Инактивация гиппокампа во время выращивания на задних лапах ухудшает пространственную память.

Jun 14, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6136 (2023) Цитировать эту статью

777 Доступов

9 Альтметрика

Подробности о метриках

Для пространственной памяти необходим неповрежденный гиппокамп. Функция гиппокампа в периоды передвижения и спокойного отдыха (например, уход за собой и потребление вознаграждений) была целью обширного исследования. Однако во время навигации крысы часто встают на задние лапы, и важность активности гиппокампа в эти периоды внимательного отбора проб для пространственной памяти неизвестна. Чтобы решить эту проблему, мы проверили необходимость активности дорсального гиппокампа в периоды выращивания на этапе исследования задачи с отложенной сменой выигрыша для производительности памяти на последующей фазе тестирования. Активностью гиппокампа манипулировали с помощью двусторонней оптогенетической инактивации с обратной связью. Точность пространственной памяти значительно и избирательно снижалась, когда дорсальный гиппокамп был инактивирован в периоды выращивания при кодировании. Эти данные показывают, что активность гиппокампа в периоды воспитания может быть важна для пространственной памяти, раскрывая новую связь между функцией гиппокампа в периоды воспитания и пространственной памятью.

Пространственная память — это основная когнитивная способность, которая играет центральную роль во многих повседневных действиях. Давно признано, что целостность гиппокампа важна для пространственной памяти1,2,3,4,5,6,7. Тем не менее, не все эпохи обработки гиппокампа одинаково важны для кодирования пространственной памяти. Наблюдения за пространственной настройкой во время передвижения и повторением в периоды спокойного отдыха (например, уход за собой и потребление вознаграждений) сделали эти поведенческие эпохи центром внимания большинства работ по изучению того, как обработка гиппокампа поддерживает пространственную память8,9,10,11,12,13. Тем не менее, животные всех типов демонстрируют поведение, при котором они прекращают передвижение и, в отличие от спокойного отдыха, активно исследуют окружающую среду14.

У млекопитающих, включая крыс и мышей, это может проявляться как вставание на задние лапы15. Роль воспитания в гиппокамп-зависимом кодировании пространственной памяти неизвестна.

Выращивание - это широко наблюдаемое, но минимально исследованное поведение. Выращивание увеличивает площадь, доступную для сенсорного отбора проб (визуального, обонятельного и т. д.), предположительно предлагая улучшенную информацию, в частности, об отдаленных сигналах и/или границах окружающей среды, превышающую и выходящую за рамки обычного горизонтального передвижения, облегчая изучение пространственной среды для поддержки моделирования окружающей среды. и выращивание достоверно увеличивается в ответ на новизну окружающей среды15,16,17,18,19.

Функциональные записи дорсального гиппокампа во время выращивания показывают, что это связано с увеличением мощности «высокой тета» ритмической активности 7–12 Гц20,21,22,23,24. Возможно, наступает эпоха обработки данных в гиппокампе, поскольку тета сама по себе функционально связана с кодированием и воспроизведением информации в гиппокампе25,26,27,28,29,30,31,32,33,34, нарушение теты мешает гиппокамп-зависимой памяти35,36,37 ,38, а восстановление теты может спасти дефицит обучения, зависящий от гиппокампа39,40. Тем не менее, исследования, изучающие тету и ее связь с обучением и памятью, обычно ограничиваются периодами нормального горизонтального передвижения во время пространственного исследования. Таким образом, хотя корреляция между тетой гиппокампа и воспитанием предполагает, что воспитание может быть эпохой гиппокамп-зависимого кодирования, значимость воспитания для пространственной памяти неизвестна.

Эти сходящиеся причины привели нас к гипотезе, что воспитание — это эпоха гиппокампа-зависимого кодирования пространственных воспоминаний. Чтобы проверить эту гипотезу, мы избирательно инактивировали дорсальный гиппокамп во время событий воспитания в задаче на пространственную память. Активностью гиппокампа манипулировали с помощью двусторонней оптогенетической инактивации с обратной связью, запускаемой системой 3D-камеры, откалиброванной для обнаружения подъема на дыбы. Манипуляции с активностью гиппокампа были ограничены фазой исследования задачи с задержкой-выигрышем в 8-рукавном лабиринте41,42. Поведенческие оценки проводились на последующем этапе тестирования. Мы обнаружили, что инактивация дорсального гиппокампа во время периодов вскармливания приводила к нарушению пространственной памяти во время теста. Инактивация гиппокампа на соответствующее количество времени, но с задержкой по отношению к событиям выращивания, не приводила к значительным нарушениям памяти. Этот эффект был уникальным для экспериментальных крыс, которых трансфицировали для экспрессии галородопсина и флуоресцентного репортера. Никаких нарушений не наблюдалось ни при каких условиях у крыс контрольной группы, которых трансфицировали только для экспрессии флуоресцентного репортера. Эти данные являются первым доказательством того, что активность дорсального гиппокампа во время выращивания важна для пространственной памяти.