Glucocorticoid-Verbesserung des Erkennungsgedächtnisses über basolaterale Amygdala-gesteuerte Erleichterung prälimbischer Cortex-Interaktionen

für weitere Informationen:ali.ma@wecistanche.com

Areg Barsegyana, b, Gabriele Mironea, b, Giacomo Ronzonia, b, Chunan Guoa, b, Qi Songa, b, Daan van Kuppevelda, b, Evelien HS Schuta, b, Piray Atsaka, b, Selina Teurlingsa, b, James L. McGaughc,d,1, Dirk Schuberta,b,

und Benno Roozendaala,b,1

aDepartment of Cognitive Neuroscience, Radboud University Medical Center, 6500 HB Nijmegen, Niederlande; bonders Institute for Brain, Cognition and Behaviour, Radboud University, 6525 EN Nijmegen, Niederlande; Zentrum für die Neurobiologie des Lernens undErinnerung, Universität von Kalifornien, Irvine, CA 92697-3800; und Abteilung für Neurobiologie und Verhalten, University of California, Irvine, CA 92697-3800

Beigesteuert von James L. McGaugh, 15. Februar 2019 (zur Überprüfung gesendet am 28. Januar 2019; überprüft von Ivan Izquierdo und Barry Setlow)

Umfangreiche Beweise deuten darauf hin, dass die basolaterale Amygdala (BLA) mit anderen Gehirnregionen bei der Vermittlung von Stresshormonen und emotionalen Erregungseffekten interagiertErinnerungKonsolidierung. Gehirnaktivierungsstudien haben gezeigt, dass Erregungsbedingungen zur Aktivierung von groß angelegten neuronalen Netzwerken und mehreren funktionellen Verbindungen zwischen Gehirnregionen jenseits der BLA führen. Ob solche distalen Wechselwirkungen aufErinnerungKonsolidierung auch von BLA-Aktivität abhängen, ist noch nicht bekannt. Wir untersuchten bei männlichen Sprague-Dawley-Ratten, ob die BLA-Aktivität Interaktionen des prälimbischen Cortex (PrL) mit dem anterioren Inselcortex (at) und dem dorsalen Hippocampus (HPC) bei der Regulierung der Glucocorticoid-Effekte auf verschiedene Komponenten der Objekterkennung ermöglichtErinnerung. Der Glucocorticoidrezeptor (GR)-Agonist RU 28362 wurde in den PrL, aber nicht in den infralimbischen Kortex verabreicht, unmittelbar nach dem verbesserten Objekterkennungstraining 24- StundeErinnerungsowohl der Identität als auch des Standorts des Objekts über funktionale Interaktionen mit at bzw. DHCP. Wichtig ist, dass die Inaktivierung der BLA nach dem Training durch den noradrenergen Antagonisten Propranolol die Wirkung der GR-Agonisten-Verabreichung auf das PrL aufhobErinnerungVerbesserung sowohl der Identität als auch des Standorts des Objacks. Die BLA-Inaktivierung durch Propranolol blockierte auch die Wirkung der Verabreichung von GR-Agonisten in das PrL auf die Induktion von Veränderungen der neuronalen Aktivität innerhalb des at und dHPC während der Konsolidierungsphase nach dem Lernen sowie auf strukturelle Veränderungen der Wirbelsäulenmorphologie, die 24 Stunden später bewertet wurden. Diese Ergebnisse belegen, dass die noradrenerge BLA-Aktivität funktionelle Wechselwirkungen zwischen dem PrL und dem aIC und dHPC bei der Regulierung von Stresshormonen und emotionalen Erregungseffekten ermöglichtErinnerung.

Klicke umCistanche Vorteile und Nebenwirkungen und Cistanche für das Gedächtnis

Stressige und emotionale Erfahrungen aktivieren Hormon- und Gehirnsysteme, die starke Erinnerungen erzeugen (1, 2). Umfangreiche Beweise deuten darauf hin, dass die noradrenerge Aktivierung der basolateralen Amygdala (BLA), die durch emotionale Erregung induziert wird, entscheidend an der Stärkung der langfristigen Konsolidierung beteiligt istErinnerung(2). Wir haben umfangreiche Beweise vorgelegt, die darauf hindeuten, dass die noradrenerge Aktivierung der BLA auch eine entscheidende Rolle bei der Ermöglichung der verstärkenden Wirkungen von adrenalen Stresshormonen, d. h. Epinephrin und Glucocorticoiden, spieltErinnerungKonsolidierung (3–5). Viele frühere Studien haben untersucht, wie eine solche BLA-Aktivierung die Konsolidierung von verbessertErinnerungB. durch Beeinflussung der neuronalen Plastizität und der Informationsspeicherungsprozesse in bestimmten Zielregionen, wie dem Hippocampus (2, 6–10). Sich häufende Beweise aus Hirnaktivierungsstudien deuten darauf hin, dass Erregungsbedingungen die Aktivierung großer neuronaler Netzwerke erhöhen (11–13) und auch zahlreiche funktionelle Interaktionen zwischen Gehirnregionen jenseits der Amygdala beeinflussen (14, 15). Es ist jedoch nicht bekannt, ob BLA-Aktivität erforderlich ist, um emotionale Erregungseffekte auf funktionelle Interaktionen zwischen solchen distalen Gehirnregionen zu regulieren.

Wir untersuchten, ob die noradrenerge BLA-Aktivität funktionelle Wechselwirkungen zwischen dem medialen präfrontalen Cortex (mPFC) und dem anterioren insularen Cortex (aIC) und dem dorsalen Hippocampus (dHPC) bei der Vermittlung der Glucocorticoidhormon-Erkennungsverstärkung ermöglichtErinnerungfür Objekte und deren Standort. Frühere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der mPFC dazu beiträgtErinnerungdurch kognitive oder strategische Kontrolle überErinnerungProzesse in anderen Gehirnbereichen (16, 17) und dass das aIC am Gedächtnis für die Identität eines Objekts beteiligt ist (18). Funktionelle Wechselwirkungen zwischen mPFC und aIC können auftreten, wenn emotional hervorstechende Informationen, einschließlich neuer Objekte, erkannt werden (19, 20). Frühere Befunde weisen auch darauf hin, dass der dHPC an der Zuordnung eines Objekts zu seinem Kontext oder Ort beteiligt ist (21–23) und dass die Verarbeitung von Kontextinformationen ein funktionales Übersprechen zwischen mPFC und dHPC beinhaltet (24–26). Wichtig ist, dass mPFC (27), aIC (28) und dHPC (29) alle starke Eingaben von der BLA erhalten. Wir zeigen, dass ein Glucocorticoidrezeptor (GR)-Agonist, der in den prälimbischen Kortex (PrL), aber nicht in den infralimbischen Kortex (IL) des mPFC nach einem Objekterkennungstraining verabreicht wird, die Konsolidierung des Gedächtnisses sowohl der Identität als auch des Orts eines Objekts verbessert funktionales Übersprechen mit dem aIC bzw. dHPC. Am wichtigsten ist, dass wir zeigen, dass die noradrenerge BLA-Aktivität funktionelle Wechselwirkungen zwischen diesen distalen Gehirnregionen antreibt. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die BLA groß angelegte Gehirnnetzwerke beeinflusst

Bedeutung

Stresshormone sind dafür bekannt, dies zu erleichternErinnerungvon emotional erregenden Erlebnissen, ein Effekt, der durch die basolaterale Amygdala (BLA) und deren Interaktion mit anderen Hirnregionen vermittelt wird. Gehirnaktivierungsstudien weisen auch darauf hin, dass emotionale Erregung mehrere funktionelle Verbindungen jenseits der BLA aktiviert. Es ist jedoch weitgehend unbekannt, ob die BLA-Aktivität diese Verbindungen beeinflusst. Hier berichten wir, dass die BLA-Aktivität funktionelle Wechselwirkungen zwischen dem prälimbischen Kortex, dem vorderen Inselkortex und dem dorsalen Hippocampus bei der Regulierung der Glukokortikoidhormoneffekte auf die Erkennung ermöglichtErinnerung. Diese Ergebnisse erweitern unser Verständnis darüber, wie BLA-Aktivität emotional beeinflusstErinnerunginnerhalb großer Gehirnnetzwerke bei der Regulierung von Stresshormonen und emotionalen Erregungseffekten auf das Gedächtnis (13).

Ergebnisse

der GR-Aktivität mit Posttrainingsinfusionen des GR-Antagonisten RU 38486 (3 oder 1 0 ng in 0,5 μl) beeinträchtigtErinnerungdieser Ausbildung. Um festzustellen, ob Tiere ein Gedächtnis für die Identität des Objekts aufweisen (Objekterkennungsgedächtnis, ORM), wurden einige Ratten einem 24--stündigen Retentionstest unterzogen, bei dem ein Objekt vertraut und das andere Objekt neu war. Dieses Protokoll ist in Fig. 1A dargestellt. Um festzustellen, ob Tiere aErinnerungfür den Ort des Objekts (Object Location Memory, OLM) erhielten andere Ratten einen 24--stündigen Retentionstest, bei dem beide Objekte bekannt waren, aber eines an einem neuen Ort platziert wurde (Abb. 1E).

ORM-Aufgabe. GR-Agonist-Verabreichung in das PrL unmittelbar nach einem 3--minütigen Trainingsversuch, verbessert um 24- hErinnerungfür die Identität des Objekts (einfache ANOVA für Diskriminationsindex: F2,33=10.02, P=0.0004). Wie in Fig. 1B gezeigt, zeigten mit Vehikel behandelte Kontrollratten keine 24--h-Retention des Objekts (Einproben-t-Test: t11=0.40, P=0.69). und beide Dosen des GR-Agonisten verstärkten signifikant die Retention (3 ng: P < 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" vehikel).="" im="" gegensatz="" dazu="" beeinflussten="" infusionen="" von="" gr-agonisten,="" die="" in="" die="" il="" verabreicht="" wurden,="" die="" 24--h-retention="" nicht="" (f2,="" 33="0,25," p="0,78;" fig.="" 1c).="" wie="" in="" fig.="" 1d="" gezeigt,="" beeinträchtigte="" die="" verabreichung="" von="" gr-antagonisten="" in="" das="" prl="" nach="" einer="" 10--minütigen="" trainingseinheit="" signifikant="">Erinnerungfür die Identität des Objekts (F2,32=13.14, P < 0.0001).="" mit="" vehikel="" behandelte="" ratten="" zeigten="" eine="" signifikante="" retention="" (t12="12.08," p="">< 0,0001),="" und="" beide="" dosen="" des="" gr-antagonisten="" beeinträchtigten="" die="" retentionsleistung="" (3="" und="" 10="" ng:="" p="">< 0,01).="" die="" behandlungsgruppen="" unterschieden="" sich="" nicht="" in="" der="" gesamten="" erkundungszeit="" der="" beiden="" objekte="" während="" des="" trainings="" oder="" des="" 24--stündigen="" retentionstests="" (si-anhang,="" abb.="">

OLM-Aufgabe. Die Verabreichung von GR-Agonisten in das PrL verbesserte auch 24-hErinnerungfür den Ort des Objekts (F2, 28=9.69, P=0.0006). Wie in Fig. 1F gezeigt, exprimierten mit Vehikel behandelte Kontrollratten nicht signifikantErinnerungdes {{0}}-Minuten-Trainingsversuchs (t-Test bei einer Stichprobe: t10=−0.80, P=0.44) und beide Dosen von der GR-Agonist verstärkte die Retention (3 und 10 ng: P < 0,01).="" die="" gr-agonist-verabreichung="" in="" die="" il="" beeinflusste="" die="" 24--h-retention="" nicht="" (f2,="" 30="0,17," p="0,84;" fig.="" 1g).="" wie="" in="" fig.="" 1h="" gezeigt,="" beeinträchtigte="" der="" in="" das="" prl="" verabreichte="" gr-antagonist="" nach="" einer="" 10--minütigen="" trainingseinheit="">Erinnerungfür den Ort des Objekts (F2,32=4.30, P=0.02). Mit Vehikel behandelte Ratten zeigten eine signifikante 24--h-Retention (t12= 4.57, P=0.0006), und die höhere Dosis des GR-Antagonisten beeinträchtigte die Retentionsleistung (10 ng: P < 0,01).="" die="" behandlungsgruppen="" unterschieden="" sich="" nicht="" in="" der="" gesamten="" erkundungszeit="" der="" beiden="" objekte="" während="" des="" trainings="" oder="" des="" 24--stündigen="" retentionstests="" (si-anhang,="" abb.="" s2).="" diese="" ergebnisse="" weisen="" somit="" darauf="" hin,="" dass="" die="" verabreichung="" von="" gr-agonisten="" in="" das="" prl,="" aber="" nicht="" in="" das="" il,="" trotz="" ähnlicher="" gr-expressionsniveaus="" (="" 1j="" ),="" die="" konsolidierung="" des="" gedächtnisses="" sowohl="" des="" „was“="" (objektidentität)="" als="" auch="" des="" „wo“="" (objektort)="" verbessert.="" komponenten="" des="">

PrL-Wechselwirkungen mit dem aIC bei der Regulierung der Wirkungen von GR-Agonisten auf ORM.Wir untersuchten Wechselwirkungen zwischen PrL und aIC bei der Vermittlung von GR-AgonistenwirkungenErinnerungin den ORM- und OLM-Tasks. Das PrL, aber nicht das IL, sendet direkte anatomische Projektionen an das aIC (31), und das aIC ist im Gedächtnis für die Identität, aber nicht für den Ort eines Objekts impliziert (22, 23). Wir untersuchten, ob eine funktionelle Blockade des aIC durch Hemmung der phosphorylierten extrazellulären signalregulierten Kinase1/2 (pERK1/2), einer Signalkaskade, die entscheidend an der neuronalen Aktivität und synaptischen Plastizität beteiligt ist (32), die Wirkung des Intra-PrL-GR-Agonisten verhindert Verwaltung anErinnerungErweiterung sowohl in den ORM- als auch in den OLM-Aufgaben. Wie in Abb. 2A gezeigt, verstärkte sich die Verabreichung des GR-Agonisten nach dem Training (3 oder 1 0 ng in 0,5 μl) in das linke PrL (siehe SI-Anhang, Abb. S3A für Infusionsstellen). 24-h Speicher für die Identität des Objekts in der ORM-Aufgabe (3 ng:P < 0.05;="" 10="" ng:="" p="">< {{22}="" }.01).="" der="" nach="" dem="" training="" in="" das="" ipsilaterale="" aic="" verabreichte="" mek-inhibitor="" pd98059="" (50="" ng="" in="" 0,5="" μl)="" blockierte="" die="" wirkung="" des="" gr-agonisten="" auf="" die="" gedächtnisverbesserung="" für="" die="" identität="" des="" objekts="" (3="" ng:="" p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01).="" im="" gegensatz="" dazu="" verhinderte="" die="" funktionelle="" blockade="" des="" aic="" mit="" dieser="" dosis="" des="" mek-inhibitors="" nicht="" die="" modulierende="" wirkung="" der="" gr-agonistenverabreichung="" in="" das="">Erinnerungfür den Standort des Objekts in der OLM-Aufgabe. Wie in Fig. 2B gezeigt, MEK-Inhibitor

Verabreichung in die aIC allein verbesserte 24-h Retention der

Abb. 1. Die Verabreichung von GR-Agonist und GR-Antagonist nach dem Training in das PrL, aber nicht in das IL, moduliert ORM und OLM. (A) Experimentelles Design der ORM-Aufgabe (SI-Anhang, ergänzende Methoden). (B) Der GR-Agonist RU 28362 (3 oder 10 ng in 0,5 μl), verabreicht in das PrL nach einem 3--minütigen Trainingsversuch, verbesserte 24--stündige ORM . Die Daten werden als Diskriminierungsindex dargestellt (Mittelwert ± SEM; siehe Methoden). n=11– 13 Ratten/Gruppe. (C) Keine Wirkung der GR-Agonist-Verabreichung in die IL nach einem {{10}}-minütigen Trainingsversuch auf 24- h ORM. n=12 Ratten/Gruppe. (D) Der GR-Antagonist RU 38486 (3 oder 10 ng in 0,5 μl), verabreicht in die PrL nach einem 10--minütigen Trainingsversuch, beeinträchtigte die 24--stündige ORM. n=10– 13 Ratten/Gruppe. (E) Experimentelles Design der OLM-Aufgabe. (F) Der GR-Agonist, der in das PrL nach einem 3--minütigen Trainingsversuch verabreicht wurde, verbesserte 24--stündige OLM. n=9– 11 Ratten/Gruppe. (G) Keine Wirkung der GR-Agonist-Verabreichung in die IL nach einem 3--minütigen Trainingsversuch auf 24--stündigem OLM. n=10– 12 Ratten/Gruppe. (H) Der GR-Antagonist wurde dem PrL nach einem 10--minütigen Trainingsversuch mit beeinträchtigter 24--stündiger OLM verabreicht. n=11– 13 Ratten/Gruppe. *P < 0,05;="" **p="">< 0,01.="" (i)="" infusionsstellen="" in="" prl="" (ausgefüllte="" kreise)="" und="" il="" (offene="" kreise)="" von="" ratten,="" die="" in="" fig.="" 1b="" und="" c="" enthalten="" sind.="" (j)="" fluoreszenzmikrophotographie,="" die="" ähnliche="" gr-expressionsniveaus="" innerhalb="" von="" prl="" und="" il="" zeigt.="" cl,="" claustrum;="" fmi,="" kleinere="" pinzette="" des="" corpus="" callosum.="" (skalenbalken,="" 300="" μm.)="" (k)="" detailliertes="" bild,="" das="" die="" koexpression="" von="" gr="" (grün)="" und="" dem="" neuronenmarker="" neun="" (rot)="" im="" prl="" zeigt.="" (skalenbalken,="" 100="">

(L) Detailliertes Bild, das die Koexpression von GR (grün) und NeuN (rot) in der IL zeigt. (Skalenbalken, 100 μm.)

Abb. 2. Hemmung der aIC-Aktivität mit einem MEK-Inhibitor blockiert selektiv die Wirkung einer Behandlung mit GR-Agonisten in das PrL auf die Verstärkung von ORM. Die Ratten erhielten einen 3--minütigen Trainingsversuch, gefolgt von einer MEK-Inhibitor- (PD98059, 50 ng in 0,5 μl) oder Vehikelverabreichung in die linke aIC zusammen mit dem GR-Agonisten (RU 28362, 3 oder 1 0 ng in 0,5 μl) oder Vehikel in das ipsilaterale PrL. ORM oder OLM wurde 24 h später getestet. (A) PD98059-Verabreichung in das aIC blockierte die durch GR-Agonist-Verabreichung induzierte Verstärkung von ORM in das PrL (n=8– 11 Ratten/Gruppe, zweifache ANOVA: RU 28362 F2,{{ 18}}.44, P=0.04; PD98059 F1, 51=16.45, P=0.0002; Interaktion F2, 51=5.03, P {{31 }}.01). (B) PD98059-Verabreichung in die aIC allein verstärkte OLM, aber dies verhinderte nicht die durch die GR-Agonist-Verabreichung in das PrL induzierte Gedächtnismodulation (n=9– 14 Ratten/Gruppe, zweifache ANOVA: RU 28362 F2, { {39}}.13, P=0.88; PD98059 F1, 60=0.02, P=0.88; Wechselwirkung F2, 60=5.38, P {{ 52}}.007). *P < 0,05,="" **p="">< 0,01="" vs.="" vehikel;="" ◆p="">< 0,05,="" ◆◆p="">< 0,01="" gegenüber="" fahrzeug="" oder="" ru="" 28362="">

Lage des Objekts (P < {{0}}},01),="" und="" in="" diesem="" zustand="" induzierte="" die="" verabreichung="" eines="" gr-agonisten="" in="" das="" prl="" eine="" signifikante="" beeinträchtigung="" des="" gedächtnisses="" (10="" ng:="" p="">< 0,05="" vs.="" vehikel).="" die="" behandlungsgruppen="" unterschieden="" sich="" nicht="" in="" der="" gesamten="" erkundungszeit="" der="" beiden="" objekte="" während="" des="" trainings="" oder="" des="" 24--stündigen="" retentionstests="" (sianhang,="" abb.="" s3="" b="" und="" c).="" diese="" befunde="" weisen="" darauf="" hin,="" dass="" das="" prl="" mit="" dem="" aic="" interagiert,="" indem="" es="" die="" wirkungen="" von="" gr-agonisten="" auf="" das="" gedächtnis="" für="" die="" identität,="" aber="" nicht="" für="" den="" ort="" des="" objekts="">

PrL-Wechselwirkungen mit dem dHPC bei der Regulierung der Wirkungen von GR-Agonisten auf OLM.Als nächstes untersuchten wir funktionelle Wechselwirkungen zwischen PrL und dHPC bei der Vermittlung von GR-AgonistenwirkungenErinnerungin den ORM- und OLM-Tasks. Obwohl die Rolle des dHPC bei der Unterscheidung nach Vertrautheit umstritten bleibt (33), deuten mehrere Befunde darauf hin, dass die Assoziation eines Objekts mit seinem Kontext oder Ort den dHPC erfordert (22, 23). Wie in Fig. 3A gezeigt, verlängerte die Verabreichung eines GR-Agonisten (3 oder 1 0 ng in 0,5 μl) in das linke PrL nach dem Trainingsversuch 24- hErinnerungfür die Identität des Objekts in der ORM-Aufgabe (10 ng: P < 0.01),="" und="" gleichzeitiger="" blockade="" des="" ipsilateralen="" dhpc="" mit="" dem="" mek-inhibitor="" pd98059="" (50="" ng="" in="" 0,5="" μl)="" (siehe="" si-anhang,="" abb.="" s4a="" für="" infusionsstellen)="" verhinderte="" diese="" gr-agonistenwirkung="" nicht="" (3="" und="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" vehikel).="" im="" gegensatz="" dazu="" blockierte="" die="" dhpc-inaktivierung="" die="" wirkung="" des="" gr-agonisten="">ErinnerungErweiterung für den Ort des Objekts in der OLM-Aufgabe. Wie in Fig. 3B gezeigt, verbesserte die GR-Agonist-Verabreichung in das PrL die 24--h-Retention des Ortes des Objekts (10 ng: P < 0.01="" ),="" und="" dieser="" effekt="" wurde="" nach="" verabreichung="" des="" mek-inhibitors="" in="" das="" dhpc="" blockiert="" (3="" ng:="" p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" gr-agonist).="" die="" behandlungsgruppen="" unterschieden="" sich="" nicht="" in="" der="" gesamten="" erkundungszeit="" der="" beiden="" objekte="" während="" des="" trainings="" oder="" des="" 24--stündigen="" retentionstests="" (si-anhang,="" abb.="" s4="" b="" und="" c).="" somit="" weisen="" diese="" ergebnisse="" darauf="" hin,="" dass="" das="" prl="" mit="" dem="" dhpc="" interagiert,="" indem="" es="" die="" wirkungen="" des="" gr-agonisten="" auf="" das="" gedächtnis="" für="" den="" ort,="" aber="" nicht="" die="" identität="" des="" objekts="">

Auswirkung der noradrenergen Aktivität von BLA auf die Auswirkung der Verabreichung von GR-Agonisten in das PrL auf ORM und OLM.Um zu bestimmen, ob die noradrenerge BLA-Aktivität entscheidend an der Regulierung der Wirkung der GR-Agonist-Verabreichung in das PrL beteiligt istErinnerungBei den ORM- und OLM-Aufgaben wurde der GR-Agonist (3 oder 10 ng in 0,5 μl) in das linke PrL verabreicht und der -Adrenozeptor-Antagonist Propranolol (0. 3 ug in 0,2 ul) wurde unmittelbar nach dem Trainingsversuch in die ipsilaterale BLA (siehe SI-Anhang, Fig. S5A, für Infusionsstellen) verabreicht. Wie in Fig. 4A gezeigt, verstärkte die GR-Agonist-Verabreichung in das PrL die 24-hErinnerungfür die Identität des Objekts in der ORM-Aufgabe (3 und 10 ng: P < 0.01),="" und="" die="" propranolol-verabreichung="" in="" die="" bla="" blockierte="" diese="" gr-agonistenwirkung="" (3="" ng:="" p="">< 0,05;="" 10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" gr-agonist="" allein).="" wie="" in="" fig.="" 4b="" gezeigt,="" verstärkte="" die="" gr-agonist-verabreichung="" in="" das="" prl="" auch="">Erinnerungfür die Lokalisierung des Objekts in der OLM-Aufgabe (3 und 10 ng:P < 0.01),="" und="" die="" propranolol-verabreichung="" in="" die="" bla="" blockierte="" auch="" diese="" gr-agonistenwirkung="" (10="" ng:="" p="">< 0,01="" vs.="" gr-agonist="" allein).="" die="" behandlungsgruppen="" unterschieden="" sich="" nicht="" in="" der="" gesamten="" erkundungszeit="" der="" beiden="" objekte="" während="" des="" trainings="" oder="" des="" 24--stündigen="" retentionstests="" (si-anhang,="" abb.="" s5="" b="" und="" c).="" somit="" zeigen="" diese="" befunde,="" dass="" die="" noradrenerge="" bla-aktivität="" erforderlich="" ist,="" um="" die="" wirkung="" der="" gr-agonist-verabreichung="" in="" das="" prl="" zu="">ErinnerungVerstärkung sowohl des aIC-abhängigen ORM als auch des dHPC-abhängigen OLM.

Einfluss der noradrenergen BLA-Aktivität auf die Wirkung der GR-Agonisten-Verabreichung in das PrL auf neuronale Aktivitätsänderungen innerhalb des aIC und dHPC.Um weiter zu untersuchen, ob BLA noradren-

ergische Aktivität funktionelle Wechselwirkungen zwischen dem PrL und dem aIC und dHPC ermöglicht, untersuchten wir, ob die Verabreichung von GR-Agonisten in das PrL nach dem Objekterkennungstraining aktivitätsabhängige neuronale Aktivitätsänderungen innerhalb des aIC und dHPC während der Konsolidierungsphase nach dem Lernen induziert (34 ) und vor allem, ob diese Wirkungen von der noradrenergen Aktivität von BLA abhängen. Die neuronale Aktivität wurde 1 h nach dem Training und der medikamentösen Behandlung durch Immunfluoreszenz für c-Fos (35), ein unmittelbar frühes Genprodukt, das ein gut etablierter molekularer Marker zur Identifizierung kürzlich aktivierter Zellen (36) und zur Kartierung von neuronalen Ensembles ist, bewertet die einer erhöhten aufgabenbezogenen Aktivität unterzogen wurden (37).

Innerhalb der aIC wurde die c-Fos-Markierung innerhalb der kortikalen Schichten II/III ihrer drei Hauptunterteilungen bestimmt (SI-Anhang, Abb. S6A). Mit Vehikel behandelte trainierte Ratten zeigten eine hohe numerische Dichte an c-Fos-positiven Zellen, die innerhalb der agranulären und dysgranulären Unterteilungen am höchsten war (SI-Anhang, Abb. S6B). Wie in Abb. 5A gezeigt, führte die Verabreichung eines GR-Agonisten (10 ng in 0,5 μl) in das linke PrL zu einer signifikanten Verringerung der zahlenmäßigen Dichte c-Fos–positiver Zellen innerhalb des ipsilaterale aIC (P < 0,01)="" (siehe="" si-anhang,="" abb.="" s6b,="" für="" die="" analyse="" pro="" unterteilung).="" die="" doppelfärbung="" für="" c-fos="" und="" für="" glutaminsäuredecarboxylase="" 67="" (gad67),="" ein="" marker="" für="" gabaerge="" inhibitorische="" neuronen="" (38),="" zeigte,="" dass="" c-fos="" vorwiegend="" in="">

Fig. 3. Hemmung der dHPC-Aktivität mit einem MEK-Inhibitor blockiert selektiv die Wirkung einer Behandlung mit GR-Agonisten in das PrL auf die Verstärkung von OLM. Den Ratten wurde ein 3--minütiger Trainingsversuch verabreicht, gefolgt von einer Verabreichung von MEK-Inhibitor (PD98059, 50 ng in 0,5 μl) oder Vehikel in das linke dHPC zusammen mit dem GR-Agonisten (RU 28362, 3 oder 1 0 ng in 0,5 μl) oder Vehikel in das ipsilaterale PrL. ORM oder OLM wurde 24 h später getestet. (A) Die Verabreichung von PD98059 in das dHPC blockierte nicht die durch die Verabreichung von GR-Agonisten induzierte Verstärkung der ORM in das PrL (n=9– 13 Ratten/Gruppe, zweifache ANOVA: RU 28362 F2,64=12,91, P < 0,0001;="" pd98059="" f1,64="0,20," p="0,66;" wechselwirkung="" f2,64="0,10," p="" {{32="" }}.91).="" (b)="" pd98059-verabreichung="" in="" das="" dhpc="" blockierte="" die="" durch="" gr-agonist-verabreichung="" induzierte="" verstärkung="" von="" olm="" in="" das="" prl="" (n="9–" 13="" ratten/gruppe,="" zweifache="" anova:="" ru="" 28362="" f2,="" 61="1." 33,="" p="0.27;" pd98059="" f1,="" 61="14.66," p="0.0003;" interaktion="" f2,="" 61="3.31," p="0.04" ).="" **p="">< 0,01="" vs.="" vehikel;="" ◆p="">< 0,05,="" ◆◆p="">< 0,01="" gegenüber="" ru="" 28362="">

Abb. 6. Die Blockade der noradrenergen BLA-Aktivität verhindert die Wirkung einer Behandlung mit GR-Agonisten in das PrL auf Veränderungen der Wirbelsäulenmorphologie innerhalb des aIC, bewertet 24 h nach dem Objekterkennungstraining. (A) Bild eines Golgi-imprägnierten Neurons. (B) Dendrit, der verschiedene Stacheltypen zeigt (100-fache Vergrößerung). (C) Wirbelsäulendichten für lange, dünne, stumpfe, Pilz- und verzweigte Wirbelsäulentypen in apikalen Dendriten. Die Daten sind als Anzahl der Stacheln pro Mikrometer (Mittelwert ± SEM) [n=15–20 Zellen (von fünf Ratten)/Gruppe: Zweiweg-ANOVA, Pilzstacheln: RU 28362 F1, 69=7 .72, P= 0.007; Propranolol F1, 69=1,38, P=0,24; Interaktion F1,69=4.40, P=0.04; verzweigte Stacheln: RU 28362 F1,69=6.40, P=0.01; Propranolol F1, 69=2,63, P=0,11; Interaktion F1,69=9.21, P=0.003]. (D) Stacheldichten in basalen Dendriten [n=15– 18 Zellen (von fünf Ratten)/Gruppe: Zweiweg-ANOVA, Pilzstacheln: RU 28362 F1,62=1.46, P {{46 }}.23; Propranolol F1, 62=1,84, P=0,18; Interaktion F1,62=5.71, P=0.02; verzweigte Stacheln: RU 28362 F1,62=5.75, P=0.02; Propranolol F1, 62=2,99, P=0,09; Interaktion F1,62=4.24, P=0.04]. **P < 0,01="" vs.="" vehikel;="" ◆◆p="">< 0,01="" gegenüber="" ru="" 28362="">

strukturelle Plastizitätsänderungen innerhalb des aIC nach Objekterkennungstraining undErinnerung-Verstärkung der Behandlung mit GR-Agonisten.

Diskussion

Die vorliegende Studie untersuchte, ob die noradrenerge BLA-Aktivität die PrL-Wechselwirkungen mit aIC und dHPC bei der Vermittlung von Glucocorticoid-Effekten auf verschiedene Komponenten der Objekterkennung reguliertErinnerung. Diese Frage ergibt sich aus früheren Erkenntnissen, dass die BLA-Aktivität die Konsolidierung der Erinnerung an emotional erregende Erfahrungen durch Interaktionen mit anderen Gehirnregionen erleichtert (1, 2). Allerdings weisen zunehmende Beweise, insbesondere aus Human-Neuroimaging-Studien, darauf hin, dass emotionale Erregung die Aktivierung großer neuronaler Netzwerke mit mehreren funktionellen Verbindungen jenseits der BLA induziert (12). Ob die BLA-Aktivität emotionale Erregungs-assoziierte Veränderungen in der Konnektivität zwischen solchen distalen Hirnregionen moduliert, wurde nicht untersucht.

In der vorliegenden Studie fanden wir heraus, dass die Aktivierung von GRs nach dem Training innerhalb des PrL, aber nicht des IL, langfristig verbessert wurdeErinnerungsowohl der Identität als auch des Standorts des Objekts in den ORM- und OLM-Aufgaben. Umgekehrt beeinträchtigte der Antagonismus von GRs innerhalb des PrL die Gedächtniskonsolidierung bei beiden Aufgaben. Diese Ergebnisse liefern zusätzliche Beweise dafür, dass die Verabreichung von Glukokortikoiden in den mPFC die Langzeitspeicherung der Erinnerung an verschiedene Arten von Trainingserfahrungen erleichtert (50, 51). Zusätzlich fanden wir heraus, dass durch funktionelles Blockieren der aIC- und dHPC-Aktivität (32, 50) die GR-Agonisten-Wirkung aufErinnerungfür die Identität der Objekte die Wechselwirkung des PrL mit dem aIC erfordert und dass die Wirkung des GR-Agonisten auf das Gedächtnis für den Ort des Objekts von einer PrL-Wechselwirkung mit dem dHPC abhängt. Diese Ergebnisse stimmen mit umfangreichen Beweisen überein, dass die aIC und dHPC unterschiedliche Beiträge zum Erkennungsgedächtnis leisten. Um das volle Spektrum des gedächtnisgesteuerten Verhaltens zu unterstützen, müssen die beiden Systeme interagieren, und das PrL kann als Ort der Integration zwischen den beiden Systemen dienen (17). Die aIC, die an der Integration autonomer und viszeraler Informationen in emotionale, kognitive und motivationale Funktionen beteiligt ist (52), ist am Wiedererkennungsgedächtnis und der Verarbeitung von Informationen über Gegenstände beteiligt (18, 22, 23). Unser Befund jedoch, dass die funktionelle Blockade des aIC selbst eine Verbesserung des Gedächtnisses für den Ort des Objekts induzierte, legt nahe, dass der aIC auch zur räumlichen und kontextuellen Informationsverarbeitung beitragen könnte (53). Andererseits ist der dHPC an der Assoziation eines Objekts mit seinem Kontext oder Ort beteiligt (21–23), und die Verarbeitung von Kontextinformationen ist dafür bekannt, dass es entscheidend zu einem funktionalen Übersprechen zwischen mPFC und dHPC kommt (24– 26). Erhebliche Beweise deuten darauf hin, dass mPFC und dHPC über eine oszillierende Synchronität gekoppelt werden, die einen bidirektionalen Informationsfluss widerspiegelt (54).

Zur weiteren Unterstützung solcher funktionellen Wechselwirkungen fanden wir heraus, dass die Verabreichung von GR-Agonisten in das PrL nach dem Objekterkennungstraining aktivitätsabhängige neuronale Aktivitätsänderungen innerhalb des aIC und dHPC während der Konsolidierungsphase nach dem Lernen sowie strukturelle Veränderungen in der Wirbelsäulenmorphologie induziert, die 24 Stunden später bewertet wurden . Unser Befund, dass GR-Agonist-induzierte Verstärkung der ErkennungErinnerungmit einer reduzierten c-Fos-Expression und möglicherweise einer neuronalen Aktivität der aIC assoziiert ist, stimmt mit früheren Befunden überein, die auf eine reduzierte neuronale Aktivität der aIC nach einer systemischen Corticosteronbehandlung nach einem inhibitorischen Vermeidungstraining bei Ratten (55) oder nach einer stressinduzierten Glucocorticoid-Freisetzung beim Menschen hindeuten Themen (56). Eine solche reduzierte aIC-Aktivität könnte erforderlich sein, um lokale Konsolidierungsprozesse zu erleichtern, möglicherweise durch vorübergehende Erhöhung der Schwelle für die Erkennung hervorstechender Stimuli (23, 57). Da das aIC als „Schalter“ zwischen verschiedenen neuronalen Netzwerksystemen fungieren könnte (58), könnte eine reduzierte aIC-Aktivität alternativ eine Umverteilung neuronaler Ressourcen und daher eine Enthemmung anderer Gehirnsysteme widerspiegeln, die an der Speicherung von Objektinformationen und kognitiven Funktionen höherer Ordnung beteiligt sind Prozesse (56). Im Gegensatz dazu erhöhte die Verabreichung eines GR-Agonisten die Anzahl der c-Fos-positiven Pyramidenzellen innerhalb von CA1, ohne die c-Fos-Expression innerhalb der dDG-Region des dHPC zu beeinträchtigen. Zur Unterstützung der Ansicht, dass dieser PrL-Einfluss auf CA1 den indirekten NRE-Weg beinhaltet (40–42), fanden wir auch eine erhöhte Anzahl c-Fos-positiver Zellen innerhalb des NRE. Zusammen liefern diese Befunde den Beweis, dass die Verabreichung von GR-Agonisten in das PrL die Konsolidierung verschiedener Komponenten des Erkennungsgedächtnisses über die funktionelle Kopplung mit dem aIC und dem dHPC verbessert.

Unser primäres Ergebnis ist, dass eine Blockade der noradrenergen Übertragung innerhalb der BLA diese intra-PrL GR-Agonisten-Verabreichungswirkungen blockierteErinnerungVerstärkung sowie auf neuronale Aktivität und strukturelle Plastizitätsänderungen innerhalb des aIC und dHPC. In vielen früheren Studien haben wir berichtet, dass eine erregende Stimulation die Freisetzung von Norepinephrin innerhalb der BLA induziert (2, 59) und dass erhöhte BLA-Noradrenalinspiegel die Konsolidierung von Norepinephrin verstärkenErinnerungverschiedener Trainingserfahrungen durch Beeinflussung der neuralen Plastizität und Informationsspeicherung in verschiedenen Gehirnregionen, einschließlich mPFC, aIC und dHPC (2, 7, 9, 57, 60). Die vorliegenden Ergebnisse belegen, dass die noradrenerge BLA-Aktivierung auch wesentlich ist, um funktionelle Wechselwirkungen zwischen solchen anderen Gehirnregionen zu ermöglichen, und erweitern unser Verständnis der Rolle der BLA bei der Regulierung emotionaler Erregungseffekte auf die groß angelegte Dynamik von Gehirnnetzwerken.

Methoden

Themen. Männliche Sprague-Dawley-Ratten (Charles River) wurden einzeln in einem temperierten (22 Grad) Vivariumraum (0700–1900 Stunden Licht an) gehalten. Training und Test wurden während der leichten Phase des Zyklus zwischen 1000 und 1500 Stunden durchgeführt. Alle experimentellen Verfahren entsprachen der Richtlinie 2010/63/EU der Europäischen Union und wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee der Radboud University, Nijmegen, Niederlande, genehmigt.

Objekterkennungsaufgabe. Im Trainingsversuch erkundeten Ratten zwei identische Objekte (A1 und A2) entweder 3 oder 10 Minuten lang. Die Retention wurde 24 h später getestet. Für ORM wurden eine Kopie des vertrauten Objekts (A3) und ein neues Objekt (B) während des Trainingsversuchs an der gleichen Stelle wie Stimuli platziert. Für OLM wurde eine Kopie des bekannten Objekts (A3) in die Mitte der Schachtel gelegt (neuer Ort); das andere vertraute Objekt (A4) wurde an derselben Stelle platziert wie während des Trainingsversuchs. Ein Diskriminationsindex wurde berechnet als die Differenz zwischen der Zeit, in der die neuen und vertrauten Objekte (oder Orte) erforscht wurden, ausgedrückt als das Verhältnis der Gesamtzeit, die für die Erkundung beider Objekte aufgewendet wurde (d. h. [(Zeit Roman – Zeit vertraut)/(Zeit Roman plus Zeit vertraut)] × 100 Prozent ) (Ref. 23; SI-Anhang, Ergänzende Methoden).

Medikamentöse Behandlung. RU 28362 (11 ,17 -dihydroxy-6,21-dimethyl-17 -pregna-4,6- trien-20yn{{9 }}eins, 3 oder 10 ng in 0,5 μl) und RU 38486 [17 -hydroxy-11 -(4- dimethylaminophenyl){{18} }(1-propinyl)-oestra-4,9-dien-3-one, 3 or 10 ng in 0.5 μL] waren gelöst in 0,5 Prozent Ethanol in Kochsalzlösung (51). Propranolol (0,3 ug in 0,2 μl) wurde in Kochsalzlösung (60) gelöst. PD98059 [2-(2-Amino-3-methoxyphenyl)-4 H-1-Benzopyran-4-on, 50 ng in 0,5 μl] wurde in 6 gelöst Prozent DMSO in Kochsalzlösung (Ref. 50; SI-Anhang, Ergänzende Methoden).

c-Fos-Immunreaktivität. Gehirnschnitte wurden mit primären Antikörpern [c-Fos (Kaninchen-anti-c-Fos; 1:1, 000; Synaptic Systems), GAD67 (Maus-anti-GAD67; 1:250; Millipore), NeuN (Huhn anti-NeuN; 1:500; Millipore)], gefolgt von geeigneten Fluorophor-konjugierten sekundären Antikörpern. Für alle Gehirnregionen wurden drei Schnitte pro Tier abgebildet (20× oder 40×; Leica DMI 6000B). Die Anzahl der Immunfluoreszenzzellen wurde mit der Software ImageJ 1.47v quantifiziert und flächenkorrigiert. Für GAD67--positive Punkte wurden Bilder mit 63-facher Vergrößerung auf einem konfokalen Mikroskop (Olympus FV1000) aufgenommen, und die Anzahl der GAD67--positiven Punkte pro NeuN-markiertem exzitatorischem Neuron wurde manuell gezählt (SI Anhang , Ergänzende Methoden).

Statistiken.

Gegebenenfalls wurden Einweg- oder Zweiweg-ANOVAs verwendet, gefolgt von Post-hoc-Vergleichstests. Ein-Stichproben-t-Tests ermittelten, ob der Diskriminationsindex von Null abweicht und somit ein Lernen stattgefunden hat. P < 0,05="" wurde="" als="" statistische="" signifikanz="">

DANKSAGUNGEN.

Wir danken Chantal Schoenmaker und Masoud Ramuz für technische Unterstützung. Die Forschung wurde von einer Radboud University Topfund (an BR) unterstützt.