Функциональная диссоциация вдоль рострокаудальной оси гиппокампа японского перепела. Часть 1.

Абстрактный

Гиппокамп млекопитающих (Hp) может быть функционально разделен вдоль его септовисочной оси с участием дорсального гиппокампа (dHp) в пространственной памяти и вентрального гиппокампа (vHp) в реакциях на стресс и эмоциональном поведении.

Септотемпоральная ось — важная структура человеческого мозга, которая контролирует слух, речь, память и другие функции организма. Память является одной из важных способностей человеческого мозга и тесно связана с нашей жизнью. Итак, какова связь между септовисочной осью и памятью?

Исследования показывают, что септовисочная ось играет очень важную роль в процессе памяти. В процессе формирования памяти септовисочная ось отвечает за обработку и хранение информации, такой как звуки, слова и изображения. Когда мы пытаемся запомнить какую-то информацию, нейроны септовисочной оси быстро сохраняют информацию в мозгу. Кроме того, септовисочная ось также связана с эмоциями и эмоциями, которые могут помочь нам лучше хранить и извлекать перцептивные и эмоциональные воспоминания.

Кроме того, с возрастом у людей постепенно деградирует септовисочная ось, что также приводит к ухудшению памяти. Однако есть несколько способов защитить септовисочную ось и улучшить память. Например: больше заниматься спортом, поддерживать хорошие привычки сна, регулярное время работы и отдыха, сохранять радостное настроение, развивать привычку к чтению, больше заниматься размышлением и умственными упражнениями и т. д.

Короче говоря, существует неразрывная связь между септовисочной осью и памятью. Понимание этой взаимосвязи может лучше защитить наш мозг, улучшить нашу память и жить более счастливой и здоровой жизнью. Видно, что нам необходимо улучшить нашу память. Cistanche Deserticola может значительно улучшить память, поскольку Cistanche Deserticola — это традиционное китайское лекарственное средство, обладающее множеством уникальных эффектов, одним из которых является улучшение памяти. Эффективность мясного фарша обусловлена ​​различными содержащимися в нем активными ингредиентами, включая кислоты, полисахариды, флавоноиды и т. д. Эти ингредиенты могут способствовать здоровью мозга разными способами.

Нажмите Знать термин Память, как улучшить.

В настоящем исследовании мы изучаем сопоставимую функциональную сегрегацию в предполагаемых гомологах внутри птичьего мозга. Используя японского перепела (Coturnix Japonica), мы сообщаем, что двусторонние поражения рострального гиппокампа (rHp) вызывают серьезные нарушения в различении пространственного Y-лабиринта (YMD). тест на щадящую производительность во время контекстуального обусловливания страха (CFC), сравнимый с результатами, полученными при повреждении гомологичных областей у млекопитающих.

Напротив, поражения каудального гиппокампа (cHp) не смогли вызвать дефицит ни CFC, ни YMD, что позволяет предположить, что, в отличие от млекопитающих, как chp, так и rHp птиц могут поддерживать эмоциональное поведение. Эти наблюдения демонстрируют функциональную сегрегацию вдоль ростро-каудальной оси Hp птиц, которая частично сравнима с различиями, наблюдаемыми вдоль септо-височной оси гиппокампа млекопитающих.

Введение

Гиппокамп (Hp) — это структура, имеющая решающее значение для многих форм памяти и пространственной навигации у нескольких видов. Учитывая множество вычислений, которые эта структура должна выполнить для выполнения этих сложных когнитивных функций, неудивительно, что Hp не является унитарной структурой, а вместо этого разделен на множество функционально различных субрегионов.

Одним из важных функциональных различий является дорсовентральная ось, также называемая септовисочной или «длинной» осью. Доказательства функциональных различий по этой оси были отмечены с самых ранних исследований по поведенческим эффектам поражений Hp [1–3], а многочисленные исследования подтвердили и расширили эти наблюдения (обзор в [4]). Хотя точная природа функциональных доменов внутри Hp остается предметом споров [4–6], существует консенсус в отношении того, что, например, дорсальный Hp (dHp) имеет решающее значение для пространственной памяти в небольших средах [7, 8], тогда как вентральная область (vHp) более важна для эмоционального поведения и реакций на стресс, включая контекстуальный страх [9–12].

Один из способов рассмотреть эту диссоциацию — это разница в разрешении. Поражения dHp серьезно ухудшают выполнение задач, которые требуют запоминания с высоким разрешением точного пространственного расположения наград или объектов, таких как поиск рук с наживкой в ​​радиальном лабиринте [13–15] или расположение скрытой платформы в водном лабиринте. [7, 8] или распознавание и приближение к объекту, находящемуся в новом пространственном положении [16]. Напротив, повреждения vHp не влияют на такое поведение. Напротив, на задачи, которые требуют сочетания события с контекстом в общих чертах, такие как контекстуальное кондиционирование страха (CFC), влияют предтренировочные повреждения vHp [17, 18], а не dHp [19–21].

Птичий Hp является предполагаемым гомологом Hp млекопитающих по многочисленным причинам, включая сходство в развитии, связях и нейротрансмиттерах, а также из-за его роли в пространственном познании (обзор см. в [22–25]). Подобно функциональным градиентам, наблюдаемым вдоль дорсовентральной оси у млекопитающих, некоторые исследования предполагают сопоставимый функциональный градиент вдоль рострокаудальной оси птичьего Hp. Исследования связности [26], экспрессии генов [27, 28] и характеристик клеток места [29] предполагают сходство между ростральным полюсом Hp птиц (rHp) и дорсальным полюсом Hp млекопитающих (обзор см. в [30]). ). Остается неизвестным, является ли каудальный полюс Hp птиц (cHp) функционально сопоставимым с вентральным полюсом Hp млекопитающих, и если да, то существует ли функциональная диссоциация между ростральным и каудальным полюсами.

Чтобы решить эту проблему, группы японских перепелов (Coturnix Japonica) подверглись выборочному поражению рострального или каудального полюса Hp. Затем испытуемые были протестированы с использованием задачи пространственного распознавания Y-лабиринта (YMD), а также CFC, поскольку известно, что эти типы информации по-разному воздействуют на теполи Hp млекопитающих.

Материалы и методы

Предметы

В этом эксперименте использовали двадцать семь взрослых самок японского перепела (Spring Creek Quail Farms, Сент-Аннс, Онтарио) в возрасте около 3 месяцев. Для идентификации на каждого перепела при прибытии надевали пластиковые повязки на ноги. Перепелов содержали группами с площадью пола минимум 400 см2 на одну птицу в загонах размером 213 см х 305 см с световым циклом 12:12 и поддерживали температуру 20–25°C и влажность 45–75%. Подстилка состояла из подстилки Teklad Aspen и Teklad Tek-fresh, предоставленного в качестве материала для гнездования.

Животные имели импровизированный доступ к воде, стартовому корму для экзотических птиц Мазури и заводчику птиц Мазури. Шкуры представляли собой перевернутые пластиковые контейнеры для хранения с вырезанными входами и лотки для малярных валиков, наполненные песком, для купания в песке. Перед поведенческим тестированием со всеми животными обращались по 15 минут в день в течение по меньшей мере 7 дней. Все процедуры были одобрены комитетом по уходу за животными Университета Уилфрида Лорье в соответствии с рекомендациями Канадского совета по уходу за животными.

Операция

Все операции проводились до каких-либо поведенческих тестов. Каждая группа поражений состояла из 9 субъектов (9 rHp, 9 chp, 9 Sham). Хирургические процедуры были изменены по сравнению с описанными Дампхаусом и его коллегами [31]. Перепела анестезировали изофлураном с использованием аппарата SomnoSuiteanesthesia (Kent Scientific, Торрингтон, Коннектикут) и помещали в стереотаксический инструмент (Kopf Instruments, Туджунга, Калифорния).

После того, как голова была закреплена с помощью ушных ремешков и носового конуса, перья были удалены, а область была подготовлена ​​с использованием антибактериального очищающего средства (Phenrex1), 70% изопропилового спирта и раствора хлоргексидина глюконата (Baxedin1). После подкожной инъекции лидокаина и адреналина (Бимеда, Кембридж, Онтарио) вдоль средней линии черепа был сделан срединный разрез, скальп был втянут и над местом повреждения была произведена краниотомия. Hp удаляли аспирацией в соответствии с координатами, определенными с использованием опубликованного атласа мозга перепела [32].

Координаты очагов поражения определяли относительно места пересечения теменно-затылочного шва со средней линией. При поражениях рГП аспирационные отверстия располагались на расстоянии от 1 до 5 мм кпереди от брегмы, на 1,5 мм по обе стороны от средней линии и на глубину 3 мм (рис. 1). Поражения ХП были на 1 мм впереди от брегмы, на 3 мм сзади, на 1,5 мм по обе стороны от средней линии и на глубину 3 мм (рис. 2). Краниотомию фиктивным животным проводили в координатах поражений rHp.

Краниотомические места тампонировали кровоостанавливающей губкой, герметизировали костным воском, кожу зашивали. После восстановления на грелке и восстановления подвижности перепелов помещали в отдельные подвесные клетки для голубей в отдельной палате для восстановления в течение 1 недели, одновременно проходя лечение антибиотиками и анальгетиками. Перепела оставались в этих клетках до конца эксперимента.

Описанные здесь эксперименты проводились на двух отдельных партиях перепелов. В каждой партии перепелов всех животных тестировали в один и тот же день в рандомизированном порядке не менее чем через 2 часа после начала светового цикла. Перед началом каждого дня эксперимента испытуемых вынимали из клеток в послеоперационной палате и помещали в отдельные клетки из обувных коробок на стойке без еды, но с импровизированным доступом к воде. Каждую клетку покрывали кожухом, и субъектов оставляли в покое в течение 1 часа. Субъектов транспортировали индивидуально в крытых клетках в комнату для тестирования.

В первой партии птиц тестировали в YMD сразу после недельного периода восстановления (т.е. на 8-й день после операции). Через 4 дня YMD (т.е. послеоперационные дни с 8 по 11) перепелов тестировали в CFC, которое проводилось в один день (т.е. день 12), с последующим дистанционным тестом на следующий день (день 13). Во второй партии перепелов порядок обучения был обратным: сначала обучали CFC. В обеих партиях перепелов вводили под наркоз, а их мозг собирали на 14-й послеоперационный день.

Контекстуальное обусловливание страха (CFC)

Этот эксперимент состоял из воздействия двух визуально различных арен в двух разных комнатах, содержащих уникальные локальные и отдаленные сигналы, называемые Контекст А и Контекст Б (см. Рис. 2А). Контекст А представлял собой круглую арену диаметром 90 см со стенами высотой 45 см. из белого гофрированного пластика с полом из того же материала, покрытым мясной бумагой. Контекст B представлял собой квадратную арену со сторонами 90 см и стенами высотой 45 см, построенную из окрашенной фанеры, с полом из черного волоскового акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС). За поведением следили с помощью верхней веб-камеры, а отслеживание осуществлялось в режиме реального времени с помощью ЛЮБОГО-лабиринта (Стултинг, Вуд-Дейл, Иллинойс).

Процедура CFC состояла из четырех фаз: привыкание, обучение, тестирование и дистанционное тестирование. Перед началом каждого дня эксперимента испытуемых вынимали из клеток в палате восстановления и помещали в отдельные клетки из обувных коробок на стойке без еды, но с рекламой. -Свободный доступ к воде. Каждую клетку покрывали кожухом, и субъектов оставляли в покое в течение 1 часа. Субъектов доставляли индивидуально в крытых клетках в испытательную комнату. Привыкание, обучение и тестирование происходили в один и тот же день эксперимента.

Во время привыкания субъекта помещали в контекст А и позволяли ему свободно исследовать пространство в течение 5 минут. Субъект был немедленно удален, и та же процедура была применена в Контексте B с интервалом между испытаниями в 1 минуту (ITI). Затем субъекта снова поместили в закрытую клетку из коробки из-под обуви и оставили в покое на 15 минут. Во время обучения испытуемый снова подвергался воздействию контекста A в течение 5 минут, ITI на 1 минуту, а затем был помещен в контекст B. Через 3 минуты в контексте B на 3 секунды подавался слуховой стимул (1000 Гц, 95 дБ). с последующими 2 минутами исследования. Контекст, в котором был представлен стимул, был уравновешен между субъектами.

Затем субъекта снова помещали обратно в закрытую клетку из коробки из-под обуви и оставляли в покое на 15 минут. Во время теста процедуры соответствовали процедурам привыкания: 5 минут в Контексте А, затем 5 минут в Контексте Б. После каждой фазы арену протирали 70% этанолом, чтобы устранить любые запахи. На следующий день испытуемым был проведен дистанционный тест. Во время дистанционного теста процедуры снова соответствовали тем, которые применялись во время привыкания: 5 минут в Контексте А, 1 минута ITI и 5 минут в Контексте B.

Перепелов можно считать замерзшими, когда они занимают характерную позу приседания с а) полным сгибанием ног и тела в контакте с полом или б) частичным сгибанием ног, широким расстоянием между ступнями/ногами и областью грудной клетки в тесном контакте. с одной из стен, с широко открытыми глазами и учащенным дыханием. Такая поза, связанная с отсутствием других наблюдаемых форм поведения, неоднократно использовалась для характеристики замирания голубей [33–36].

Дискриминация Y-лабиринта (YMD)

Используемый здесь протокол YMD был адаптирован из предыдущей публикации, посвященной тестированию японских перепелов[37]. Вкратце, рычаги Y-образного лабиринта имели размеры 50 x 17 x 45 см (Д x Ш x В) и были изготовлены из прозрачного акрила, что позволяло испытуемым легко видеть различные визуальные сигналы, присутствующие на всех четырех стенах комнаты. В двух исследовательских рукавах были установлены квадратные стержневые стирольные тракты со съемными непрозрачными акриловыми гильотинными дверцами. Пол был изготовлен из акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС) с черными волосковыми порами и покрыт деревянной стружкой. За поведением следили с помощью веб-камеры, а отслеживание осуществлялось с помощью ANY-лабиринта (Стултинг, Вуд-Дейл, Иллинойс).

Перепела проходили три дня подряд 10-минутных сеансов привыкания, в ходе которых у них был доступ ко всем ответвлениям лабиринта. Во время выборочного испытания птицам давали 5 минут на исследование, при этом одно плечо лабиринта было заблокировано гильотинной дверью. Затем птиц удаляли на 1 минуту, в течение этого времени убирали дверь и заменяли подстилку в лабиринте, чтобы убрать неприятные сигналы. Затем птиц вернули в лабиринт для 5-минутного испытания на выбор, в котором обе руки были открыты. То, какая рука была заблокирована во время выборочного исследования, уравновешивалось между субъектами. Обратите внимание, что в этом задании на запоминание спонтанного распознавания награда в лабиринте не предусмотрена.

For more information:1950477648nn@gmail.com