Reaktivierung von Hippocampus-vermittelten Erinnerungen während der Rekonsolidierung, um die Angst zu zerstören, Teil 3

Die dDG-Interferenz ist spezifisch für das Angstgedächtnis und hat keinen Einfluss auf andere durch den Hippocampus vermittelte Erinnerungen

Der Zusammenhang zwischen Angsterinnerungen und Gedächtnis ist wichtig, da sie einen erheblichen Einfluss auf unsere Lebensergebnisse haben. Obwohl Angst oft als negativ und unangenehm empfunden wird, kann sie unser Gedächtnis und unsere kognitiven Fähigkeiten verbessern.

Das Angstgedächtnis ist eine kraftvolle Form des Gedächtnisses, da es von einer intensiven emotionalen Erfahrung begleitet wird. Untersuchungen zeigen, dass wir uns bei Angst oder Bedrohung eher an relevante Informationen erinnern als bei anderen Ereignissen in unserem täglichen Leben. Diese Gedächtnisfähigkeit macht uns aufmerksamer gegenüber potenziell lebensbedrohlichen Situationen, sodass wir besser auf zukünftige Bedrohungen reagieren können.

Darüber hinaus können Angsterinnerungen unsere kognitiven Fähigkeiten verbessern. Da diese Form der Erinnerung Emotionen und Bedeutung hat, wird sie mit anderen Informationen kombiniert, wodurch sie leichter zu merken und zu verstehen ist. Dies trägt auch dazu bei, unsere Konzentrations- und Denkfähigkeiten zu verbessern und unsere Lern- und Gedächtnisfähigkeiten weiter zu verbessern.

Daher ist es für Menschen, die ihr Gedächtnis verbessern möchten, wichtig, die Rolle und den Wert des Angstgedächtnisses zu verstehen. Auch wenn Angst eine schwer zu akzeptierende Erfahrung sein kann, kann sie, wenn wir eine positive Einstellung einnehmen, zu unserem Freund und Verbündeten bei der Förderung unseres kognitiven und persönlichen Wachstums werden. Egal mit welcher Angst wir konfrontiert sind, wir können daraus Erfahrungen sammeln, lernen, sie zu überwinden und unsere kognitive und psychologische Belastbarkeit zu verbessern.

Auch wenn sich Angsterinnerungen überwältigend und beunruhigend anfühlen können, sollten wir sie nicht als etwas Negatives betrachten. Stattdessen sollten wir lernen, es für unser Wachstum und unseren Fortschritt zu nutzen. Indem wir einfach positiv bleiben und intensiv nachdenken, können wir mehr aus den Auswirkungen der Angst lernen und unser Gedächtnis und unsere kognitiven Fähigkeiten verbessern. Es ist ersichtlich, dass wir das Gedächtnis verbessern müssen, und Cistanche deserticola kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da Cistanche deserticola ein traditionelles chinesisches Arzneimittel ist, das viele einzigartige Wirkungen hat, darunter die Verbesserung des Gedächtnisses. Die Wirksamkeit von Cistanche deserticola beruht auf den zahlreichen darin enthaltenen Wirkstoffen, darunter Gerbsäure, Polysaccharide, Flavonoidglykoside usw. Diese Inhaltsstoffe können die Gesundheit des Gehirns auf verschiedene Weise fördern.

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Um festzustellen, ob unsere Manipulation, die das Angstgedächtnis stört, auch andere Arten des Hippocampus-vermittelten Gedächtnisses wahllos beeinflussen würde, trainierten wir Mäuse mit einer räumlichen Referenzgedächtnisaufgabe.

Wie im vorherigen Experiment injizierten wir Mäusen unverdünntes AAV5-CaMKIIa-(hChR2-H134R)-eYFP in zufällig markierte DG-Neuronen (Abb. 5a). Anschließend wurden Mäuse mit eingeschränkter Wasserzufuhr darauf trainiert, in einem radialen 8-Arm-Labyrinth eine Wasserbelohnung aus einem der Arme zu erhalten.

Sie absolvierten 4 Versuche, bis eine Reihe von Leistungskriterien erfüllt waren. Um die Wirkung der Stimulation auf das Angstgedächtnis zu beurteilen, unterzogen sie sich anschließend demselben Verhaltensprotokoll wie bei früheren Experimenten.

Um die Auswirkungen der dDG-Stimulation auf das räumliche Referenzgedächtnis zu beurteilen, haben wir Mäuse nach der Angstkonditionierung und nach dem Erinnern erneut auf die Leistung des räumlichen Gedächtnisses getestet und nach EXT2 einen Vorhangsondenversuch durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Mäuse zusätzliche Labyrinth-Hinweise zur Ausführung der Aufgabe verwendeten. Interessanterweise zeigten Mäuse in diesem Experiment im Vergleich zu anderen Mäusen in der Studie ein geringeres Postschock-Einfrieren während der Angstkonditionierung, was unserer Meinung nach ein direktes Ergebnis der häufigeren Handhabung aufgrund des Trainings für die Raumbezugsaufgabe ist (Abb. 5b und ergänzende Abb. 1g).

Nichtsdestotrotz zeigten eYFP-Mäuse während des Rückrufs ein normales Einfrieren, während ChR2--Mäuse erwartungsgemäß einen Rückgang des Einfrierens in Echtzeit zeigten (Abb. 5c). Diese verminderte Angstreaktion hielt während des Aussterbens an (Abb. 5d), wobei ChR2-Mäuse in den ersten 3 Minuten von EXT1 (ergänzende Abb. 1g) und während der gesamten EXT2-Sitzung weniger einfrierten. Während des unmittelbaren Schocks wurden keine Unterschiede festgestellt (Abb. 5e), und erwartungsgemäß zeigten die ChR2--Gruppen während der Wiedereinsetzung ein geringeres Erstarren (Abb. 5f, g).

Für die Leistung im Labyrinth erfüllten alle Mäuse die Kriterien zwischen 5 und 14 Tagen (Abb. 5h) und verbesserten sich im Laufe der Zeit während der Erfassung in Bezug auf die Latenz, um die Belohnung zu finden, die Anzahl der Armabweichungen (beim ersten Besuch einer Maus an einem Arm) und die Anzahl der Referenzfehler (d. h. Eingabe des falschen Arms) und wiederholte Referenzfehler (Arbeitsspeicherfehler) (Abb. 5i–p, Felder ganz links).

Die Leistung wurde in zwei Kategorien unterteilt: Versuch 1, der als Beurteilung des Langzeitgedächtnisses vom Vortag interpretiert wurde, und Versuche 2–4, die als Beurteilung des Kurzzeitgedächtnisses vom vorherigen Versuch am selben Tag interpretiert wurden . Drei Stunden nach der Angstkonditionierung wurden die Mäuse erstmals erneut im Labyrinth getestet, um zu bestätigen, dass die Angstkonditionierung selbst keinen Einfluss auf das räumliche Gedächtnis hatte.

Wir sahen keine Auswirkungen (Abb. 5i–p, mittlere Felder). Unter der Annahme, dass die Störung des Angstgedächtnisses durch unseren optischen Eingriff auftritt, weil Bedingungen für eine Rekonsolidierung des Gedächtnisses vorliegen, könnte die Beobachtung einer Beeinträchtigung des räumlichen Gedächtnisses verdeckt werden, wenn dieses Gedächtnis verloren geht wird auch keine Neukonsolidierung durchgeführt.

Um genau zu testen, ob unsere Intervention spezifisch für das Angstgedächtnis war, versuchten wir, die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass Randbedingungen erfüllt waren, die eine Wiederherstellung des Gedächtnisses für das räumliche Gedächtnis ermöglichten64. Zu diesem Zweck gaben wir der Hälfte der Mäuse (Erinnerungsgruppen) 5 Minuten vor dem Angstgedächtnis-Erinnerungstest eine Erinnerungssitzung (Versuch 1).

Während dieser Erinnerungssitzung ersetzten wir den Bodenbelag in der Mitte des Labyrinths durch Sandpapier, um einen Vorhersagefehler von 65 zu erzeugen. Dies hatte keinen Einfluss auf den Belohnungsort, bot den Mäusen jedoch während des Versuchs einen unerwarteten Hinweis. Erinnerungsmäuse erhielten 2–43 Stunden nach der Erinnerungssitzung Versuche, während die andere Hälfte der Mäuse (keine Erinnerungsgruppen) keine Erinnerungssitzung erhielt, sondern stattdessen alle 4 regulären Versuche 3 Stunden nach der Erinnerungssitzung.

Auch hier konnten wir keine Unterschiede in der Leistung feststellen und alle Mäuse schnitten innerhalb des Kriteriumsbereichs gut ab (Abb. 5i – p, mittlere Felder). Alle Mäuse wurden am folgenden Tag im Labyrinth getestet und drei Stunden später erhielten sie die erste Auslöschungssitzung. Bei diesem Test waren außer Armabweichungen keine Maßnahmen betroffen (Abb. 5k, l).

In Versuch 1 wiesen sowohl ChR2- als auch eYFP-Mäuse in der Erinnerungsgruppe höhere Armabweichungen auf, was darauf hindeutet, dass die Erinnerungssitzung, die möglicherweise zu einer erneuten Konsolidierung des räumlichen Gedächtnisses führte, diesen Leistungsindikator kurzzeitig beeinflusste.

Dieser Effekt war jedoch verhaltensbedingt und nicht das Ergebnis einer optischen Stimulation zufälliger dDG-Zellen, da es keine Unterschiede zwischen ChR2- und eYFP-Mäusen gab. In den Versuchen 2–4 zeigten Mäuse in ChR2-Gruppen (sowohl Reminder als auch No Reminder) eine bessere Leistung (weniger Armabweichungen) im Vergleich zu eYFP-Gruppen, was darauf hindeutet, dass sich die Leistung im Labyrinth aufgrund der Rekonsolidierung verbesserte, unabhängig davon, ob eine Erinnerungssitzung durchgeführt wurde.

Dies zeigte auch, dass die störende Wirkung unserer Manipulation spezifisch auf das Angstgedächtnis wirkte (Abb. 5i–p, mittlere Felder). Anschließend wurden Tagmäuse einem Vorhangsondentest unterzogen.

Wie erwartet zeigten alle Mäuse im Vergleich zu den letzten drei Tagen des Trainings eine verminderte Leistung auf der Sonde, wobei die Leistung das Niveau erreichte, das sie beim ersten Start der Aufgabe hatte (Abb. 5i–p, Felder ganz rechts).

Die ursprüngliche Angsterinnerung neu schreiben

Als nächstes versuchten wir festzustellen, ob die Reduzierung der konditionierten Angst mit einer Änderung der Ensembledynamik des ursprünglichen Angstengramms einherging. Um zu beurteilen, ob unsere Manipulation das ursprüngliche Angstgedächtnis verändert hatte, kombinierten wir zwei virusbasierte Systeme (Abb. 6a).

Allen Mäusen wurde c-Fos-tTA-TRE-mCherry injiziert, um dDG-Zellen zu markieren, die an der Kodierung der Angstkonditionierungsepoche beteiligt sind. Mäusen wurde außerdem entweder unverdünntes AAV5-CaMKIIa-hChR2-H134R-eYFP oder unverdünntes AAV5-CaMKIIa-eYFP injiziert, um einen konkurrierenden Satz von dDG-Neuronen zu markieren. Die Mäuse durchliefen dann das gleiche Versuchsprotokoll wie zuvor, wobei sie FC waren und das Einfrieren nach dem Schock demonstrierten (Abb. 6b und ergänzende Abb. 1h).

Während des Rückrufs führte die optische Stimulation bei ChR2-Mäusen im Vergleich zu eYFP-Kontrollen in Echtzeit zu einem Rückgang des Gefrierens (Abb. 6c), und diese Unterschiede blieben beim Aussterben bestehen (Abb. 6d), einschließlich der ersten 3 Minuten von EXT1 und der letzten 3 Minuten von EXT2 (Ergänzende Abbildung 1h). Während des unmittelbaren Schocks wurden keine Gruppenunterschiede beobachtet (Abb. 6e). Während der Wiedereingliederung zeigten ChR2-Mäuse weiterhin eine verminderte Erstarrung (Abb. 6f, g).

Um festzustellen, ob diese Mäuse im Vergleich zu den eYFP-Kontrollen von der ursprünglichen Angstkonditionierungsphase bis zum Wiederherstellungstest weniger überlappende Neuronen aufwiesen, wurden die Mäuse 90 Minuten nach der Wiederherstellung perfundiert und die c-Fos-Spiegel wurden quantifiziert. Für jedes Experiment wurden repräsentative Bilder von jeder neuronalen Markierungsstrategie aufgenommen ( Abb. 7a–d und ergänzende Abb. 5a–e) und zur Bestimmung der Zellzahl verwendet.

Wir haben zunächst die Gesamtzahl der DAPI-markierten Zellen für jede Gruppe berechnet (Abb. 7e, f). Bei Experimenten, bei denen eine Verhaltensepoche mit einem c-Fos-Promotor markiert wurde (Abb. 1–3, 6), wurde die Größe des Engramms als Prozentsatz der DAPI-markierten Neuronen bestimmt (Abb. 7g, eYFP; Abb. 7h, Cherry). .

Unabhängig von der Wertigkeit bestanden markierte Zellen, die mit einer bestimmten Verhaltenserfahrung, einschließlich einer häuslichen Käfigerfahrung38, verbunden waren, aus etwa 8 % der DAPI-markierten Neuronen in dDG (M=8.015, SD=0.572). Der Prozentsatz der als c-Fos+ gekennzeichneten Zellen, die den Satz von Zellen darstellen, die während des Wiederherstellungstests aktiv waren (Abb. 7g, i, RFP; Abb. 7h, j, RFP und BFP), betrug ungefähr 1,5 % (M=1 .438, SD=0.21).

In der ersten Reihe von Experimenten wurde der Prozentsatz der Überlappung (gelb) (Abb. 7g, k) zwischen dem markierten Engramm, das zur Störung des Angstgedächtnisses während des Rückrufs verwendet wurde (eYFP) (Abb. 7g) und dem Engramm bei der Wiederherstellung (RFP) (Abb .7g, i) kann als Maß dafür interpretiert werden, ob unsere auf Rekonsolidierung basierende Manipulation zur Verschmelzung der beiden Erinnerungen führte.

Wir beobachteten einen größeren Prozentsatz der Überschneidungen bei negativen Erfahrungen im Vergleich zu neutralen Erfahrungen, was darauf hindeutet, dass die negativen Erfahrungen im Vergleich zu den neutralen Erfahrungen eine größere Ähnlichkeit mit der Angsterinnerung aufwiesen. Es wurden jedoch keine Unterschiede zwischen dem Prozentsatz der Überschneidungen bei negativen Erfahrungen im Vergleich zu positiven Erfahrungen oder positiven Erfahrungen beobachtet im Vergleich zu neutralen Erfahrungen.

Wir vermuten, dass der Grad der Überlappung zwischen negativen Erfahrungen und der Angsterinnerung die Reaktivierung dieser Engramme in den unverdünnten Gruppen im Vergleich zu den verdünnten Gruppen verhindern könnte, basierend einfach auf der Anzahl der markierten Zellen.

In den unverdünnten Gruppen markierten wir ungefähr 40 % (M=37.16, SD=5.5) der DAPI-markierten Neuronen und in den verdünnten Gruppen markierten wir ähnliche 8 % der Zellen (M {{ 7}}.57, SD=0.4) als unsere epochenassoziierten Engramme (Abb. 7h). Schließlich versuchten wir herauszufinden, ob sich das ursprüngliche Angstgedächtnis aufgrund der Verringerung der Angst von der Konditionierung zur Wiederherstellung veränderte, obwohl wir nicht voreingenommen waren, die während des Abrufs künstlich aktivierten Zellen zu integrieren.

Der Prozentsatz der Überlappungen (magenta) (Abb. 7h, l) zwischen diesen Sätzen von Neuronen, denen, die im ursprünglichen Angst-Engramm (mCherry) (Abb. 7h) und im Angst-Engramm bei der Wiedereinsetzung (BFP) (Abb. 7h, j) markiert sind, kann als Maß dafür interpretiert werden, ob unsere auf Rekonsolidierung basierende Intervention zu einer Veränderung des ursprünglichen Angstgedächtnisses führte.

Wir fanden deutlich weniger Überschneidungen im Angstgedächtnis zwischen Konditionierung und Wiederherstellung in der ChR2-Gruppe, was darauf hindeutet, dass wir das Angstgedächtnis zwar nicht mit den störenden Ensembles vermischten (Abb. 7m), unsere Manipulationen jedoch das ursprüngliche Angstgedächtnis veränderten (Abb. 7n). Wir glauben, dass dies dazu beitragen kann, die entsprechende Verringerung der Angst zu erklären.

Wir spekulieren, dass unsere auf Rekonsolidierung basierende Manipulation zu einer orthogonalen Trennung dieser Ensembles führte und diese Erinnerungen in unterschiedliche neuronale Populationen aufteilte (Abb. 7m, n).

Interessanterweise lag der Anteil der zufällig markierten/aktivierten (eYFP) Zellen, die auch Teil des ursprünglichen Angst-Engramms (mCherry) waren, über dem Zufall (gelb) und der Anteil der zufällig markierten/aktivierten (eYFP) Zellen, die auch Teil des Angst-Engramms waren bei der Wiedereinstellung (BFP) lag ebenfalls über dem Zufall (cyan), ebenso wie die Überlappung aller drei Zelltypen (weiß) in der eYFP-Gruppe (Abb. 7l); Es wurden jedoch keine Gruppenunterschiede festgestellt.

Zusammengenommen liefern diese Ergebnisse vorläufige Beweise für die potenzielle therapeutische Wirksamkeit einer künstlichen Modulation von Erinnerungen, um Angstreaktionen sowohl akut als auch dauerhaft zu unterdrücken, indem das ursprüngliche Angstgedächtnis während der Rekonsolidierungsphase verändert wird.

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