Alkoholspezifische Transkriptionsdynamik der Gedächtnisrückverfestigung und des Rückfalls Teil 2

Die Wiederherstellung des Alkoholgedächtnisses löste eine schnelle, aber vorübergehende Hochregulierung der mRNA-Expression von Arc und Egr1, jedoch nicht von Bdnf, im DH aus (Abb. 2C–E, I).

Mit der Zeit gewinnen die Menschen nach und nach ein neues Verständnis für das Geheimnis des Vergessens. In diesem Prozess hat sich die neue Speicherabruftechnologie nach und nach zu einem Forschungsschwerpunkt entwickelt.

Gibt es also einen Zusammenhang zwischen dem Abrufen des Alkoholgedächtnisses und der Gedächtnisleistung? Schauen Sie jetzt vorbei! Zunächst müssen wir uns darüber im Klaren sein: Das Abrufen des Alkoholgedächtnisses ist keine eigenständige Technologie. Es handelt sich um eine Technologie, die durch Alkohol Auswirkungen auf Gehirnneuronen hat. Dieser Prozess kann einige „schlafende“ Erinnerungen im Gehirn aktivieren und es uns ermöglichen, diese Erinnerungen aufzufrischen.

Zweitens müssen wir wissen, dass die Verbesserung des Gedächtnisses uns nicht einfach nur ermöglicht, uns an mehr Dinge zu „erinnern“, sondern ein Prozess des Abrufens und Rekonstruierens von Erinnerungen auf unterschiedliche Weise ist. Dieser Prozess kann uns helfen, das erlernte Wissen besser zu festigen und zu verstehen und so unser Gedächtnis zu verbessern.

Daher können wir den Schluss ziehen, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Abrufen des Alkoholgedächtnisses und der Gedächtnisleistung gibt. Wenn wir diese Technologie verwenden, um frühere Erinnerungen nach dem Trinken von Alkohol wieder zu extrahieren, durchlaufen wir einen Prozess der Rekonsolidierung dieser Erinnerungen und verbessern dadurch unser Gedächtnis bis zu einem gewissen Grad.

Natürlich müssen wir auch beachten, dass das Abrufen des Alkoholgedächtnisses keine dauerhafte und zuverlässige Technik zur Verbesserung des Gedächtnisses ist. Wenn wir über einen langen Zeitraum ein ausgezeichnetes Gedächtnis haben wollen, müssen wir unser Gedächtnis durch tägliches Lernen und Leben, kombiniert mit anderen Gedächtnistrainingstechniken, kontinuierlich festigen und verbessern.

Dabei müssen wir jederzeit eine optimistische Einstellung bewahren, um unsere Lernmotivation und unser Gedächtnispotenzial besser zu stimulieren. Lassen Sie uns deshalb das Gedächtnistraining aktiv angehen, unablässig wir selbst sein und mutig auf dem Weg zur kontinuierlichen Verbesserung des Gedächtnisses voranschreiten! Es ist ersichtlich, dass wir das Gedächtnis verbessern müssen, und Cistanche deserticola kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da Cistanche deserticola auch das Gleichgewicht von Neurotransmittern regulieren kann, beispielsweise durch die Erhöhung des Acetylcholin- und Wachstumsfaktorspiegels. Diese Stoffe sind sehr wichtig für das Gedächtnis und das Lernen. Darüber hinaus kann Fleisch auch die Durchblutung verbessern und die Sauerstoffversorgung fördern, wodurch sichergestellt werden kann, dass das Gehirn ausreichend Nährstoffe und Energie erhält, wodurch die Vitalität und Ausdauer des Gehirns verbessert werden.

Insbesondere erreichten die Arc- und Egr1-mRNA-Spiegel 30 Minuten nach dem Abrufen des Gedächtnisses durch Alkohol ihren Höhepunkt und kehrten innerhalb von 60 Minuten nach dem Abrufen des Gedächtnisses auf den Ausgangswert zurück, ähnlich wie in der NoRetrieval-Gruppe.
Im mPFC verursachte die Wiederherstellung des Alkoholgedächtnisses eine vorübergehende Hochregulierung der Arc- und Egr1-, jedoch nicht der Bdnf-mRNA-Expression, ähnlich dem Expressionsmuster im DH (Abb. 2G, H, J).

Dem Anstieg der Arc- und Egr1-mRNA-Expression im DHand-mPFC ging eine erhöhte Phosphorylierung des Transkriptionsfaktor-cAMP-Response-Element-Binding-Proteins (CREB) (Abbildung S2) voraus, von dem zuvor gezeigt wurde, dass es die Expression dieser Gene reguliert (53).

Zusammengenommen zeigen die Ergebnisse, dass die Wiederherstellung alkoholbezogener Erinnerungen eine zeitabhängige Hochregulierung der Expression von Arc und Egr1, nicht jedoch von Bdnf im DH und mPFC induzierte, was die Möglichkeit erhöht, dass eine veränderte Expression dieser Gene an der Rückkonsolidierung von Alkohol beteiligt sein könnte Erinnerungen.

Das Abrufen alkoholassoziierter Erinnerungen erhöht den ARC-Proteinspiegel im DH

ARC spielt eine wohlbekannte Rolle bei der synaptischen Plastizität [54] und der neuronalen Kommunikation [55] und es wurde zuvor gezeigt, dass es eine Rolle bei der Wiederherstellung verschiedener Erinnerungen spielt [5, 22, 46, 47].

Am relevantesten ist, dass wir zuvor gezeigt haben, dass das Abrufen des Alkoholgedächtnisses die ARC-Proteinspiegel in der Amygdala und im mPFC erhöhte [5]. Wir fragten nun, ob die ARC-Proteinspiegel auch im DH erhöht waren, angesichts der Hochregulierung der Arc-mRNA, die durch das Abrufen des Alkoholgedächtnisses induziert wurde (Abb. 2C).

Dementsprechend wurden Mäuse darauf trainiert, Alkohol-CPP zu exprimieren, wie oben beschrieben (Abbildung S3A, B). Einen Tag nach dem CPP-Test wurden Alkoholerinnerungen abgerufen und 60, 120 oder 360 Minuten später Gehirngewebe entnommen.

Wir fanden heraus, dass die ARC-Proteinspiegel im DH 60 Minuten nach dem Abrufen des Alkoholgedächtnisses anstiegen und innerhalb der nächsten Stunde wieder auf die Ausgangswerte zurückkehrten (Abbildung S3). Zusammengenommen legen diese Ergebnisse nahe, dass der Alkoholspeicherabruf sowohl die Arc-mRNA- als auch die ARC-Proteinexpression im DH erhöht.

Eine Herunterregulierung der ARC-Expression im DH stört die Rekonsolidierung des Alkoholgedächtnisses

Wenn der Anstieg der ARC-Expression im DH nach dem Abrufen des Alkoholgedächtnisses für die Wiederherstellung des Alkoholgedächtnisses wesentlich ist, dann sollte seine Herunterregulierung nach dem Abrufen des Alkoholgedächtnisses dieses Gedächtnis stören, was zur Abschaffung der Alkohol-CPP-Expression führt.

Um die ARC-Spiegel im DH während der Rekonsolidierung des Alkoholgedächtnisses herunterzuregulieren, verwendeten wir Antisenseoligodesoxynukleotide (AS-ODN), die gegen Arc-mRNA gerichtet sind [56]. Es wurde zuvor gezeigt, dass die Unterdrückung von ARC in Gehirnregionen, die mit der Gedächtniskonsolidierung und -rekonsolidierung in Zusammenhang stehen, mithilfe von Arc AS-ODN die Konsolidierung stört von aversiven und appetitanregenden Erinnerungen [46, 47, 56, 57] und der Rekonsolidierung von Angsterinnerungen [46, 47, 57] sowie zur Beeinträchtigung der Morphin-assoziierten Gedächtnisrekonsolidierung [22].

Um zu testen, ob die ARC-Herunterregulierung die Wiederherstellung des Alkoholgedächtnisses stört und die Alkoholsucht unterbindet, haben wir Mäuse darauf trainiert, Alkohol-CPP zu zeigen (Abb. 3B, siehe Abbildung S4 für Einzeldaten).

Einen Tag nach dem CPP-Test 1 erhielten die Mäuse eine Intra-Hippocampalinfusion von Arc AS-ODN oder Kontroll-Scrambled (SCR)-ODN. Da das AS-ODN die ARC-Proteinspiegel 5 Stunden nach der Infusion herunterregulierte [57] (Abbildung S5, AS-ODN-Validierung), wurde das Alkoholgedächtnis 4 nach der Infusion wiederhergestellt, sodass die Herunterregulierung eine Stunde nach der Entnahme erfolgen konnte, etwa auf dem Höhepunkt des ARC-Anstiegs Proteinspiegel, die durch das Abrufen des Alkoholgedächtnisses induziert werden (Abbildung S3C).

Als am nächsten Tag die Ortspräferenz getestet wurde, stellten wir fest, dass Alkohol-CPP bei Mäusen, die Arc AS-ODN erhalten hatten, abgeschafft wurde, während mit SCRODN behandelte Mäuse immer noch CPP aufwiesen (Abb. 3B).

Unsere Ergebnisse deuten daher darauf hin, dass die intrahippocampale Infusion von Arc AS-ODN die Wiederherstellung von Alkoholerinnerungen störte, indem sie den durch den Gedächtnisabruf verursachten Anstieg der ARC-Proteinspiegel verhinderte.

Um weiter zu testen, ob diese Gedächtnisstörung speziell auf die Blockade der ARC-Induktion nach dem Abruf zurückzuführen war, wählten wir einen zweiten Zeitpunkt innerhalb des theoretischen „Rekonsolidierungsfensters“ von 5–6 Stunden [9, 10] für die Arc AS-ODN-Infusion.

Angesichts der Tatsache, dass der Anstieg der Expression des ARC-Proteins 1 Stunde nach dem Abrufen des Gedächtnisses seinen Höhepunkt erreichte und 2 Stunden nach dem Abrufen des Gedächtnisses auf den Ausgangswert zurückfiel (wie in Abbildung S3C dargestellt), haben wir die ARC-Proteinexpression 3 Stunden nach dem Abrufen des Gedächtnisses ins Visier genommen.

Daher infundierten wir Arc ASODN oder Kontroll-SCR-ODN 2 Stunden vor dem Speicherabruf in den DH, was voraussichtlich 5 Stunden später, d. h. 3 nach dem Speicherabruf, die ARC-Spiegel herunterregulieren wird (Abbildung S5B).

Bei einem Ortspräferenztest, der einen Tag später durchgeführt wurde, stellten wir fest, dass beide Gruppen weiterhin Alkohol-CPP aufwiesen (Abb. 3C).

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Herunterregulierung des ARC-Spiegels über die abrufabhängige Induktion hinaus die laufende Rekonsolidierung der Alkoholerinnerungen nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus zeigen wir hier, dass das ARC-abhängige „Rekonsolidierungsfenster“ nach dem Speicherabruf nicht länger als 3 Stunden dauert.

„Rekonsolidierungsfenster“, also mehr als 5–6 Stunden nach dem Speicherabruf [9, 10], hätte keinen Einfluss auf den nachfolgenden Speicherausdruck.

Um diese Hypothese zu testen, haben wir Arc AS-ODN oder Kontroll-SCRODN 4 Stunden nach dem Abrufen des Gedächtnisses in den DH infundiert (Abb. 3D), was sich voraussichtlich 9 Stunden nach dem Abrufen des Gedächtnisses (dh 5 Stunden später; Abbildung S5) auf die ARC-Proteinexpression auswirken wird.

Tests einen Tag später ergaben, dass beide Gruppen starke Präferenzen für das alkoholgepaarte Kompartiment zeigten. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Herunterregulierung der ARC-Proteinexpression mehrere Stunden nach dem Abrufen des Gedächtnisses (dh außerhalb des ARC-abhängigen Rekonsolidierungsfensters) keinen Einfluss auf die Erinnerungen hat, die der Expression von Alkohol-CPP zugrunde liegen.

Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die Hippocampus-Hochregulation der ARC-Proteinexpression, die kurz nach dem Abrufen des Alkoholgedächtnisses beobachtet wird, für die Wiederherstellung des Alkoholgedächtnisses erforderlich ist, da die Hemmung dieser durch das Abrufen verursachten Erhöhungen der ARCproteinspiegel zum Verlust der Alkoholsucht führte, was wahrscheinlich durch eine Störung des Prozesses der Wiederherstellung des Gedächtnisses verursacht wurde.

Beim Abrufen weisen appetitive alkohol- und nicht-alkoholassoziierte Erinnerungen eine ähnliche Arc- und Egr1-Transkriptionsdynamik auf

Unsere Ergebnisse, die die Expression von Arc und Egr1 bei der Konsolidierung von Alkoholerinnerungen implizieren, stimmen mit früheren Studien überein, die zeigen, dass diese IEGs an der Rekonsolidierung verschiedener Arten von Erinnerungen beteiligt sind [19, 22, 46, 47, 57].

Wir gingen davon aus, dass die Transkription und Übersetzung dieser IEGs nicht spezifisch für Alkohol sind und vielmehr eine Rolle bei den gemeinsamen Grundmechanismen für die Verarbeitung reaktivierter Erinnerungen, einschließlich appetitanregender Erinnerungen, spielen könnten [16]. Um diese Möglichkeit weiter zu untersuchen, haben wir getestet, ob der Abruf von nicht-alkoholischen, Saccharose-assoziierten Erinnerungen über ein ähnliches CPP-Protokoll die Arc- und/oder Egr1mRNA-Expression verändern würde, wie dies bei alkoholbezogenen Erinnerungen der Fall war.

Zu diesem Zweck trainierten wir Mäuse zunächst in einem Saccharose-CPP-Verfahren ähnlich dem oben verwendeten Alkohol-CPP-Verfahren, wobei wir ein Fach des CPP-Geräts mit dem freiwilligen Verzehr von Saccharosepellets kombinierten (Abb. 4A, Versuchsaufbau).

Nach vier Paarungen zeigten Mäuse eine starke Präferenz für das Saccharose-assoziierte Kompartiment (Abb. 4B). Als nächstes wurde das Saccharose-assoziierte Gedächtnis durch erneute Exposition gegenüber dem Saccharose-gepaarten Kompartiment wiederhergestellt. Hirngewebe aus den Kontrollgruppen „Retrieval“ und „No Retrieval“ wurde 10, 30 oder 60 Minuten nach dem Gedächtnisabruf entnommen. Anschließend wurden die Arc- und Egr1-mRNA-Spiegel im DH und im mPFC bewertet.

Wir fanden heraus, dass der Saccharose-Gedächtnisabruf eine schnelle und vorübergehende Hochregulierung der Arc- und Egr1-mRNA-Expression sowohl im DH als auch im mPFC verursachte (Abb. 4C–F). Wie durch die gestrichelten Linien in Abb. dargestellt.

4C–F, die Muster der Hochregulierung der mRNA-Expression in beiden Gehirnregionen, die durch den Abruf von Saccharose-Erinnerungen induziert werden, ähnelten der Hochregulierung dieser Gene, die beim Abruf von Alkohol-Erinnerungen beobachtet wurde.

Diese Ergebnisse legen daher nahe, dass eine schnelle und vorübergehende Hochregulierung der Arc- und Egr1-mRNA-Expression im DH und mPFC mit der Wiederherstellung von sowohl Alkohol- als auch Saccharose-assoziierten Erinnerungen verbunden ist.

Charakterisierung der alkoholspezifischen Transkriptionsdynamik für den Gedächtnisabruf: eine transkriptomische Analyse

Angesichts unserer Feststellung, dass sich die Arc- und Egr1-Transkription beim Abrufen sowohl von alkohol- als auch von nicht-alkoholassoziierten Erinnerungen veränderte, versuchten wir als nächstes, die transkriptomische Signatur zu identifizieren, die für den Alkohol-Gedächtnisabruf spezifisch ist, indem wir eine RNA-Sequenzanalyse von DH und mPFC durchführten (Abb. 5A, experimentell). Design).

Zu diesem Zweck wurden nach dem Alkohol-CPP-Training (Abb. 5B) alkoholassoziierte Erinnerungen abgerufen (mit einer Kontrollgruppe ohne Abruf). DH und mPFC wurden 30 Minuten später gesammelt und für die RNAseq-Analyse verarbeitet (Abb. 5C, D).

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