Dysocjacja funkcjonalna wzdłuż osi rostrocaudalnej hipokampa przepiórki japońskiej, część 1

Abstrakcyjny

Hipokamp ssaków (Hp) można funkcjonalnie posegregować wzdłuż osi przegrodowo-skroniowej, z udziałem hipokampa grzbietowego (dHp) w pamięci przestrzennej i hipokampu brzusznego (vHp) w reakcjach na stres i zachowaniach emocjonalnych.

Oś przegrodowo-skroniowa jest ważną strukturą w ludzkim mózgu, która kontroluje słuch, język, pamięć i inne funkcje organizmu. Pamięć jest jedną z najważniejszych zdolności ludzkiego mózgu i jest ściśle związana z naszym życiem. Jaki jest zatem związek między osią przegrodowo-skroniową a pamięcią?

Badania pokazują, że oś przegrodowo-skroniowa odgrywa bardzo ważną rolę w procesie zapamiętywania. W procesie tworzenia pamięci oś przegrodowo-skroniowa jest odpowiedzialna za przetwarzanie i przechowywanie informacji, takich jak dźwięki, słowa i obrazy. Kiedy próbujemy zapamiętać jakąś informację, neurony w osi przegrodowo-skroniowej szybko przechowują informację w mózgu. Ponadto oś przegrodowo-skroniowa jest również powiązana z emocjami i emocjami, co może pomóc nam lepiej przechowywać i odzyskiwać wspomnienia percepcyjne i emocjonalne.

Ponadto wraz z wiekiem oś przegrodowo-skroniowa stopniowo ulega degeneracji, co również prowadzi do pogorszenia pamięci. Istnieje jednak kilka sposobów ochrony osi przegrodowo-skroniowej i poprawy pamięci. Na przykład: ćwicz więcej, utrzymuj dobre nawyki związane ze snem oraz regularny czas pracy i odpoczynku, utrzymuj radosne nastawienie, rozwijaj nawyki czytania, angażuj się w więcej ćwiczeń myślowych i umysłowych itp.

Krótko mówiąc, istnieje nierozerwalny związek pomiędzy osią przegrodowo-skroniową a pamięcią. Zrozumienie tej zależności może lepiej chronić nasze mózgi, poprawić naszą pamięć i prowadzić szczęśliwsze i zdrowsze życie. Widać, że musimy poprawić naszą pamięć. Cistanche desericola może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche desericola to tradycyjny chiński materiał leczniczy o wielu unikalnych efektach, 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 wiele sposobów promować zdrowie mózgu.

Kliknij Poznaj termin Pamięć jak poprawić

W niniejszym badaniu badamy porównywalną segregację funkcjonalną w proponowanych homologach w ptasim mózgu. Korzystając z przepiórki japońskiej (Coturnix Japonica), stwierdzamy, że obustronne uszkodzenia hipokampa dziobowego (rHp) powodują silne deficyty w przestrzennej dyskryminacji labiryntu Y (YMD). test, oszczędzając wydajność podczas kontekstowego warunkowania strachem (CFC), porównywalną z wynikami uszkodzeń w regionach homologicznych u ssaków.

Natomiast zmiany w hipokampie ogonowym (cHp) nie powodowały niedoborów ani CFC, ani YMD, co sugeruje, że w przeciwieństwie do ssaków zarówno cHpan, jak i rHp ptaków mogą wspierać zachowania emocjonalne. Obserwacje te wykazują funkcjonalną segregację wzdłuż osi rostrocaudalnej ptasiego Hp, która jest częściowo porównywalna z różnicami obserwowanymi wzdłuż osi przegrodowo-skroniowej hipokampa ssaków.

Wstęp

Hipokamp (Hp) to struktura kluczowa dla wielu form pamięci i nawigacji przestrzennej u kilku gatunków. Biorąc pod uwagę wiele obliczeń, które musi wykonać ta struktura, aby spełniać te złożone funkcje poznawcze, nie jest zaskakujące, że Hp nie jest strukturą jednolitą, ale jest podzielony na wiele funkcjonalnie odrębnych podregionów.

Jednym z ważnych rozróżnień funkcjonalnych jest wzdłuż osi grzbietowo-brzusznej, zwanej także osią przegrodowo-skroniową lub osią „długą”. Dowody na funkcjonalne różnice wzdłuż tej osi odnotowano już od najwcześniejszych badań oceniających behawioralne skutki zmian Hp [1–3], a liczne badania potwierdziły i rozszerzyły te obserwacje (przegląd w [4]). Chociaż dokładna natura domen funkcjonalnych w obrębie Hp pozostaje przedmiotem debaty [4–6], panuje zgoda co do tego, że na przykład grzbietowa Hp (dHp) ma kluczowe znaczenie dla pamięci przestrzennej w małych środowiskach [7, 8], podczas gdy Region brzuszny (vHp) jest bardziej krytyczny dla zachowań emocjonalnych i reakcji na stres, w tym strachu kontekstowego [9–12].

Jednym ze sposobów rozważenia tej dysocjacji jest różnica w rozdzielczości. Uszkodzenia dHp poważnie upośledzają wykonywanie zadań wymagających przypomnienia w wysokiej rozdzielczości dokładnych przestrzennych lokalizacji nagród lub przedmiotów, takich jak znajdowanie broni z przynętą w labiryncie z ramionami promieniowymi [13–15] lub lokalizacji ukrytej platformy w labiryncie wodnym [7, 8], czy rozpoznanie i zbliżenie się do obiektu znajdującego się w nowatorskim położeniu przestrzennym [16]. Natomiast zmiany w vHp nie wpływają na te zachowania. Natomiast na zadania wymagające powiązania zdarzenia z ogólnym kontekstem, takie jak kontekstowe warunkowanie strachem (CFC), wpływają przedtreningowe zmiany w vHp [17, 18], a nie dHp [19–21].

Ptasi Hp jest proponowanym homologiem ssaczego Hp z wielu powodów, w tym podobieństw w rozwoju, łączności i neuroprzekaźnikach, a także ze względu na jego rolę w poznaniu przestrzennym (patrz przegląd [22–25]). Podobnie do gradientów funkcjonalnych obserwowanych wzdłuż osi grzbietowo-brzusznej u ssaków, w kilku badaniach zaproponowano porównywalny gradient funkcjonalny wzdłuż osi rostrocaudalnej ptasiego Hp. Badania łączności [26], ekspresji genów [27, 28] i charakterystyki komórek miejsca [29] sugerują podobieństwa między biegunem dziobowym ptasiego Hp (rHp) a biegunem grzbietowym Hp ssaków (przegląd patrz [30] ). Nie wiadomo, czy biegun ogonowy ptasiego Hp (cHp) jest funkcjonalnie porównywalny z biegunem brzusznym Hp ssaków, a jeśli tak, czy istnieje funkcjonalna dysocjacja pomiędzy biegunem dziobowym i ogonowym.

Aby zaradzić temu problemowi, grupy przepiórek japońskich (Coturnix Japonica) poddano selektywnym zmianom na biegunie dziobowym lub ogonowym Hp. Następnie badani zostali przetestowani przy użyciu zadania przestrzennej dyskryminacji w labiryncie Y (YMD), a także CFC, ponieważ wiadomo, że tego typu informacje w różny sposób obciążają tepole Hp ssaków.

Materiały i metody

Przedmioty

W tym doświadczeniu wykorzystano dwadzieścia siedem dorosłych samic przepiórki japońskiej (Spring Creek Quail Farms, Saint Ann's, ON), w wieku około 3 miesięcy. W momencie przybycia na każdą przepiórkę założono plastikowe opaski na nogi w celu identyfikacji. Przepiórki trzymano w grupach o powierzchni podłogi wynoszącej co najmniej 400 cm2 na ptaka, w zagrodach o wymiarach 213 cm x 305 cm, z cyklem oświetlenia o godzinie 12:12 i utrzymywaną w temperaturze 20–25°C i wilgotności 45–75%. Ściółka składała się z ściółki Teklad Aspen i świeżego Tekladu Tek dostarczonego jako materiał do budowy gniazd.

Zwierzęta miały nieograniczony dostęp do wody dla mazurskiego startera egzotycznych ptaków łownych i mazurskiego hodowcy ptaków łownych. Dostarczono skóry w postaci przewróconych plastikowych pojemników magazynowych z wyciętymi wejściami oraz zapewniono tace na wałki malarskie wypełnione piaskiem do kąpieli piaskowych. Przed badaniem behawioralnym wszystkie zwierzęta trzymano przez 15 minut dziennie przez co najmniej 7 dni. Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez komisję ds. opieki nad zwierzętami Uniwersytetu Wilfrida Lauriera zgodnie z wytycznymi Kanadyjskiej Rady ds. Opieki nad Zwierzętami.

Chirurgia

Wszystkie operacje przeprowadzono przed jakimikolwiek testami behawioralnymi. Każda grupa zmian składała się z 9 osobników (9 rHp, 9 cHp, 9 pozornie). Procedury chirurgiczne zostały zmodyfikowane w stosunku do opisanych przez Damphousse’a i wsp. [31]. Przepiórkę znieczulono izofluranem przy użyciu aparatu SomnoSuiteanestesia (Kent Scientific, Torrington, CT) i umieszczono w instrumencie stereotaktycznym (Kopf Instruments, Tujunga, Kalifornia).

Po zabezpieczeniu głowy za pomocą nauszników i stożka nosowego usunięto pióra i przygotowano okolicę za pomocą antybakteryjnego środka czyszczącego (Phenrex1), 70% alkoholu izopropylowego i roztworu glukonianu chlorheksydyny (Baxedin1). Po podskórnym wstrzyknięciu lidokainy i epinefryny (Bimeda, Cambridge, ON) wzdłuż linii środkowej czaszki, wykonano nacięcie w linii środkowej, wycofano skórę głowy i wykonano kraniotomię w miejscu zmiany chorobowej. Hp usunięto poprzez aspirację zgodnie ze współrzędnymi określonymi za pomocą opublikowanego atlasu mózgu przepiórki [32].

Współrzędne zmian określono w odniesieniu do miejsca, w którym szew ciemieniowo-potyliczny przecina się z linią środkową. W przypadku zmian rHp aspiracje znajdowały się w odległości od 1 mm do 5 mm przed bregmą, 1,5 mm po obu stronach linii środkowej i na głębokości 3 mm (ryc. 1). Zmiany w cHp znajdowały się 1 mm przed bregmą, 3 mm z tyłu, 1,5 mm po obu stronach linii środkowej i 3 mm głębokości (ryc. 2). Kraniotomie dla pozorowanych zwierząt przeprowadzono we współrzędnych uszkodzeń rHp.

Kraniotomie wypełniono gąbką hemostatyczną, uszczelniono woskiem kostnym i zszyto skórę. Po wyzdrowieniu na poduszce grzewczej i odzyskaniu sprawności ruchowej, przepiórki umieszczono w oddzielnych klatkach dla gołębi na wieszakach w oddzielnym pomieszczeniu pooperacyjnym, aby mogły odpoczywać przez tydzień podczas leczenia antybiotykami i środkami przeciwbólowymi. Przepiórki pozostawały w tych klatkach przez resztę doświadczenia.

Opisane tutaj eksperymenty przeprowadzono na 2 oddzielnych partiach przepiórek. W każdej partii przepiórek wszystkie zwierzęta badano tego samego dnia w losowej kolejności, co najmniej 2 godziny po rozpoczęciu cyklu świetlnego. Przed rozpoczęciem każdego dnia eksperymentu uczestnicy byli wyjmowani z klatek w sali pooperacyjnej i umieszczani w indywidualnych klatkach z butami na stojaku, bez pożywienia, ale z nieograniczonym dostępem do wody. Każdą klatkę przykryto całunem, a podmioty pozostawiono w spokoju na 1 godzinę. Pacjenci byli transportowani indywidualnie w zakrytych klatkach do pomieszczenia badawczego.

W pierwszej partii ptaki badano w YMD bezpośrednio po tygodniowym okresie rekonwalescencji (tj. w 8. dniu po zabiegu). Po 4 dniach YMD (tj. od 8. do 11. dnia po operacji) przepiórki badano w CFC, co nastąpiło w ciągu jednego dnia (tj. dnia 12), a następnie przeprowadzono zdalny test następnego dnia (dzień 13). W drugiej partii przepiórek kolejność szkolenia została odwrócona, tak że jako pierwsze trenowano CFC. W obu grupach przepiórki znieczulono, a ich mózgi pobrano w 14. dniu po zabiegu.

Kontekstowe warunkowanie strachem (CFC)

Eksperyment ten polegał na ekspozycji na dwie wizualnie różne areny w dwóch różnych pokojach, zawierające unikalne lokalne i dalsze wskazówki, zwane kontekstem A i kontekstem B (patrz rys. 2A). Kontekst A składał się z okrągłej areny o średnicy 90 cm ze zbudowanymi ścianami o wysokości 45 cm z białej tektury falistej, z podłogą z tego samego materiału pokrytą papierem rzeźniczym. Kontekst B składał się z kwadratowej areny o bokach 90 cm i ścianach o wysokości 45 cm, zbudowanych z malowanej sklejki, z podłogą z akrylonitrylo-butadienowo-styrenu (ABS) z czarnymi komórkami włosowymi. Zachowanie monitorowano za pomocą umieszczonej nad głową kamery internetowej, a śledzenie odbywało się w czasie rzeczywistym za pomocą labiryntu ANY (Stoelting, Wood Dale, IL).

Procedura CFC składała się z czterech faz: przyzwyczajania, treningu, testu i testu na odległość. Przed rozpoczęciem każdego dnia eksperymentu osoby badane były wyjmowane z klatek w sali pooperacyjnej i umieszczane w indywidualnych klatkach w pudełkach po butach na stojaku pozbawionym jedzenia, ale z reklamą. -lib dostęp do wody. Każdą klatkę przykryto całunem, a podmioty pozostawiono w spokoju na 1 godzinę. Pacjenci byli transportowani indywidualnie w zakrytych klatkach do pokoju testowego. Przyzwyczajenie, trening i test miały miejsce tego samego dnia eksperymentu.

Podczas przyzwyczajania osobnika umieszczano w Kontekście A i pozwolono mu na swobodną eksplorację przez 5 minut. Pacjenta natychmiast usunięto i zastosowano tę samą procedurę w Kontekście B, z 1-minutową przerwą między badaniami (ITI). Następnie osobnika umieszczono z powrotem w zakrytej klatce w pudełku po butach i pozostawiono w spokoju na 15 minut. Podczas treningu uczestnik był ponownie wystawiony na działanie Kontekstu A przez 5 minut, 1 minutę ITI, a następnie został umieszczony w Kontekście B. Po 3 minutach w Kontekście B, przez 3 sekundy dostarczano bodziec słuchowy (1000 Hz, 95 dB), a następnie 2 minuty eksploracji. Kontekst, w jakim zaprezentowano bodziec, został zrównoważony u różnych osób.

Następnie obiekt ponownie umieszczono w zakrytej klatce w pudełku po butach i pozostawiono w spokoju na 15 minut. Podczas testu procedury odpowiadały procedurom przyzwyczajenia: 5 minut w kontekście A, a następnie 5 minut w kontekście B. Po każdej fazie arenę przecierano 70% etanolem, aby wyeliminować wszelkie ślady zapachowe. Następnego dnia badani zostali poddani zdalnemu testowi. Podczas zdalnego testu procedury ponownie odpowiadały procedurom stosowanym podczas przyzwyczajania z 5-minutowym kontekstem A, 1-minutowym ITI i 5-minutowym kontekstem B.

Przepiórkę można uznać za marznącą, gdy przyjmuje charakterystyczną postawę kucającą z a) całkowitym zgięciem nóg i kontaktem ciała z podłogą lub b) częściowym zgięciem nóg, szerokim odstępem między stopami/nogami a obszarem piersiowym w bliskim kontakcie z jedną ze ścian, z szeroko otwartymi oczami i przyspieszonym oddechem. Taka postawa, powiązana z brakiem innych obserwowalnych zachowań, była wielokrotnie wykorzystywana do scharakteryzowania zachowań zamrożeniowych u gołębi [33–36].

Dyskryminacja w labiryncie Y (YMD)

Zastosowany tutaj protokół YMD został zaadaptowany z poprzedniej publikacji testującej przepiórkę japońską[37]. W skrócie, ramiona labiryntu Y miały wymiary 50 x 17 x 45 cm (dł. x szer. x wys.) i zostały zbudowane z przezroczystego akrylu, dzięki czemu badani mogli łatwo dostrzec wyraźne wskazówki wizualne obecne na wszystkich czterech ścianach pokoju. W dwóch ramionach poszukiwawczych zainstalowano kwadratowe pręty styrenowe z zdejmowanymi, nieprzezroczystymi akrylowymi drzwiami gilotynowymi. Podłoga została wykonana z akrylonitrylo-butadienowo-styrenu (ABS) z czarnymi włoskami i pokryta wiórami drzewnymi. Zachowanie monitorowano za pomocą umieszczonej nad głową kamery internetowej, a śledzenie przeprowadzono za pomocą dowolnego labiryntu (Stoelting, Wood Dale, IL).

Quail przeszedł trzy kolejne dni 10-minutowych sesji przyzwyczajeniowych, podczas których miał dostęp do wszystkich ramion labiryntu. Podczas próbnej próby ptaki miały 5 minut na eksplorację, przy czym jedno ramię labiryntu było zablokowane drzwiami gilotynowymi. Następnie ptaki usunięto na 1 minutę, w tym czasie usunięto drzwi i wymieniono ściółkę w labiryncie, aby usunąć pozostałości zapachowe. Następnie ptaki zawrócono do labiryntu na 5-minutową próbę wyboru, podczas której oba ramiona były otwarte. To, które ramię zostało zablokowane podczas próbnego badania, zostało zrównoważone u poszczególnych pacjentów. Należy pamiętać, że w tym zadaniu dotyczącym pamięci spontanicznego rozpoznawania w labiryncie nie jest zapewniona żadna nagroda.

For more information:1950477648nn@gmail.com