Przednie jądra wzgórza: krytyczne podłoże dla nieprzestrzennej pamięci skojarzonej w parach u szczurów Część 3

3.2|Przestrzenna pamięć robocza w pamięci RAM

Zgodnie z oczekiwaniami, obie grupy szczurów z uszkodzeniem ATN wykazały poważnie obniżoną wydajność podczas testowania przestrzennej pamięci roboczej w ośmioramiennej pamięci RAM (ryc. 3). Początkowe podobieństwo w wynikach między grupami wynika z tego, że większość szczurów biegała przez 10 minut, ale wykonała stosunkowo niewiele wejść na ramiona w tym samym czasie. początek testów.

Pamięć robocza i pamięć to dwie bardzo ważne metody zapamiętywania w ludzkim mózgu. Chociaż istnieją pewne różnice między tymi dwiema metodami zapamiętywania, obie są równie pomocne w osiąganiu przez ludzi wyników w nauce, pracy, życiu i innych aspektach.

Przede wszystkim pamięć robocza oznacza, że ​​tymczasowo zapamiętujemy informacje lub zadania, które musimy wykorzystać w krótkim czasie. Innymi słowy, jest to pojemność pamięci, której używamy podczas przetwarzania nowych rzeczy. Pamięć odnosi się do informacji lub doświadczeń, które przechowujemy przez długi czas. Informacje te mogą pomóc nam zrozumieć i rozwiązać problemy w przyszłości.

Chociaż te dwa typy pamięci mają różne funkcje, nie są od siebie oddzielone. Pamięć robocza i pamięć wpływają na siebie nawzajem. Podczas pamięci roboczej musimy tymczasowo przechowywać i przetwarzać nowe informacje w krótkim czasie i łączyć je z wcześniejszą wiedzą i doświadczeniem. Tego rodzaju połączenia i odniesienia wykorzystuje pamięć.

Ponadto dobrą pamięć roboczą można również poprawić poprzez trening. Badania pokazują, że związek między pamięcią a pamięcią roboczą działa w obie strony. Stale ćwicząc i trenując pamięć roboczą, możemy poprawić pojemność mózgu i wzmocnić naszą pamięć. Dlatego tak długo, jak będziemy aktywnie ćwiczyć nasz mózg i wzmacniać trening pamięci, możemy skutecznie poprawić naszą pamięć roboczą i pamięć.

W życiu codziennym musimy rozwijać dobre nawyki i aktywnie wykorzystywać pamięć roboczą i pamięć, aby pomóc nam lepiej wykonywać zadania. Na przykład możemy wzmocnić pamięć o nowej wiedzy poprzez ciągłe udoskonalanie i przeglądanie. Tylko poprzez ciągłe doskonalenie naszej pamięci roboczej i pamięci możemy czuć się bardziej komfortowo w realizowaniu naszego potencjału w nauce, pracy i życiu. Widać, że musimy poprawić pamięć, a Cistanche desericola może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche desericola to tradycyjny chiński materiał leczniczy, który ma wiele unikalnych efektów, z których jednym jest poprawa pamięci. Skuteczność mięsa mielonego wynika z różnych zawartych w nim składników aktywnych, w tym kwasów, polisacharydów, flawonoidów itp. Składniki te mogą na różne sposoby promować zdrowie mózgu.

Kliknij Poznaj 10 sposobów na poprawę pamięci

Liczba błędów popełnionych przez szczury ze zmianami pozorowanymi i ze zmianami ATN różniła się w drugim dniu szkolenia, po którym obie grupy ze zmianami ATN nie wykazały żadnych dowodów poprawy w porównaniu z obiema grupami pozorowanymi (grupa, F3,27=39.66, p < {{7 }}.001;Dzień grupowy, F27,{{10}}.75, p < 0.001). Obie grupy pozorowane nie różniły się, ale obie różniły się znacząco (p < 0,001) od każdej z grup ze zmianami ATN, które nie różniły się. Szczury w obu grupach ze zmianami ATN również dokonywały mniej prawidłowego wyboru ramion przed pierwszym błędem, podczas gdy szczury w obu grupach pozorowanych stopniowo wprowadzały więcej ramion przed popełnieniem błędu w miarę kontynuacji badania (grupa, F3,27=27,53, p < 0,001; każde Shamgroup w porównaniu z każdą grupą ATN, p < 0,001; dzień grupy, F27,243=2,21, p < 0,001).

Upośledzoną przestrzenną pamięć roboczą można uznać za wzorcową miarę skutków uszkodzeń ATN (Aggleton i Nelson, 2015). Ponieważ obie grupy ze zmianami ATN wykazały podobny poziom upośledzenia przestrzennej pamięci roboczej, jest mało prawdopodobne, aby późniejsze porównania zadań nieprzestrzennych miały wpływ na różnice w uszkodzeniach między tymi dwiema grupami.

3.3|Nieprzestrzenne proste zadania dyskryminacji

Akwizycja zarówno prostego zapachu, jak i prostego obiektu, zadania dyskryminacji typu „nie idź” pokazano na rysunku 4a, b. Allraty szybko przyjęły te zadania. Wyniki różnic w opóźnieniu dla czterech grup nie różniły się w prostym zadaniu rozróżniania zapachów (grupa, F3,27=0.97, p=0.42;Grupa dzień, F15,135=1.4, str.=0.15). Grupom osiągnięcie kryterium w prostym zadaniu rozróżniania zapachów zajmowało średnio 4–5 dni (Grupa, F3,27=1.99, s.=0.13).

Cztery grupy nauczyły się także prostego zadania rozróżniania obiektów bez żadnych znaczących różnic (grupa, F3,27=1.07, s.=0.37; Dzień grupowy,F18,162=0.97, s.=0.49). Szczurom osiągnięcie kryterium w zadaniu dotyczącym prostego rozróżniania obiektów zajmowało średnio 5–6 dni (grupa, F3,27=0.30, s.=0.82).

3.4|Zadania nieprzestrzenne, powiązane w parach

3.4.1|Nabytek

Średnie opóźnienie przebiegu podczas akwizycji przez cztery grupy pokazano na Figurze 5. Opóźnienia podczas akwizycji zostały przeniesione w przypadku szczurów, które osiągnęły kryterium. Główne wnioski były jasne. Dwie grupy z uszkodzeniem pozornym wykonały swoje odpowiednie zadania, ale żaden szczur z uszkodzeniem ATN nie wykazał wykonania zadania niezależnie od włączenia śladu 10- pomiędzy zapachem a bodźcami obiektowymi. Głównym dowodem na akwizycję jest to, czy szczury nauczyły się hamować swoją reakcję na obiekt w próbach bez nagrody (ryc. 5a).

W przypadku tej miary obie grupy pozorowane stopniowo opóźniały reakcję na obiekt w przypadku nienagradzanych par zapach-obiekt podczas treningu (tj. wykazywały zmniejszone wyniki wzajemnych opóźnień). Natomiast wszystkie szczury w obu grupach ze zmianami ATN wykazywały coraz szybsze opóźnienia reakcji w miarę postępu treningu. Oznacza to, że w próbach bez nagrody szczury ze zmianami ATN nauczyły się jedynie szybciej przeszukiwać obiekt pod obiektem, pomimo nieprawidłowego łączenia zapachu z obiektem. Należy zauważyć, że dwie grupy ze zmianami ATN reagowały wolniej niż szczury ze zmianami pozorowanymi grup na początku szkolenia w badaniach nienagrodzonych, więc ogólna nadpobudliwość nie była widoczna po zmianach ATN w tym zadaniu (zakres latencji bloku 1: uszkodzenie ATN 2,5–5,0 s, Shamlesion 1,9–4,5 s; blok 1 0: uszkodzenie ATN 1,4–3,0 s, uszkodzenie Shamlesion 5,5–7,6 s).

Analiza ANOVA opóźnień w próbach, w których nie nagrodzono nagrody, dała istotny efekt główny w czterech grupach (F3,27=22.63, p < 0.001) i w istotnej grupie Blokuj interakcję (F27,243=26.27,p < 0,001). Dwie grupy pozorowane nie różniły się pod tym względem i dwie grupy ATN nie różniły się, ale obie grupy Sham różniły się od każdej z grup ze zmianami ATN (p < 0,001).

Kiedy nagrodzono parowanie zapachu i obiektu, wszystkie cztery grupy wykazywały coraz szybsze opóźnienia reakcji (tj. wykazały zwiększone wzajemne wyniki) w blokach prób (główny efekt bloku, F9,27=75.78, p < 0.{ {18}}01;Rysunek 5b), niezależnie od grupy (blok grupowy,F27,243=0.63, p=0.92; Rysunek 5b). Główny efekt Grupy był ponownie znaczący (F3,27=5.67, p=0.003), co w tym przypadku było spowodowane większą szybkością działania byratów w grupie Sham-Trace w porównaniu z obiema grupami ATN ( p < 0,008) i szczury Sham-No-Trace (p=0,02). Jednakże pozostałe trzy grupy wykazały podobne opóźnienie odpowiedzi w badaniach z nagrodą. Ponownie należy zauważyć, że dwie grupy ze zmianami ATN wykazywały wolniejsze reakcje na początku treningu w nagradzanych próbach w porównaniu z grupami ze zmianami pozorowanymi.

Bezpośrednie porównanie opóźnień dla prób bez nagrody i z nagrodą pokazano na rysunku 5c, wyrażone jako wyniki różnicy opóźnień. Rycina 5c wyraźnie pokazuje, że w żadnej z grup ze zmianami ATN nie doszło do uczenia się, podczas gdy obie grupy ze zmianami pozorowanymi wykonały zadanie (interakcja Group Block, F27,243=23.99, p < 0.001 ). Wynik różnicy latencji sugeruje, że grupa Sham-Trace wykonała zadanie silniej niż grupa Sham-No Trace, a średnie różnice między tymi dwiema grupami były istotne dla ostatnich trzech bloków prób (p < 0,01). Jednakże ta różnica między obiema grupami pozorowanymi wynikała głównie z różnic w próbach z parami bodźców nagradzanych (porównaj Ryc. 5b z Ryc. 5a).

3,5|Test retencji

Wszystkie grupy wykazały reakcję w sesji bez nagrody w 5-dniowym teście utrzymania, która była podobna do ich wyników w bloku 10 szkolenia [Blok grupowy (test utrzymania vs. blok 1{{26 }}),F3,27=2.00, s.=0.13; Rysunek 5a]. Pomimo nieistotnej interakcji bloku grupowego, wystąpiła ogólna różnica w opóźnieniu między blokiem 10 w porównaniu z testem retencji (utrzymanie vs. blok 10, F1,27=7.22, p=0.01), która wydaje się głównie ze względu na to, że szczury ze zmianami ATN reagowały szybciej w teście retencji. Znaczący główny efekt grupy (F3,27=73.13, p < 0,001) był spowodowany tym, że grupy pozorowane w dalszym ciągu hamowały odpowiedź w próbach nienagradzanych, w przeciwieństwie do grup ze zmianą ATN (każda grupa pozorowana vs. każda grupa ze zmianą ATN , p < 0,001).

W przypadku prób z nagrodą wszystkie cztery grupy wykazały podobne średnie opóźnienia odpowiedzi w teście retencji w porównaniu z opóźnieniami w bloku 10 szkolenia (blok, F1,27=3.75, s.=0.06; grupa Blok, F3,27=1.02, p.= 0.39). Większe prędkości działania w grupie Sham-Trace niż we wszystkich innych grupach były widoczne w bloku 10 i teście retencji (grupa, F3,27=3.85, s.=0.02; Sham-Trace w porównaniu do wszystkich pozostałych grup, s. < 0,03).

Bezpośrednie porównanie prób z nagrodą i bez nagrody w teście retencji, wyrażone jako wynik różnicy opóźnień (rysunek 5c), potwierdziło, że wszystkie cztery grupy utrzymały podobne wyniki w tym pomiarze w porównaniu z wynikami akwizycji w Bloku 10 (Grupa, F3,27=189.43, p < 0,001; Blok, F1,27=0.08, p=0.76;Grupa Blokuj interakcję, F3,27=0.22, p=0.88).

3,6|Wyrażenie Zif268

Naszym głównym zainteresowaniem było określenie różnic grupowych w interesujących nas regionach. Biorąc pod uwagę uzyskane wyniki behawioralne, nie zgłaszamy powiązań między ekspresją Zif268 a wydajnością, ponieważ powodowałyby one fałszywe korelacje oparte na wyraźnych różnicach w statusie braku uszkodzeń w porównaniu z pozorowanym statusem oraz małych różnicach wewnątrzgrupowych w zakresie głównego miernika będącego przedmiotem zainteresowania, to jest opóźnień w próby bez nagrody. Podobnie, wszelkie powiązania widoczne w obszarach takich jak kora pozasplenialna ponownie stworzyłyby sztuczną korelację z powodu wyraźnych różnic na poziomie grupy w ekspresji Zif268.

3,7|Regiony przedczołowe

Ekspresję Zif268 w czterech grupach w przedczołowej korze przedczołowej (A32V) i przedniej korze obręczy (A32D; A24b; A24a) pokazano na rycinie 6. Istotny efekt główny grupy występował dla obszaru 32V(F2,37=5.49 , p < {{1{16}}}}.01; Rysunek 6b). Tutaj dwie grupy ATN wykazywały podobną ogólną ekspresję (p=0.32), jak również grupa Sham-No Trace (p > 0.1), ale obie grupy zmian wykazały niższą wyrażenie niż w grupie Sham-Trace (p < 0.02). Niższe wyrażenie Zif268 w grupie Sham-No Trace w porównaniu z grupą Sham-Trace nie osiągnęło istotności (p=0.06). Wystąpił także znaczący efekt główny w czterech warstwach (F3,81=147.8, p < 0,001), ale nie było interakcji w warstwie grupowej (F9,181=1.15, p > 0,3).

W przypadku obszarów przedniego zakrętu obręczy (Cg) (ryc. 6c) dwie grupy ze zmianami ATN wykazały niższą ekspresję Zif268 niż obie grupy z uszkodzeniami Sham (grupa F3,27=12.47, p <{7}} .001; obie grupy pozorowane różniły się od każdej z grup ATN, p < 0.{{20}}04, ale nie od siebie, s.=0.31). Znacząca interakcja warstwy grupy (F6,54=4.02, p < 0.002) odzwierciedlała większe różnice między ATN i grupami pozorowanymi dla warstwy II i warstwy III (p < 0,001) niż dla warstwy V, gdzie grupy nie różniły się istotnie (p > 0,1). Ekspresja różniła się w trzech obszarach obręczy (efekt główny regionu, F2,54=11.41, p < 001), najniższa dla A24a (tylna) w porównaniu zarówno z A32D, jak i A24b (p < 0,002) i najwyższa dla warstwy III ( Warstwa, F2,54=242.38, p < 0,001), ale wielkość tych różnic różniła się pomiędzy warstwami w obszarach trójramiennych (Warstwa Regionu, F4,108=5.29, p < 0,001). Jednakże interakcje obszaru grupy i warstwy regionu grupy były nieistotne (wszystkie F <1,0).

3,8|Regiony hipokampa i parahipokampa

Figura 7 przedstawia ekspresję Zif268 dla czterech grup w obszarach hipokampa i parahipokampa. W przypadku hipokampa podregiony grzbietowe CA1 i CA3, zwłaszcza CA1, wykazywały wyższą ekspresję niż brzuszne CA1 i CA3 hipokampu (grzbietowe vs. brzuszne, F1,24=541.4, p <{{10}} .001; CA1 kontra CA3, F1,24=759.3,p < 0.{{40}}{{56} }1; interakcja między tymi dwoma czynnikami,F1,{{20}}.4, p < 0.001). Najbardziej interesującym odkryciem było jednak to, że ekspresja w grzbietowym CA1 w grupie Sham-Trace była wyższa niż w każdej z pozostałych trzech grup (p < 0,02), co zostało poparte znaczącą potrójną interakcją dla grupy [obszar grzbietowy vs. obszar brzuszny ] [CA1 vs. CA3], F3,24=6.09, p < 0,003). W pozostałych trzech grupach ekspresja CA1 na grzbiecie była najniższa w grupie ATN-Trace (ATN-Trace vs. Sham-No Trace i ATN-No Trace, p < 0,03), podczas gdy obie grupy No Trace nie różniły się istotnie (p {{42 }}.84). Analiza grzbietowego zakrętu zębatego (DG; badano tylko grzbiet) wykazała wyższą ekspresję we wnęce niż w warstwie komórek ziarnistych (F1,27=386.1, p < 0,001), która była większa w przypadku Sham-Trace i ATN-No Grupy śledzenia niż w przypadku warunków Sham-No Trace i ATN-Trace (Grupa DGSubregion, F3,27=4.07, p < 0,01). Subiculum brzuszne wykazywało większą ekspresję niż subiculum grzbietowe (F1,27=9.02, p < 0,005), ale nie stwierdzono efektu grupowego (F3,27=1.41, p=0.25 ) lub Interakcja grupowa [regiony grzbietowe i brzuszne] (F3,27=0.15, s.=0.92). W obszarach przyhipokampowych kora okołowęchowa wykazywała niższą ekspresję niż dwa obszary kory śródwęchowej (F2,54=16.2, p < 0,001), ale grupy nie różniły się w tych miejscach (Grupa, F3,27 < 1,0; Grupa Region,F6,54=1.8, p > 0,1).

3,9|Kora retrosplenialna

Rycina 8 przedstawia ekspresję Zif268 w powierzchniowych i głębokich warstwach Rga, Rgb i Rdg. Dwie grupy ATN wykazały znacznie niższą ekspresję w tych trzech regionach niż dwie grupy pozorowane (efekt główny grupy, F3.27=40.9, p < 0.0{{22} }1). W przypadku zagregowanych wartości z trzech regionów dwie grupy pozorowane miały wyższe średnie wartości Zif268 niż obie grupy ATNlesion (p=0.0001), ale grupa pozorowana Grupa -Trace również wykazała wyższe poziomy niż grupa Sham-No Trace (p=0.04). Różnica pomiędzy grupami pozorowanymi a grupami ATN była najmniejsza w regionie Rygi (Region Grupy, F6,54=2,72, p < 0,02). Poziom ekspresji Zif268 pomiędzy grupami również różnił się w zależności od warstwy (warstwa grupowa, F3,17=40.0, p < 0,001). Ta interakcja odzwierciedlała różnice między obiema grupami pozorowanymi w porównaniu z obiema grupami ATN, które były większe w warstwach powierzchniowych niż w warstwach głębokich. Niemniej jednak efekty grupy pozorowanej w porównaniu z ATN były nadal znaczące w głębokich warstwach (p < 0,001). Ponadto grupa Sham-Trace wykazała wyższą ekspresję w warstwach powierzchownych w porównaniu z grupą Sham-NoTrace (p=0.03), podczas gdy ekspresja w warstwach głębokich nie różniła się pomiędzy tymi dwiema grupami (p=0 .23).Brak interakcji z warstwą regionu grupy (F6,54=1.0, p.= 0.43).

3.10|Kora słuchowa

Nie stwierdzono różnic w korze słuchowej (kontrolnej) (grupa, F3,27=1.2, s.=0.35).

4|DYSKUSJA

Celem tego badania było zbadanie wpływu uszkodzeń ATN na nieprzestrzenną pamięć skojarzoną ze parami oraz wpływ wyraźnego opóźnienia (tj. śladu 10-) pomiędzy prezentowanym zapachem a bodźcem obiektowym. Dowody na upośledzoną pamięć skojarzoną w parach po zmianach ATN zgłaszano wcześniej tylko wtedy, gdy jeden z sparowanych składników wymagał przetwarzania dalszych wskazówek przestrzennych (Dumont i in., 2014; Gibb i in., 2006; Sziklas i Petrides, 1999).

Spodziewaliśmy się, że wpływ uszkodzeń ATN na nieprzestrzenną pamięć skojarzoną ze sparowanymi skojarzeniami w naszym zadaniu będzie najbardziej widoczny, gdy zostanie zastosowana jawna procedura śledzenia. Stało się tak, ponieważ zasugerowano, że zmiany CA1 upośledzają nieprzestrzenną pamięć skojarzoną ze parami tylko wtedy, gdy używany jest „ślad” 10- (Kesneret al., 2005), a integralność mikrostrukturalna neuronów CA1 jest zmniejszona zarówno przez zmiany ATN (Harlandet al., 2014) oraz zmiany w obrębie układu sutkowo-wzgórzowego, które powodują dysfunkcję ATN (Dillingham i in., 2019).

Co więcej, kluczowe przykłady upośledzenia pamięci nieprzestrzennej po zmianach ATN dotyczyły czasowego rozróżniania wielu obiektów lub elementów zapachowych przedstawionych w ramach jednego bloku badań (Dumont i Aggleton, 2013; Wolff i in., 2006). Jednakże żaden z 17 szczurów ze zmianami ATN nie wykazał dowodów na nabycie zadania związanego z zapachem i obiektem, włączając te, które nie były przeszkolone z wyraźnym opóźnieniem między bodźcami nieprzestrzennymi. Pomimo wydłużonego okresu szkolenia szczury ATNlesion nie były w stanie wykazać zahamowanej reakcji na nienagradzane pary zapach-obiekt. Ogólna nadpobudliwość u szczurów ze zmianami ATN nie wydaje się być cechą tego upośledzenia, ponieważ wykazywały one wolniejszą reakcję niż szczury ze zmianami pozorowanymi w początkowych stadiach nabywania.

Grupa Sham-Trace wykazała krótsze opóźnienia niż pozostałe trzy grupy w próbach z nagrodą, ale ta różnica może odzwierciedlać zwiększone oczekiwanie na nagrodę, gdy jest ograniczona ze względu na opóźnienie 10-, a nie miarę szybszego przyswajania wiedzy przez tę grupę. Oczekuje się, że szybsze nabycie znajdzie odzwierciedlenie w zahamowaniu odpowiedzi w badaniach, w których nie nagrodzono leczenia, ale obie grupy z pozorowanymi zmianami nie różniły się pod tym względem.

Niemożność nauczenia się zadań związanych z pamięcią skojarzoną w parach po uszkodzeniu ATN nie wydaje się być spowodowana słabym hamowaniem lub upośledzonym przetwarzaniem sensorycznym. Szczury ATNlesion wykazały szybkie przyswajanie wiedzy zarówno w prostym zadaniu rozróżniania obiektów, jak i prostym zadaniu rozróżniania zapachów, które było równe temu wykazywanemu przez szczury ze zmianami pozorowanymi. Wymagania zadań dla tych prostych rozróżnień były identyczne jak w zadaniu skojarzonym w parach i korzystały z tego samego aparatu. Z tego samego powodu jest mało prawdopodobne, aby deficyt skojarzony w parach po zmianach ATN wynikał po prostu z braku uwagi na stosowane bodźce indywidualne. Zmiany ATN upośledzają zdolność uczenia się zestawu uwagi i ułatwiają przesunięcia pozawymiarowe, ale nie zmieniają trwałej uwagi ani elastyczności behawioralnej (Chudasama i Muir, 2001; Kinnavane i in., 2019; Wright i in., 2015). Szybkie nabywanie prostych umiejętności rozróżniania w bieżącym zadaniu na pasie startowym kontrastowało z wolniejszym nabywaniem, gdy szkoliliśmy poprzednią grupę szczurów na otwartej okrągłej platformie, aby nauczyły się prostego rozróżniania zapachów, a zwłaszcza prostego rozróżniania obiektów (Bell, 2007). Możliwe jest zatem, że wykorzystanie pasa startowego i wyraźna redukcja rozpraszających wskazówek przestrzennych, a także aktywna interakcja z obiektem w celu poszukiwania pożywienia, ułatwiły zwrócenie uwagi na bodźce nieprzestrzenne w bieżącym badaniu.

Nasilenie uszkodzeń upośledzenia uczenia się powiązania między zapachem a bodźcami przedmiotowymi sugeruje, że zadanie to jest silnie zależne od integralności ATN. Dowody te są sprzeczne z sugestią, że zaburzenia skojarzone w parach po zmianach ATN wymagają użycia multimodalnych bodźców przestrzennych (Dumontet al., 2014; Nelson, 2021). Jednym z możliwych wyjaśnień różnicy między wynikami bieżącego badania a wynikami Dumonta i wsp. (2014) jest to, że dyskretne bodźce nieprzestrzenne w zadaniach uczenia się dyskryminacji dwuwarunkowej, takie jak określone przedmioty lub zapachy, mogą stwarzać większe zapotrzebowanie na uwagę w przypadku ustanowienia unikalnej zintegrowanej reprezentacji w porównaniu z wykorzystaniem ogólnego kontekstu lokalnego, takiego jak lokalne środowisko termiczne, wizualne lub dotykowe . W podobny sposób głęboka podatność zadań przestrzennych związanych z parami na upośledzenie po zmianach ATN może również opierać się na integracji relacyjnych wskazówek przestrzennych w połączeniu z istotną dyskretną wskazówką, ponieważ nabycie prostej dyskryminacji przestrzennej samo w sobie było tylko częściowo upośledzone (Dumontet i in. ., 2014; Gibb i in., 2006). Jednym z nieoczekiwanych odkryć jest to, że szczury ze zmianami ATN nie wykazywały deficytów, gdy wymagano od nich wybrania określonej lokalizacji w labiryncie krzyżowym w oparciu o warunkową wskazówkę wzrokową w punkcie wyboru (Sziklas i Petrides, 2007). Jednak w tej sytuacji związek warunkowy został określony przez pojedynczą, istotną wskazówkę przedstawioną w jednym miejscu, która nie miała dwuznaczności ani była zakorzeniona w powiązaniu z różnymi pozycjami prawidłowego położenia przestrzennego. Kontrastuje to z całkowitym niepowodzeniem szczurów z uszkodzeniem ATN, gdy musiały nauczyć się skojarzenia obiekt-miejsce, w którym musiały wybrać jeden z dwóch prawidłowych obiektów na podstawie powiązanej z nimi lokalizacji (Sziklas i Petrides, 1999).

Odkrycie, że zmiany ATN powodują głęboki niedobór pamięci skojarzonej z zapachem i obiektem, niezależnie od obecności śladu 10- pomiędzy bodźcami, uzupełnia nasze wcześniejsze dowody na deficyt pamięci skojarzonej z zapachem, gdy obiekt i zapach prezentowane były jednocześnie na platformie z deską serów (Bell, 2007). Łącznie sugeruje to, że deficyty pamięci po zmianach ATN w pamięci skojarzonej zapachu i obiektu są dodatkowym przykładem na to, że zmiany ATN nie zawsze odzwierciedlają wzór warunkowych deficytów pamięci skojarzeniowej wytwarzanych przez uszkodzenia układu hipokampa (Sziklas i Petrides, 2004, 2007).

Podczas gdy zmiany ATN mogą powodować większe upośledzenie pamięci przestrzennej niż zmiany sklepienia (Warburton i Aggleton, 1999) lub deficyty w zadaniach związanych z dyskryminacją obiektu i miejsca oraz geometryczną, których nie stwierdza się w przypadku uszkodzeń sklepienia (Aggletonet al., 2009; Sziklas i in., 1998), istnieją jest mniej dowodów na to, że zmiany ATN mogą powodować poważne upośledzenia pamięci, na które na ogół nie wpływają zmiany w hipokampie. Jeśli chodzi o arbitralne skojarzenia nieprzestrzenne, dowód na to, że hipokamp ma kluczowe znaczenie tylko wtedy, gdy między dwoma bodźcami używany jest ślad 10-, uzyskano poprzez porównanie pozyskiwania danych w dwóch różnych zadaniach. Gilbert i Kesner (2002) podali, że duże zmiany w hipokampie nie zaburzały pamięci skojarzonej obiekt-zapach, gdy testowano je na platformie deski serowej, na której oba bodźce były prezentowane jednocześnie. Na podobnym pasie startowym do naszego, ale z obiektem przedstawionym przed ekspozycją na pachnący piasek które mogą zawierać areward, Kesner i in. (2005) wykazali, że zmiany grzbietowe CA1, ale nie zmiany CA3, powodowały deficyt, gdy stosowano warunek śladowy 10-.

Ani my, ani Kesner i współpracownicy nie badaliśmy skutków zmian w hipokampie podczas zadania na pasie startowym bez warunku śladowego. Dlatego nie możemy być pewni, że szczury ze zmianami w hipokampie nie zostaną uszkodzone w warunkach braku śladów, gdy będą szkolone na pasie startowym przy użyciu naszych procedur. Niemniej jednak nasze badanie rozszerza przewidywany związek między funkcją CA1 a przetwarzaniem czasowym w nieprzestrzennym zadaniu skojarzonym w parach, znajdując zwiększoną ekspresję Zif268 w grzbietowej części CA1 w grupie ze zmianą pozorowaną przeszkoloną przy użyciu 10-strace w stosunku do zmiany pozorowanej Brak grupy śledzenia. Natomiast średnia ekspresja Zif268 w grzbietowym CA1 była najniższa w grupie śledzenia uszkodzeń ATN.

Istnieją również dowody, choć słabsze, na to, że stan śladowy u szczurów z pozornie uszkodzonymi zmianami był powiązany ze zwiększoną ekspresją Zif268 w powierzchniowych warstwach kory pozaśledzionowej. Wzorzec różnych zachowań behawioralnych w grupach ze zmianami i bez uszkodzeń podczas retencji sprawiał, że niewłaściwe było zbadaj związek między różnicami w wydajności i zmianami w ekspresji Zif268. Podobnie jak w poprzednich badaniach (Aggleton i Nelson, 2015; Perry i in., 2018) najsilniejszym efektem było wyraźne zmniejszenie ekspresji IEG po zmianach ATN w korze pozaśledzianowej, zwłaszcza w warstwach powierzchownych. Wydaje się prawdopodobne, że odkrycie to wynika z utraty lub zmniejszonej aktywności bezpośrednich danych wejściowych z sieci ATN do RSC (Barnett i in., 2021).

Rośnie świadomość, że zmiany ATN mogą wywierać wpływ wykraczający poza zaburzenia pamięci przestrzennej (Nelson, 2021; Wolff i in., 2006). Jednym z przykładów jest sytuacja, gdy zmiany ATN spowalniają nabywanie uczenia się niezwiązanego z przestrzennością i uwagą, co może wynikać z funkcjonalnego związku między ATN a obszarami środkowymi kory obręczy, a nie przyśrodkowymi połączeniami kory przedczołowej (Bubb i in., 2021; Wright i in. in., 2015). Jednakże, według naszej wiedzy, to zadanie skupienia uwagi nie zostało zbadane w przypadku uszkodzeń hipokampa u szczurów. Wyraźniejszym przykładem dysocjacji między zmianami ATN a uszkodzeniami hipokampa jest to, że tylko poprzednie uszkodzenie upośledza procesy uwagi związane z utajonym hamowaniem (Nelson i in., 2018). Możliwe, że uboga zdolność do ustalenia istotności lub przewidywalności powiązań bodziec-bodziec zapewnia jednolity opis nie tylko uczenia się na podstawie zestawu uwagi i ukrytego hamowania (patrz Nelson i in., 2018), ale także przypadków upośledzenia uczenia się w parach po zmianach ATN . Zamiast przypisywać rolę ATN z perspektywy procesów hipokampowych (przestrzennych i czasowych) lub czołowych (dla uwagi), szersza implikacja jest taka, że ​​ATN może wspierać przetwarzanie pamięci poprzez aktywne koordynowanie uwagi na pewne klasy skojarzeń bodziec-bodziec i ich reprezentację w wielu strukturach mózgu (Leszczyński i Staudigl, 2016). Dokładne scharakteryzowanie klas upośledzenia pamięci pozostaje eksperymentalnym wyzwaniem na przyszłość. Z obecnego badania jasno wynika, że ​​wyjaśnienia oparte jedynie na dychotomii przestrzennej/nieprzestrzennej nie są w stanie wyjaśnić głębokich deficytów pamięci, które można znaleźć w obu domenach po uszkodzeniach ATN.

Nasze odkrycia zbliżają skutki zmian ATN u szczurów do zaburzeń pamięci stowarzyszonej w parach w amnezji klinicznej po uszkodzeniu osi ciało sutkowe-ATN (Rempel-Clower i in., 1996; Squireet in., 2020). Istnieje jednak wyraźna różnica między powolnym nabywaniem pamięci skojarzonej w parach u nienaruszonych szczurów a szybkim nabywaniem pamięci skojarzonej w parach u ludzi z nienaruszonymi systemami pamięci. Zakłada się, że zadania skojarzone w parach odzwierciedlają pamięć epizodyczną poprzez pomiar zdolności do tworzenia unikalnych reprezentacji wielu bodźców, a nie pamięci dla poszczególnych składników (Crystal i Smith, 2014; Eichenbaum i Fortin, 2009). Jednakże w naszym badaniu nienaruszone szczury wymagały 4–5 tygodni i ponad 300 prób treningowych, zanim pojawiły się wyraźne dowody nabywania, co sugeruje, że u tych szczurów zadanie mogłoby w większym stopniu opierać się na regułach lub mieć charakter semantyczny.

Ograniczenie to można obejść w przyszłych pracach, najpierw szkoląc nienaruszone szczury w zakresie jednego lub większej liczby nieprzestrzennych zadań związanych z parami, przed przetestowaniem nabycia nowego parowania zapach-obiekt po zmianach ATN. W ten sposób ogólna zasada tworzenia skojarzeń zostałaby już ustalona i być może tempo nabywania byłoby wówczas stosunkowo szybkie w przypadku nowego zadania u nienaruszonych szczurów. Ponadto tymczasowe manipulacje chemogenetyczne lub optogenetyczne ATN mogą stanowić okazję do zbadania wpływu, jaki te jądra mają na opóźnianie nabywania, a nie na zapobieganie nabywaniu lub na ich wpływ na retencję, a nie nabywanie. Pouczające byłoby również dowiedzenie się, czy wiele lub tylko niektóre projekcje neuronowe z ATN wspierają ten przykład nieprzestrzennego uczenia się w parach.

Dowody neuroanatomiczne sugerują inny wzór połączeń nerwowych ze strukturami pamięci limbicznej i korowej w trzech jądrach ATN, tj. jądrach przednio-gardłowych, jądrach przednio-brzusznych i jądrach przednio-przyśrodkowych (Bubb i in., 2017; Lomi i in., 2021; Nelson, 2021 ). Ponadto te jądra składowe ATN mają różne właściwości molekularne i elektrofizjologiczne, które mogą leżeć u podstaw różnych funkcji behawioralnych (Jankowski i in., 2013; Roy i in., 2021, 2022; Safariet al., 2020). Uszkodzenia lub manipulacje genetyczne poszczególnych jąder ATN mogą zapewnić wgląd w to, czy pamięć skojarzona w parach opiera się na jednym lub większej liczbie AD, AV lub AM. Może się zdarzyć, że wpływ zmian ATN na to zadanie preferencyjnie obejmuje obszary czołowo-mózgowie i/lub korę pozaśledzianową i ich odpowiednie zaangażowanie w systemy oparte na regułach i wiedzy, a nie pamięć opartą na zdarzeniach (Hunsaker i Kesner, 2018). Problemy te można również rozwiązać, wykorzystując przeciwstronne uszkodzenia rozłączenia obejmujące ATN, ponieważ to podejście eksperymentalne zostało wykorzystane do skutecznego wykazania ogólnosystemowego wpływu osi ATN-hipokamp na zadania przestrzenne (Dumont i in., 2010; Warburton i in., 2000, 2001 ).

Niniejsze badanie dostarcza jednoznacznych dowodów na to, że zmiany ATN powodują znaczne upośledzenie nieprzestrzennego uczenia się i pamięci związanej z parami skojarzeń, niezależnie od obecności wyraźnego komponentu czasowego. Intensywne szkolenie nie wykazało żadnych dowodów na uczenie się u szczurów z uszkodzeniem ATN. Fakt, że uszkodzenie bezpośrednio sąsiadujących obszarów wzgórza śródlaminarnego lub przyśrodkowego wzgórza było stosunkowo niewielkie lub minimalne, sugeruje, że te upośledzenia były specyficzne dla zmiany ATN. Dowody pochodzące z tych nieprzestrzennych zadań związanych z parami skojarzeń sugerują nowe spojrzenie na rolę ATN jako krytycznego węzła w sieci pamięci „hipokamp – międzymózgowie – obręcz” (Bubb i in., 2017). Umacnia to pogląd, że ATN nie działa przede wszystkim jako przekaźnik informacji z hipokampa (Wolff i Vann, 2019). Zamiast tego ATN może aktywnie kontrolować generowanie pewnych klas dowolnych reprezentacji pamięci w mózgu.

PODZIĘKOWANIE

Badania te były wspierane przez granty badawcze i sprzętowe Uniwersytetu Canterbury oraz wsparcie Early Career Support (JJH) od Brain Research New Zealand – RangahauRoro Aotearoa. Publikowanie w otwartym dostępie dzięki Uniwersytetowi Canterbury w ramach porozumienia Wiley – Uniwersytet Canterbury za pośrednictwem Rady Bibliotekarzy Uniwersytetu Australijskiego.

BIBLIOGRAFIA

Aggleton, JP, Amin, E., Jenkins, TA, Pearce, JM i Robinson, J. (2011). Uszkodzenia w przednich jądrach wzgórza szczurów nie zakłócają uczenia się sekwencji bodźców. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 64(1), 65–73.https://doi.org/10.1080/17470218.2010.495407

Aggleton, JP i Brown, MW (1999). Pamięć epizodyczna, amnezja i oś hipokampowo-przednia wzgórze. Nauki behawioralne i mózgowe, 22(3), 425–444.https://doi.org/10.1017/s0140525x99002034

Aggleton, JP i Nelson, AJD (2015). Dlaczego zmiany w jądrach przedniego wzgórza gryzoni powodują tak poważne deficyty przestrzenne? Recenzje neurologiczne i biobehawioralne, 54, 131–144.https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2014.08.013

Aggleton, JP, Poirier, GL, Aggleton, HS, Vann, SD i Pearce, JM (2009). Uszkodzenia sklepienia i przednich jąder wzgórza oddzielają różne aspekty uczenia się przestrzennego zależnego od hipokampa: implikacje dla neuronalnych podstaw uczenia się scen. Neuronauka behawioralna, 123 (3), 504–519.https://doi.org/10.1037/a0015404

Barnett, SC, Parr-Brownlie, LC, Perry, BA, Young, CK, Wicky, HE, Hughes, SM, McNaughton, N. i Dalrymple-Alford, JC (2021). Neurony jądra przedniego wzgórza podtrzymują pamięć. Aktualne badania w neurobiologii, 2, 100022.https://doi.org/10.1016/j.crneur.2021.100022

Bell, R. (2007). Przednie i boczne zmiany wzgórzowe w procesie uczenia się skojarzonego z zapachem obiektowym (praca magisterska niepublikowana). Uniwersytet Canterbury, Christchurch, Nowa Zelandia.

Bubb, EJ, Aggleton, JP, O'Mara, SM i Nelson, AJD (2021).Chemogenetyka ujawnia przednią ścieżkę obręczy i wzgórza do obsługi informacji istotnych dla zadania. Kora mózgowa, 31(4), 2169–2186.https://doi.org/10.1093/cercor/bhaa353

Bubb, EJ, Kinnavane, L. i Aggleton, JP (2017). Sieci hipokampa, międzymózgowia i obręczy dla pamięci i emocji: przewodnik anatomiczny. Postępy mózgu i neuronauki, 1 (1), 1–20.https://doi.org/10.1177/2398212817723443

For more information:1950477648nn@gmail.com