Реактивация воспоминаний, опосредованных гиппокампом, во время реконсолидации, чтобы разрушить страх. Часть 1

Воспоминания хранятся в мозге в виде клеточных ансамблей, которые активируются во время обучения и повторно активируются во время извлечения информации. Используя систему Tet-tag на мышах, пометьте нейроны дорсальной зубчатой ​​извилины, активированные положительным, нейтральным или отрицательным воздействием канального родопсина -2.

Группы клеток являются основными единицами различных органов человеческого тела, а также представляют собой сложные биологические системы с высокой степенью взаимодействия. Группы клеток играют очень важную роль в формировании памяти.

Память делится на кратковременную и долговременную память. Разные типы воспоминаний требуют для хранения и обработки разных групп клеток. Кратковременная память в основном хранится в нервных клетках на поверхности коры головного мозга. Напротив, долговременная память требует постоянного укрепления и усиления связей между нейронами и в конечном итоге сохраняется в группах клеток глубоко в коре головного мозга.

Количество и качество клеточных популяций играют решающую роль в улучшении памяти. В жизни мы можем активировать и укреплять группы клеток мозга разными способами, например, читая, изучая языки, занимаясь спортом и живя повседневной жизнью.

Кроме того, некоторые привычки здорового образа жизни, такие как правильное питание, полноценный сон и отказ от чрезмерного употребления алкоголя и курения, также могут помочь сохранить здоровье групп клеток, тем самым способствуя улучшению памяти.

Короче говоря, существует неразрывная связь между популяциями клеток и памятью. Мы должны активно культивировать и защищать популяции наших клеток, чтобы поддерживать здоровье и гибкость мозга, улучшать память и когнитивные способности. Видно, что нам необходимо улучшить память, а цистанхе пустынный может значительно улучшить память, потому что цистанхе пустынный — это традиционное китайское лекарственное средство, обладающее множеством уникальных эффектов, одним из которых является улучшение памяти. Эффективность Cistanche Deserticola обусловлена ​​множеством содержащихся в нем активных ингредиентов, включая дубильную кислоту, полисахариды, флавоноидные гликозиды и т. д. Эти ингредиенты могут способствовать здоровью мозга различными путями.

Нажмите «Знайте 10 способов улучшить память»

После формирования условий страха эти клетки искусственно воссоздаются.активируется во время вызова воспоминаний о страхе. Оптической стимуляции конкурирующих позитивных воспоминаний достаточно для обновления воспоминаний во время реконсолидации, тем самым резко и надолго уменьшая условный страх.

Более того, мыши демонстрируют оперантную реакцию на реактивацию позитивных воспоминаний, подтверждая их полезные свойства. Эти результаты показывают, что вмешательство полезного опыта может противодействовать негативным аффективным состояниям.

Хотя обновление памяти, вызванное реактивацией памяти, затрагивает относительно небольшой набор нейронов, мы также обнаружили, что активация большой популяции случайно помеченных нейронов дорсальной зубчатой ​​извилины эффективна для содействия реконсолидации.

Важно отметить, что обновление памяти специфично для памяти о страхе. Эти данные указывают на то, что дорсальная зубчатая извилина является потенциальным терапевтическим узлом для модуляции воспоминаний с целью подавления страха.

Неадаптивный условный страх, вызванный нерегулируемыми цепями страха, играет значительную роль в этиологии тревожных расстройств, таких как специфические фобии и посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР).

ПТСР может развиться у людей, переживших травмирующее событие, и часто характеризуется стойкими воспоминаниями о травме1. Следовательно, контекстуальное обусловливание страха (CFC), которое высоко консервативно у разных видов2, использовалось в качестве репрезентативной модели на животных для изучения определенных аспектов посттравматического стрессового расстройства, таких как генерализация страха, преувеличенные реакции страха и повышенная реактивность стресса3–5.
Наиболее широко используемые парадигмы CFC включают сочетание эмоционально нейтрального условного стимула (CS), такого как тренировочный контекст, с аверсивным безусловным стимулом (US), таким как удар ногой, который обычно вызывает всплески активности, которые приводят к условным реакциям замирания у грызунов. Возникает выученная ассоциация, и КС приобретает аверсивные свойства, способствующие восстановлению условных воспоминаний о страхе в отсутствие УЗ.

В моделях на грызунах это приводит к условной реакции страха при повторном воздействии контекста, демонстрирующего эту выученную связь6. У людей патологический условный страх может сохраняться десятилетиями даже при отсутствии точного контекста, в котором произошло травмирующее событие.

Несмотря на то, что тревожные расстройства чрезвычайно распространены среди населения в целом и многие люди испытывают патологическую тревогу как форму состояния преувеличенного страха, существует мало способов ослабить неадаптивный условный страх.

Однако реконсолидация потенциально может стать терапевтическим механизмом для уменьшения павловского страха7. Теория реконсолидации утверждает, что воспоминания дестабилизируются во время воспоминания, поскольку они входят в переходное состояние податливости, когда их можно модулировать, когда требуется их рестабилизация7,8.

Несмотря на долгую историю экспериментальных вмешательств, связанных с реконсолидацией, с использованием различных фармакологических агентов, поведенческих методов лечения и протоколов стимуляции для нарушения или улучшения памяти9–11, эти исследования дали неоднозначные результаты.
Лишь недавно был признан потенциал разработки улучшенных методов лечения на основе реконсолидации и новых вмешательств12,13. Тем не менее, наиболее эффективные методы лечения посттравматического стрессового расстройства ориентированы на травму, то есть лечение фокусируется на воспоминаниях о травматическом событии14.

Считается, что память хранится в разреженных моделях активности популяций нейронов в распределенной сети15–17, или, как Уайлдер-Пенфилд описал память, как «письмо, оставленное в мозгу в результате сознательного опыта»18.

Мы часто называем эти ансамбли, активные во время кодирования памяти, следами памяти или инграммами19,20, и эти инграммы реактивируются во время извлечения информации17,21. Результаты нескольких исследований показали, что определенные воспоминания, в том числе воспоминания о страхе, могут быть нарушены путем ингибирования связанных с ними инграмм15,22–26. В частности, дорсальная зубчатая извилина (dDG) гиппокампа важна для кодирования контекстуальных воспоминаний о страхе27–30 и участвует в патофизиологии некоторых тревожных расстройств28,31.

Особое значение для посттравматического стрессового расстройства имеет то, что контекстная информация, которая включает в себя больше, чем просто пространственную информацию, может модулировать страх и безопасность4. Валентность (например, негативные воспоминания) можно рассматривать как аспект контекста, который потенциально может способствовать преувеличенным реакциям страха и генерализации страха посредством ассоциаций, формируемых в гиппокампе. .

Важно отметить, что DG также играет роль в устранении неоднозначности контекстной информации, связанной и не связанной с травмой32,33, а также в обучении угашению34, и у пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством наблюдаются нарушения в обоих случаях3. Более того, ранее мы показали, что искусственная реактивация положительных воспоминаний, хранящихся в dDG, может резко спасти вызванное стрессом и депрессией поведение35.

Здесь мы предлагаем инновационное вмешательство, основанное на гипотезе о том, что использование оптогенетики для искусственной реактивации ранее сформированной, опосредованной dDG памяти во время реконсолидации навсегда изменит и разрушит исходную память о страхе. Мы использовали систему Tet-tag36 для маркировки нейронов dDG, активированных воздействием положительного, нейтрального или отрицательного опыта с канальным родопсином -2 (ChR2).

Впоследствии мышей подвергли воздействию страха и провели тест на память о страхе, в ходе которого эти помеченные нейроны были оптически реактивированы. Мы предположили, что это вмешательство во время окна реконсолидации обновит память о страхе атрибутами из конкурирующей энграммы, тем самым уменьшая поведенческое выражение условного страха.

Более того, поскольку ранее мы показали, что вызванное стрессом поведение можно спасти путем оптической реактивации клеток dDG, ранее активных во время положительного опыта35, а другие показали, что положительные эмоции противодействуют части последствий негативных эмоций37, мы предположили, что этот эффект будет более выраженным, когда конкурирующие Инграмма была связана с положительным опытом по сравнению с нейтральным или отрицательным опытом.

Здесь мы показываем, что основанное на реконсолидации вмешательство в гиппокамп, вызванное оптической реактивацией конкурирующего положительного воспоминания, достаточно для обновления памяти о страхе на уровне ансамбля, что приводит к ослаблению неадаптивного условного страха.

Полученные результаты

Искусственная реактивация воспоминаний, опосредованных гиппокампом, во время реконсолидации воспоминаний о страхе резко и надолго снижает страх.

Мы использовали вирусную, зависимую от активности и индуцибельную стратегию мечения нейронов у мышей c57BL/6 дикого типа (рис. 1а). Мышам-самцам вводили вирус (ChR2 или eYFP) и имплантировали двусторонние оптические волокна, а затем отключали DOX, чтобы открыть окно мечения17,38.

Их разделили на три группы, каждой из которых был присвоен дифференциально-валентный поведенческий опыт (рис. 1а). Всех мышей поместили в новую чистую клетку и либо оставили нетронутыми (нейтральные)21, поместили с самкой (положительный результат)35,39, либо поместили в удерживающую трубку с отверстиями для воздуха (отрицательный результат)35, а затем поместили в клетку. Через 1 час мышей возвращали в свои домашние клетки обратно в DOX, чтобы закрыть окно мечения.

На следующий день мышей подвергали воздействию страха (FC) в контексте А, а через 24 дня проводили 20-минутный тест на припоминание в том же контексте. В ходе этого теста, в котором мы оценивали условный страх (т. е. замирание) как показатель для восстановления ассоциативной памяти о страхе, мы одновременно стимулировали меченые ансамбли dDG в течение первой (F10) или последней половины (L10) сеанса, а не всего сеанса. поскольку мы не хотели рисковать тепловым повреждением мозга40 и хотели сравнить периоды включения и выключения света внутри субъекта.

Первоначально мы предположили, что реактивация позитивных воспоминаний во второй половине сеанса воспоминания будет способствовать реконсолидации, поскольку воспоминания о страхе уже были в сети. Это потенциально могло бы изменить ансамбль воспоминаний о страхе, дополнив его положительными атрибутами опыта, что привело бы к уменьшению замирания в последующие моменты времени.

Мы стремились специально ослабить силу ассоциации CS-США, ослабив приобретенное отвращение к CS41 и изменив исходную память о страхе посредством реконсолидации. Поэтому мы выбрали продолжительность сеанса не более 20 минут, чтобы гарантировать, что наши оптические манипуляции будут проводиться во время короткого окна пост-реактивации памяти, когда происходит реконсолидация42, а не во время угасания обучения43.

Эта стратегия позволяет нам измерять уменьшение замирания в реальном времени с помощью оптической стимуляции во время вспоминания. Более того, это позволяет нам измерить любые долгосрочные последствия наших манипуляций, и поэтому мы расширили нашу оценку, включив в нее два сеанса угашения, чтобы проверить вызванное стрессом восстановление после немедленного шока в контексте B.

Шок был нанесен в новом контексте менее чем за 2 секунды, поэтому мыши не формировали контекстуальное представление об окружающей среде и, следовательно, не формировали новую ассоциативную память о страхе, но все равно продолжали испытывать стресс.

Этот метод позволил нам смоделировать генерализацию страха и повышенную стрессовую реактивность как пример неадаптивного кондиционирования, поскольку стрессор был доставлен в другом контексте 44–46. На основании предыдущих исследований 39,41,47 мышам сначала подвергали ФК с использованием 4- протокол шока (рис. 1b), в котором они демонстрировали ступенчатое замерзание, увеличивающееся с каждым последующим предъявлением шока (дополнительный рисунок 1a – c).

Мы видели такую ​​картину замерзания во всех экспериментах (дополнительный рисунок 1a–h). На следующий день мышей вернули в контекст для теста на воспоминание о страхе (рис. 1c). При стимуляции L10 группы мышей с положительным и отрицательным ChR2 продемонстрировали снижение замерзания в реальном времени по сравнению с мышами в группе с нейтральным ChR2 и контрольной группой eYFP соответственно.

Несмотря на то, что в течение сеанса наблюдалось естественное снижение замирания из-за отсутствия шока, эти мыши показали значительно более резкое снижение. Хотя уровни замерзания в дни вымирания обычно снижались, во время вымирания (рис. 1d и дополнительный рисунок 1a) или непосредственного шока (рис. 1e) не наблюдалось никаких групповых различий. Во время восстановления (рис. 1f) мы видели меньше замерзающих мышей с отрицательным ChR2 по сравнению с мышами с нейтральным eYFP, и в целом контрольные мыши eYFP замерзали больше, чем экспериментальные мыши ChR2 при восстановлении по сравнению с немедленным шоком (рис. 1g).

Напротив, постшоковое замирание после выработки страха (рис. 1h) было снижено в состоянии F10 (рис. 1i) только для мышей с положительным ChR2 по сравнению с контрольной группой eYFP, что происходило конкретно в последние 10 минут сеанса. Здесь нейтральный -Мыши ChR2 гасли быстрее; однако во время вымирания не наблюдалось никаких групповых различий (рис. 1j и дополнительный рис. 1b).

Как и ожидалось, во время немедленного шока групповых различий не было (рис. 1k). Во время восстановления группы как с положительным, так и с нейтральным ChR2 продемонстрировали снижение страха по сравнению с контрольной группой eYFP, тогда как мыши с отрицательным ChR2 этого не сделали (рис. 1l).

Опять же, контрольные мыши замерзли больше, чем экспериментальные мыши при восстановлении, по сравнению с немедленным шоком (рис. 1m), и это был более выраженный эффект. Поэтому для всех последующих экспериментов мы приняли протокол F10.

Однако в качестве дополнительного контроля мы добавили эксперимент, чтобы оценить, насколько эффективная искусственная реактивация положительных воспоминаний во время средней части сеанса (M10) будет сравниваться со стимуляцией F10 или L10 во время вспоминания (дополнительный рисунок 2a). Во время приобретения реакции FC мыши во всех трех условиях демонстрировали большее замерзание после шока (дополнительный рисунок 2b – g).

Во время отзыва стимуляция вызывала уменьшение замирания в режиме реального времени в группе ChR2 в условиях F10 и L10, но не в состоянии M10 (дополнительный рисунок 2h – j). Мыши F10 ChR2 продолжали демонстрировать снижение замирания во второй половине сеанса воспроизведения в отсутствие стимуляции (дополнительный рисунок 2j).

Все три протокола стимуляции вызывали снижение замерзания у мышей ChR2 в первые 3 минуты угасания, но групповые различия наблюдались только у мышей, стимулированных F10- (дополнительный рисунок 2k-m).

Во время первого сеанса угасания выражение страха было снижено в группах ChR2 F10 или M10 (дополнительный рисунок 2n – p). Не было никаких различий в немедленном шоке (дополнительный рисунок 2q – s). Наконец, мы снова увидели уменьшение замораживания для групп ChR2 F10 и M10 во время восстановления (дополнительный рисунок 2t – y).

For more information:1950477648nn@gmail.com