengan ingatan. Dengan mengukuhkan hubungan sinaptik antara neuron, mengekalkan aktiviti rangsangan neuron, mengelakkan tabiat dan persekitaran yang tidak sihat, dan mengekalkan sikap optimistik, kita boleh terus meningkatkan ingatan dan mencapai lebih banyak kejayaan dalam pembelajaran dan kehidupan. 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 daging cincang berasal dari pelbagai bahan aktif yang terkandung di dalamnya, termasuk asid, polisakarida, flavonoid, dll. Bahan-bahan ini boleh menggalakkan kesihatan otak dalam pelbagai cara.

Klik tahu 10 cara untuk meningkatkan ingatan

Seperti yang ditunjukkan dalam gambaran imunolabel c-Fos wakil (Rajah 6), kami mendapati bahawa bilangan sel c-Fos+ dalam RSC adalah berbeza dengan ketara untuk SI berterusan (M= 2356.5, SD=438.4 ) dan SI kepada haiwan EE (M=3443.7,SD=856.3; t (10)=2.77, p=0.02, d {{17 }}.6, ujian-t sampel bebas; Rajah 7). Begitu juga, di PRC, haiwan SI berterusan (M=739.7, SD=201.4) mempunyai bilangan sel c-Fos+ yang jauh lebih rendah berbanding dengan kumpulan eksperimen (M=2398.3, SD=1070.6;t (10)=3.73, p=0.004,d=2.15, ujian-t sampel bebas; Rajah 7).

Tiada perbezaan sedemikian diperhatikan dalam LA (continuousSI: M=823.6, SD=225.6 lwn. SI to EE: M=957, SD =584.4; t (8)=0.48, p=0.647, ujian-t sampel bebas;Gamb. 7) atau BL (SI berterusan: M=588.2, SD {{16 }}.5 lwn.SI kepada EE: M=1176.4, SD=677.7; t (8)=1.66, p=0.136,bebas sampel ujian-t; Rajah 7).

Perbincangan

Kami menunjukkan bahawa EE ringkas selepas pengasingan sosial selama 30 hari menghasilkan keputusan yang bertentangan dalam tingkah laku seperti kemurungan dan kebimbangan. Berbanding dengan kumpulan kawalan, haiwan yang ditukar dari SI ke EE menunjukkan peningkatan tingkah laku putus asa dalam FST. Sebaliknya, kami mendapati kesan anxiolytic yang besar dalam kumpulan yang sama selepas 5 hari pengayaan.

Secara ringkasnya, haiwan yang diperkaya berikutan SI menunjukkan prestasi memori kerja spatial yang lebih baik semasa 2 hari pertama WYM berbanding dengan kumpulan SI berterusan, menunjukkan pembelajaran yang lebih pantas. Pengayaan ringkas dikaitkan dengan perubahan dalam tahap aktiviti neuron dalam korteks retrosplenial dan perirhinal. Haiwan SI kepada EE mempunyai bilangan sel c-Fos+ yang jauh lebih tinggi di kawasan kortikal ini berbanding haiwan kawalan.

Meniru penyelidikan terdahulu yang menyatakan penurunan berat dalam EE (Harati et al., 2011; Moncek et al., 2004; Zaias et al., 2008), berat badan SI kepada haiwan EE menurun dengan ketara berikutan pengayaan. Ini berbeza dengan kerja lain yang melaporkan tiada kesan kronik (Glueck et al., 2017; Grimmet al., 2016, 2018) atau pengayaan ringkas (Beale et al., 2011) pada berat badan.

Roda larian yang disediakan dalam kandang pengayaan (Augustsson et al., 2002; Harati et al., 2011; Steinet al., 2016) dan penindasan pemakanan jangka pendek awal yang diperhatikan dalam haiwan yang ditempatkan berpasangan berikutan pengasingan (Lopak & Eikelboom, 2000; O 'Connor & Eikelboom, 2000; Weisinger et al., 1989) mungkin telah menyumbang kepada perbezaan ini.

Pengasingan jangka panjang tidak mengubah penggunaan makanan (Hellemans et al., 2004) atau berat badan (Fone & Porkess, 2008), tiada perubahan berat sedemikian diperhatikan dalam haiwan SI berterusan.

Perlu diingatkan bahawa keputusasaan tingkah laku yang diperhatikan dalam kumpulan SI kepada EE bukanlah gambaran perubahan perbezaan dalam metabolisme, kerana keseluruhan aktiviti lokomotor dalam OFT tidak berbeza antara kumpulan. Penemuan ini patut diberi perhatian memandangkan SI kronik atau subkronik itu sendiri boleh digunakan sebagai model kemurungan tikus (Djordjevic et al., 2015; Stanisavljević et al., 2019).

Sebaliknya, terdapat keputusan yang bercanggah untuk kesan EE terhadap keputusasaan tingkah laku. Sesetengah kajian melaporkan tiada kesan yang ketara (Cui et al., 2006; Simpsonet al., 2012), manakala yang lain mendapati peningkatan mobiliti dalam fasa ujian FST, menunjukkan kesan antidepresan (Brenes et al., 2008; Cui et al., 2006). Porsolt et al., 1977).

Satu sebab bagi kesan kemurungan EE ringkas yang diperhatikan dalam kajian kami adalah tekanan kebaruan yang disebabkan oleh sangkar pengayaan berikutan pengasingan jangka panjang dengan rangsangan alam sekitar yang minimum (Hennessy & Foy, 1987; Miura et al., 2002). Fenomena yang juga diperhatikan pada manusia, tekanan kebaruan dikaitkan dengan perubahan dalam paras synapticmonoamine dan peningkatan aktiviti paksi HPA (Miuraet al., 2002). Walau bagaimanapun, kesan kemurungan EE ringkas dalam kajian kami disertai dengan kesan anxiolytic yang ketara yang diperhatikan dalam EPM (Rajah 4).

Pengayaan alam sekitar juga boleh berfungsi sebagai tekanan sosial dengan menghasilkan tekanan sesak, terutamanya pada jantan yang tidak biasa antara satu sama lain (Brown & Grunberg, 1995).

Perlu diingatkan bahawa lapan haiwan dalam kumpulan SI hingga EE pada asalnya berasal dari empat sangkar rumah yang berbeza, menjadikan kebanyakan haiwan lain dalam sangkar EE tidak dikenali. Kesesakan, seperti tekanan pengasingan, dikaitkan dengan peningkatan paras plasma hormon adrenokortikotropik (ACTH) dan kortikosteron (CORT) (Dronjak et al., 2004).

Walaupun potensi perubahan ini, pengayaan ringkas dalam kajian ini menghasilkan kesan anxiolytic yang mendalam, seperti yang diperhatikan dalam kebanyakan penyelidikan terdahulu (Galani et al., 2007; Haratiet al., 2013; Leal-Galicia et al., 2008; Leal-Galicia et al. .,2007; Peña et al., 2006; Sampedro-Piquero et al., 2014; tetapi lihat Goes et al., 2015; Mann & Gervais, 2011). Pengasingan jangka panjang, sebaliknya, sering membawa kepada kesan anxiogenik dalam EPM (Djordjevic et al., 2015; Hall, 1998), serta ukuran lain tingkah laku seperti kebimbangan (Spasojevic et al., 2007; Zlatković et al., 2014).

Sama seperti reka bentuk kajian ini, Ravenelle et al. (2013) menunjukkan bahawa tikus yang dibiak mempamerkan kebimbangan yang tinggi dan terdedah kepada EE selepas bercerai susu menghabiskan lebih banyak masa dalam tangan terbuka EPM berbanding tikus yang cemas tinggi yang miskin.

Penemuan ini menunjukkan bahawa, tidak seperti keputusasaan tingkah laku, hubungan antara keadaan hidup (persekitaran) dan kebimbangan adalah mudah: peningkatan dalam pengayaan mengurangkan kebimbangan (Benaroya-Milshtein et al., 2004; Ravenelle et al., 2014; Sampedro-Piquero et al., 2013 ). Selaras dengan penemuan ini, eksperimen EE ringkas yang lain melaporkan kesan anxiolytic selama 2 minggu pengayaan (BrionesAranda et al., 2020). Panjang dan intensiti pengayaan mungkin tidak mencukupi dalam beberapa kajian yang tidak melaporkan kesan anxiolytic pengayaan (lihat Goes et al., 2015; Simpson & Kelly, 2012). Sangkar EE dalam kajian semasa termasuk roda larian untuk senaman sukarela, yang seterusnya mengurangkan tingkah laku seperti kebimbangan dalam EPM (Binderet al., 2004; Burghardt et al., 2004).

Untuk menilai kesan kognitif pengayaan ringkas, kami memilih tugas ingatan yang mudah tetapi serba boleh, ujian gantian spontan WYM. Ukuran memori kerja spatial ini bergantung pada beberapa struktur termasuk korteks prefrontal, hippocampus, dan otak depan basal. Keadaan perumahan yang miskin dan pengasingan sosial membawa kepada beberapa perubahan berkaitan keplastikan dalam korteks (Gregory & Szumlinski, 2008; Ieraci et al., 2016; Popa et al., 2020), disertai dengan kemerosotan dalam tugas memori kerja spatial (Gregory & Szumlinski 2008; Melendez et al., 2004).

Pengayaan, incontrast, sering menghasilkan kesan yang bertentangan pada tahap tingkah laku neuronaland (Sampedro-Piquero et al., 2013). Penemuan kami menunjukkan bahawa 5 hari pengayaan adalah cukup kuat untuk meningkatkan prestasi memori kerja spatial selepas 30 hari tekanan SI. Perbezaan ini tidak berterusan pada hari ketiga ujian apabila kedua-dua kumpulan menunjukkan penurunan ketara dalam kependaman mereka untuk mencari platform yang betul. Sifat tertekan WYM mungkin telah menyumbang kepada keputusan ini.

Tugas WYM, seperti labirin air yang lain, bergantung pada motivasi semula jadi haiwan itu untuk melarikan diri daripada keadaan yang tidak menyenangkan (iaitu, air). Perbezaan dalam tahap kebimbangan boleh menjejaskan prestasi ingatan dalam sesi awal sebelum haiwan mengetahui bahawa terdapat platform melarikan diri. Kesan pembezaan sedemikian akan bersifat sementara kerana terdapat enam hari percubaan berturut-turut dan haiwan yang tidak dapat mengesan platform dalam 60 saat dibimbing ke arahnya dengan lembut pada akhir setiap percubaan.

Kami mengaitkan penemuan tingkah laku yang berbeza ini dengan imunohistokimia c-Fos. Oleh kerana tahap puncak ekspresi c-Fosprotein berlaku kira-kira 90 minit sebelum perfusi, perbezaan peringkat kumpulan yang diperhatikan dalam aktiviti neuron terutamanya mencerminkan keadaan persekitaran yang berbeza.

Walau bagaimanapun, beberapa perbezaan ini mungkin disebabkan oleh perubahan jangka panjang yang berterusan dalam litar neuron yang disebabkan oleh EE ringkas dan kesan pembezaan ujian tingkah laku berikutnya. Secara teori, EE ringkas mungkin telah membentuk litar baharu dan mengubah suai litar lama di kawasan tertentu, yang akan mengakibatkan perbezaan bilangan neuron aktif dalam keadaan yang sama (Nikolaev et al., 2002; Zorzoet al., 2019). Dalam kajian kami, tidak mungkin untuk mengasingkan perubahan berterusan dalam aktiviti neuron daripada perbezaan sementara yang mencerminkan aktiviti kira-kira 90 minit sebelum perfusi.

Dalam SI ke haiwan EE, kami merekodkan sel-sel morec-Fos+ yang ketara dalam korteks retrosplenial, korteks persatuan yang terlibat dalam navigasi spatial alosentrik dan memori antara beberapa fungsi lain (Hindley et al., 2014; Vann & Aggleton, 2002). Di samping itu, haiwan ini mempunyai lebih banyak sel c-Fos+ dalam korteks perirhinal, kawasan kortikal yang mendasari pengecaman objek dan ingatan bersekutu (Samarthet al., 2017; Unal et al., 2012). Struktur ini, menyediakan aferen paling padat bagi korteks entorhin, juga diperlukan untuk ingatan kerja spatial (Liu & Bilkey, 2001). Kedua-dua keputusan melengkapkan pembelajaran lebih pantas yang diperhatikan di kalangan SI kepada EEanimals dalam fasa awal WYM.

Tiada perbezaan peringkat kumpulan dalam c-Fos-immunolabeling dalam nukleus sisi dan basolateral amygdala. Kajian terdahulu mengenai FosB/DFosB-imunoreaktiviti dalam kompleks amygdala basolateral (BLA) dan korteks medialprefrontal (mPFC) berikutan suis SI kepada EE (4 minggu setiap) mendapati lebih banyak imunolabel dalam BLA haiwan terpencil dan mPFC SI kepada EEanimals (Watanasriyakul). et al., 2019). Bilangan sel c-Fos+ yang lebih tinggi yang terdapat dalam korteks retrosplenial dan perirhinal SI kepada haiwan EE dalam penemuan kami adalah selaras dengan pemerhatian yang dinyatakan di atas yang dibuat dalam mPFC. Sebaliknya, kami tidak melihat perbezaan yang bermakna dalam LA atauBL. Berkemungkinan imunoreaktiviti c-Fos yang diperhatikan dalam amygdala kebanyakannya mencerminkan perubahan sementara dalam aktiviti neuron: neuron dengan tahap tembakan yang tinggi kira-kira 90 minit sebelum perfusi. Oleh itu, keputusan tingkah laku berbeza yang diperhatikan dalam FST dan EPM tidak berkorelasi dengan perbezaan berterusan dalam aktiviti neuron.

Walaupun popularitinya dalam neurosains tingkah laku, terdapat perbincangan utama mengenai kesahihan FST sebagai model tikus kemurungan klinikal. Satu baris kritikan menganggap imobilitas dalam FST sebagai tingkah laku penyesuaian dan bukannya petunjuk keputusasaan tingkah laku (Anyan &Amir, 2018; Borsini et al., 1986; Molendijk & de Kloet, 2015, 2019). Mengikut sudut pandangan ini, peningkatan FST-2 ketidakmobilan bagi kumpulan SI kepada EE mungkin tidak menunjukkan keputusasaan tingkah laku; tetapi mencerminkan penyesuaian tingkah laku yang lebih baik (atau pembelajaran) kumpulan yang diperkaya secara ringkas. Kemungkinan ini tidak boleh diketepikan sepenuhnya (lihat Unal & Canbeyli, 2019 untuk tinjauan terperinci tentang teori penyesuaian tingkah laku FST). Walau bagaimanapun, jika peningkatan kebolehmobilan kumpulan eksperimen semata-mata timbul daripada kapasiti mereka yang dipertingkatkan untuk penyesuaian, ia mungkin dapat dilihat dalam prestasi keseluruhan WYM mereka. FST-2 telah dijalankan dengan empat hari pengayaan, manakala sesi WYM yang terakhir ialah dilakukan selepas menghabiskan 10 hari di dalam sangkar EE. Oleh itu berkemungkinan kebanyakan, jika tidak semua, perbezaan imobilitas dalam FST, mencerminkan perbezaan peringkat kumpulan dalam pemprosesan afektif.

Satu batasan kajian ini ialah penggunaan eksklusif tikus jantan. Tikus makmal daripada strain yang berbeza, seperti manusia, menunjukkan perbezaan jantina dalam kerentanan terhadap kebimbangan dan gejala kemurungan yang berbeza seperti anhedonia (Unal& Moustafa, 2021). Bagi majoriti penyelidikan neurobiologi menggunakan model tikus, kekangan teknikal ini menyekat generalisasi penemuan kami. Batasan lain ialah kekurangan pengukuran hormon tekanan. Reka bentuk kami terhad kepada ukuran tingkah laku tekanan dan penilaian ex vivo aktiviti neuron baru-baru ini menggunakan imunohistokimia c-Fos.

Secara keseluruhan, kami menunjukkan bahawa prosedur EE ringkas adalah mencukupi untuk menghasilkan kesan anxiolytic yang besar berikutan SIstress. Secara mengejutkan, ia menghasilkan keputusan yang bertentangan dalam keputusasaan tingkah laku. SI kepada haiwan EE menunjukkan imobilitas yang jauh lebih tinggi dalam fasa ujian FST, manakala SI berterusan mempunyai kesan antidepresan relatif. Tempoh pengayaan ringkas adalah mencukupi untuk mempercepatkan prestasi memori kerja spatial dalam fasa awal WYM. Ekspresi protein c-Fos yang lebih tinggi dalam korteks retrosplenial dan perirhinal SI kepada haiwan EE melengkapi pemerhatian ini. Memandangkan pengasingan sosial melangkaui penggunaannya sebagai model makmal dan menjadi bahagian biasa dalam kehidupan seharian dengan pandemik-19 COVID (Unal, 2021), pengayaan alam sekitar menarik perhatian sebagai paradigma yang berpotensi boleh diterjemahkan terhadap pengasingan manusia (Davim et al., 2020;Rojas-Carvajal et al., 2021). Keputusan kami mendedahkan kesan pembezaan dalam tingkah laku pengayaan seperti kemurungan dan kebimbangan berikutan pengasingan jangka panjang. Ini menunjukkan bahawa, tidak seperti kesan kognitif, akibat afektif beralih daripada keadaan miskin kepada keadaan diperkaya adalah tidak mudah. Soalan penting ialah sama ada penemuan ini terpakai kepada manusia yang terdedah kepada keadaan yang agak diperkaya berikutan pengasingan sosial jangka panjang.

Penghargaan Penulis mengucapkan terima kasih kepada Aybeniz Ece Çetin kerana membangunkan imunohistokimia c-Fos, dan Cem Sevinç, Ege Kingir, dan Salih Çayır untuk analisis pengiraan sel. Penyelidikan ini disokong geran sampingan daripada EMBO (Geran Pemasangan kepada GU) dan Majlis Penyelidikan Saintifik dan Teknologi Turki (Nombor Projek: 121K260).

Rujukan

Alleva, E., & Santucci, D. (2001). Situasi tekanan psikososial vs. "fizikal" dalam tikus dan manusia: Peranan neurotropin. Fisiologi dan Tingkah Laku, 73(3), 313–320.https://doi.org/10.1016/S0031-9384(01)00498-X

Anyan, J., & Amir, S. (2018). Terlalu tertekan untuk berenang atau terlalu takut untuk berhenti? Tafsiran semula ujian renang paksa sebagai ukuran tingkah laku seperti kebimbangan. Neuropsychopharmacol. 43, 931–933.https://doi.org/10.1038/npp.2017.260

Ashokan, A., Hegde, A., Balasingham, A., & Mitra, R. (2018). Persekitaran perumahan mempengaruhi substrat hippocampal berkaitan tekanan dan tingkah laku seperti kemurungan. Penyelidikan Otak, 1683, 78–85.https://doi.org/10.1016/j.brainres.2018.01.021

Augustsson, H., Lindberg, L., Höglund, AU, & Dahlborn, K. (2002). Interaksi manusia-haiwan dan kebajikan haiwan dalam tikus konvensional dan kandang. Haiwan Makmal, 36(3), 271–281.https://doi.org/10.1258/002367702320162388

Beale, KEL, Murphy, KG, Harrison, EK, Kerton, AJ, Ghatei,MA, Bloom, SR, & Smith, KL (2011). Pengukuran tepat berat badan dan pengambilan makanan dalam tikus Wistar jantan yang diperkaya alam sekitar. Obesiti, 19(8), 1715–1721.https://doi.org/10.1038/oby.2010.331

Bell, JA, Livesey, PJ, & Meyer, JF (2009). Pengayaan alam sekitar mempengaruhi kadar kemandirian dan meningkatkan penerokaan dan pembelajaran tetapi menghasilkan tindak balas yang berubah-ubah kepada maze jejari pada tikus tua. Psikobiologi Perkembangan, 51(7), 564–578.https://doi.org/10.1002/dev.20394

For more information:1950477648nn@gmail.com