Reactivating Hippocampal-mediated Memories Thaum Reconsolidation Los cuam tshuam kev ntshai Part 2

Tom ntej no, peb tau soj ntsuam qhov cuam tshuam mus sij hawm ntev ntawm peb txoj kev tswj hwm. Wereplicated cov kev tshawb pom saum toj no nrog ib qho kev sim zoo sib xws.

Arguably, muaj kev sib txuas zoo ntawm cov teebmeem mus sij hawm ntev thiab nco. Ntawm qhov tod tes, cov teebmeem mus sij hawm ntev tuaj yeem muaj qhov cuam tshuam loj rau kev nco, thiab ntawm qhov tod tes, kev nco tuaj yeem cuam tshuam rau peb cov teebmeem mus ntev.

Ua ntej tshaj plaws, qhov cuam tshuam rau lub sijhawm ntev ntawm kev nco yog qhov tseem ceeb hauv ob yam: ib qho yog qhov cuam tshuam rau tib neeg lub cev lub cev, thiab lwm qhov yog cuam tshuam rau tib neeg lub siab lub ntsws.

Kev cuam tshuam ntev tuaj yeem cuam tshuam rau peb lub cev, xws li hauv thaj chaw xws li kev noj zaub mov, pw tsaug zog, thiab kev tawm dag zog. Yog tias peb nyob hauv ib puag ncig tsis zoo rau lub sijhawm ntev, xws li kev noj zaub mov tsis zoo, pw tsaug zog tsis zoo, tsis muaj kev tawm dag zog lub sijhawm ntev, thiab lwm yam, cov teebmeem ntev ntev no yuav ua rau qee qhov nco hauv peb lub cev, yog li cuam tshuam rau peb lub hlwb. kev ua si thiab kev nco.

Nyob rau tib lub sijhawm, kev cuam tshuam ntev kuj tseem cuam tshuam rau peb lub hlwb, xws li kev ntxhov siab ntau dhau, kev ntxhov siab, thiab kev ntxhov siab, uas yuav ua rau peb nco.

Qhov cuam tshuam ntev ntawm kev nco kuj tseem ceeb heev. Lub cim xeeb zoo tuaj yeem ua rau peb paub meej dua, muaj kev ywj pheej, thiab kev ntseeg siab, ua rau peb tswj hwm peb tus kheej ntau dua thiab muaj txiaj ntsig mus ntev. Nws tuaj yeem pab peb kho peb lub xeev zoo dua, yog li txo qis kev ntxhov siab, ntxhov siab, thiab lwm yam tsis zoo, txhim kho peb lub peev xwm tiv thaiv kev ntxhov siab, thiab txhim kho peb lub peev xwm hloov kho.

Yog li ntawd, peb yuav tsum ua tib zoo saib xyuas qhov cuam tshuam ntawm kev cuam tshuam mus sij hawm ntev rau peb hauv peb lub neej niaj hnub, ua tib zoo saib xyuas kev noj qab haus huv thiab lub siab lub ntsws zoo, thiab ua kom muaj kev noj qab nyob zoo thiab kev hloov pauv tau zoo, muab kev ua si tag nrho rau peb lub cim xeeb thiab tiv thaiv zoo dua. Cov teebmeem mus sij hawm ntev, Tau txais kev loj hlob ntawm nws tus kheej. Nws tuaj yeem pom tau tias peb yuav tsum txhim kho kev nco, thiab Cistanche deserticola tuaj yeem txhim kho kev nco, vim Cistanche deserticola tseem tuaj yeem tswj hwm qhov sib npaug ntawm cov neurotransmitters, xws li nce qib ntawm acetylcholine thiab kev loj hlob. Cov khoom no tseem ceeb heev rau kev nco thiab kev kawm. Tsis tas li ntawd, Cistanche deserticola tseem tuaj yeem txhim kho cov ntshav khiav thiab txhawb nqa cov pa oxygen, uas tuaj yeem ua kom lub hlwb tau txais cov as-ham txaus thiab lub zog, yog li txhim kho lub hlwb tseem ceeb thiab kev ua siab ntev.

Nyem paub txoj hauv kev los txhim kho lub hlwb

Txawm li cas los xij, es tsis txhob muab cov nas rov ua dua tom qab immediateshock, peb tso cov nas uas tsis muaj kev cuam tshuam rau hauv lawv lub tsev tawb rau 2 lub lis piam tom qab extinction thiab muab lawv ib qho kev sim rau qhov kev ntshai rov qab los (Fig. 1n).

Nees nkaum plaub teev tom qab kev ntshai-txheej xwm (Fig.1o), thaum lub sij hawm rov qab, ob qho tib si zoo thiab nruab nrab-ChR2 pawg froze tsawg dua nyob rau hauv ib nrab ntawm qhov kev sib tham piv rau eYFP tswj (Fig. 1p). Peb pom tsis muaj pawg sib txawv thaum lub sij hawm ploj mus (Daim duab 1q thiab ntxiv daim duab 1c).

Raws li cov txiaj ntsig tau pom thaum rov qab los, qhov kev rov ua dua tshiab tau qhia tias ob qho tib si zoo thiab nruab nrab-ChR2 nas khov qis dua piv rau eYFP tswj thiab piv rau pawg tsis zoo-Chr2 qhia tias peb qhov kev tswj hwm ua rau muaj kev cuam tshuam txog kev ntshai kev nco txog cov txheej txheem tshwm sim ob lub lis piam tom qab kev ploj tuag (Fig. 1r, ib).

Qhov tseem ceeb, peb tau pom qhov txo qis hauv kev khov kho tom qab tagging thiab txhawb lub cim xeeb zoo, tsis tuaj yeem raug ntaus nqi rau kev txhaj tshuaj tiv thaiv kab mob lossis lub teeb stimulation ib leeg. Tshwj xeeb, peb pom tias qhov rov ua haujlwm ntawm lub cim xeeb zoo (poj niam raug) (Ntxiv Fig. 3a), tom qab nas tau FC los ua kom pom kev nce ntxiv tom qab khov (Ntxiv Fig. 3b, c), ua rau qis qis qis dua cov nas ChR2 uas tau txais laser stimulation. .

Qhov no yog qhov sib piv rau ChR2 nas uas tsis tau txais kev txhawb nqa, eYFP nas uas tau txais kev txhawb nqa, thiab tsis muaj kab mob / tsis muaj laser pawg. Qhov no muaj tseeb thaum lub sij hawm rov qab los (Ntxiv Fig. 3d), thawj hnub ntawm kev ploj tuag, thiab thaum thawj 3 min ntawm kev ploj tuag (Cov duab ntxiv 3e, f). Raws li qhov xav tau, peb pom tsis muaj qhov sib txawv ntawm pab pawg thaum muaj kev poob siab tam sim ntawd (Cov Lus Qhia Ntxiv 3g) tab sis pom qhov txo qis hauv kev khov hauv ChR2-Laser On pab pawg piv rau lwm pab pawg ntawm kev rov ua dua (Cov duab ntxiv 3h, I).

Ntxiv mus, cov nyhuv no tsuas yog tam sim no thaum nas tau txais cov khoom tsim rov ua dua tshiab ntawm lub cim cim cim npe hauv FC cov ntsiab lus (Cov Lus Ntxiv 4a). Tom ntej no, peb tagged ib tug positivememory (pom poj niam raug) thiab ces FC nas uas qhia postshock freezing (Ntxiv daim duab 4b).

Thaum lub cim xeeb no tau rov ua haujlwm hauv cov ntsiab lus tshiab thiab cov nas tau rov qab los rau hauv cov ntsiab lus txias 24 teev tom qab, khov tsis txo qis hauv ChR2group thaum lub sijhawm rov qab los (Ntxiv Fig. 4c).

Kev khov tseem zoo ib yam li eYFP tswj thoob plaws hauv kev ploj mus thiab rov ua dua tshiab (Cov duab ntxiv 4d, e). Cov kev tshawb pom no muab pov thawj tias peb qhov kev tswj hwm tau tshwm sim los ntawm kev sib koom ua ke, raws li nws yog qhov tshwj xeeb rau thaum cov miceexperience natural recall of the fear memory, uas nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, yog prompted los ntawm raug rau lub conditioning ntsiab lus.

Valence teeb meem: Artificial reactivation ntawm nruab nrab hauv tsev cageexperience thaum lub sij hawm reconsolidation tsis txaus los cuam tshuam kev ntshai nco

Cov txiaj ntsig saum toj no qhia tau hais tias hippocampal cuam tshuam los ntawm kev rov ua haujlwm ntawm qhov zoo lossis nruab nrab engrams yog qhov ua tau zoo dua txo qis kev ntshai dua li kev cuam tshuam nrog kev tsis zoo.

Txhawm rau ntsuas qhov tseem ceeb ntawm valence, ua ntej, peb tau sim yog tias qhov kev paub tshiab huv lub tawb yog qhov tseeb "nruab nrab", es tsis yog qhov zoo lossis tsis zoo muab qhov kev xav tshiab tuaj yeem koom nrog txoj hauv kev nyuaj thiab kev zam dopaminergic txoj hauv kev cuam tshuam txog kev zoo siab, nqi zog, thiab neophobia48. -52. Yog li ntawd, rau qhov nruab nrab ntawm qhov kev sim tom ntej, peb siv lub tsev cage38 kev ua haujlwm, qhov twg nas tau tso tseg tsis muaj kev cuam tshuam.

Qhov thib ob, peb nug seb qhov kev paub zoo uas tsis muaj kev cuam tshuam rau poj niam puas txaus los txo kev ntshai. Yog li ntawd, peb siv acutecocaine exposure53 raws li peb qhov kev paub zoo tom ntej. Thaum kawg, qaug zog yog tias qhov tsis muaj peev xwm txo qhov khov los ntawm kev ua kom lub cev tsis zoo thaum lub sij hawm ntshai kev nco qab yog qhov tshwm sim ntawm cov kev nco overlapping.

Txhawm rau kuaj qhov no, peb tagged dDG hlwb ua haujlwm thaum nas yogFC nyob rau hauv cov ntsiab lus C raws li peb qhov kev tsis zoo tom ntej no raws li qhov kev cuam tshuam no yuav ua raws li kev xav tau tsim los ntawm qee cov tib lub hlwb asthe ntshai nco tau txais hauv cov ntsiab lus A vim yog generalization.Los teb cov lus nug no, peb rov qhib ib lub qhov rais tagging DOX thiab sau lub cim xeeb zoo, nruab nrab, lossis tsis zoo hauv thedDG (Fig. 2a).

Cov nas uas tau muab rau cov pab pawg tsis zoo yog thawj zaug FC nyob rau hauv cov ntsiab lus C qhia qhov tseem ceeb tom qab kev poob siab (Daim duab 2b). Hnub nram qab no lawv yog FC ib yam li yav dhau los hauv cov ntsiab lus A. Mice FC hnub dhau los pom tias khov dua li lwm pab pawg ua ntej thiab postshock (Fig. 2c). Thaum lub sijhawm rov qab los, cov nas tsis zoo ChR2 txuas ntxiv nthuav tawm qhov khov dua piv rau lwm pawg ChR2 (Daim duab 2d), uas tau pom thoob plaws hauv kev sib tham.

Txawm li cas los xij, tsis muaj lub sijhawm tiag tiag ntawm kev khov hauv ib qho ntawm ChR2-pab pawg, piv rau eYFPcounterparts hauv ib feem ntawm qhov kev rov qab los (Daim duab 2d). Tsis muaj pab pawg sib txawv thaum lub sij hawm ploj mus (Fig. 2e thiab SupplementaryFig 1d) los yog poob siab tam sim ntawd (Fig. 2f).

Optical stimulation ntawm homecage nco tsis txaus los sib tw nrog kev ntshai nco tau tias thaum lub sijhawm rov ua haujlwm, peb pom tias tsuas yog qhov zoo-ChR2mice pom tias tsis khov qis dua piv rau eYFP tswj thiab pawg tsis zoo (Fig. 2g). Negative-ChR2 nas pom tau tias muaj kev sib npaug ntawm kev tswj kom khov (Daim duab 2g, h).

Cov txiaj ntsig no tau lees paub peb qhov kev tshawb pom yav dhau los uas qhia tias qhov kev txhawb nqa kho qhov muag ntawm kev sib tw lub cim xeeb zoo, tab sis tsis yog lub cim xeeb nruab nrab lossis tsis zoo, yog txaus los cuam tshuam kev sib koom ua ke ntawm kev ntshai.

Qhov txo qis hauv khov pom tsis yog vim nce inlocomotion

Nyob rau hauv ib pawg ntawm nas, dDG hlwb koom nrog hauv encoding ib qho acutecocaine raug raug tagged tawm DOX (Fig. 2i). Hnub tom qab, txhawm rau txheeb xyuas seb qhov ua kom muaj yeeb yaj kiab yuav ua rau muaj kev ua haujlwm siab locomotor, peb tau sim cov nas hauv qhov qhib qhov chaw uas peb rov ua kom cov yeeb yaj kiab hauv 5 feeb kawg ntawm 10 min xeem.

Peb pom tsis muaj pab pawg sib txawv ntawm tag nrho cov kab hla kev (Fig. 2j), kev deb mus los (Fig. 2k), los yog ceev (Fig. 2l) tawm tswv yim txo nyob rau hauv freezingobserved nyob rau hauv qhov kev sim yav dhau los tsis yog vim muaj zog locomotion.

Tsis tas li ntawd, lub sij hawm siv nyob rau hauv cheeb tsam nruab nrab tau qhia qhov sib txawv ntawm pawg (Fig. 2m) qhia tias kev ua kom muaj zog ntawm acocaine-related nco tsis yog anxiogenic lossis anxiolytic.

Cov nas yuav ua cov lus teb ua haujlwm rau cov khoom tsim rov ua haujlwm ntawm lub cim xeeb zoo

Thaum lub hippocampus cuam tshuam rau kev ua cov kev paub zoo, nws xav tias yuav ua li ntawd hauv kev hais kwv txhiaj nrog ntau thaj chaw koom nrog inneuromodulation, suav nrog thaj chaw ventral tegmental (VTA).

Lub VTAis yog ib qho tseem ceeb ntawm lub hlwb cov nqi zog, thiab cov xeev tsis zoo (xws li, kev ntxhov siab) yog kho los ntawm VTA dysregulation. Nws yog qhov zoo tsim tias intracranial self-stimulation (ICSS) ntawm VTA yog qhov muaj txiaj ntsig zoo rau tus neeg ua haujlwm tus cwj pwm, qhov twg cov nas tswj kev xa hluav taws xob ua rau ua rau dopamine tso tawm 54,55.

Cov txheej txheem no tau raug hloov kho yav dhau los 56-61 los koom nrog hauv vivoptogenetic stimulation ntawm dopaminergic neurons hauv VTA. Txhawm rau kom tagand rov ua haujlwm dDG hlwb ua haujlwm thaum lub sijhawm kev paub zoo no, peb xaiv tau qhia ChR2 hauv dopaminergic VTA hlwb siv cov transgenicmice uas qhia Cre nyob rau hauv kev tswj ntawm dopamine transporter (DAT).

Peb txhaj peb cov kab mob kab mob AAV5-Ef1a-DIO-(hChR2-E123A)-eYFP thiab cog cov fiber ntau optic unilaterally rau hauv VTA. Peb kuj tau txhaj c-Fos-tTA-TRE-(ChR2)-eYFP thiab implanted optic fibers ob sab tsom rau dDG (Fig. 3a). Cov nas tau pib nyob rau hauv chav ua haujlwm thiab muab kev nkag mus rau lub log uas tsis muaj qhov tshwm sim, uas yog qhov ntsuas hauv qab.

Hnub tom qab, cov nas tau muab tso rov qab rau hauv lub thawv ua haujlwm, thiab ob lub qhov ntswg qhov ntswg tau qhia, ib qho nquag thiab ib qho tsis ua haujlwm. Lub qhov ntswg pokes rau hauv qhov chaw nres nkoj nquag tsim tawm optogenetic VTA stimulation, thaum lub qhov ntswg pokes rau hauv qhov tsis muaj zog portproduced tsis muaj stimulation thiab ua hauj lwm raws li kev ntxub ntxaug. Micewere tau muab peb qhov kev cob qhia ICSS thiab tom qab ntawd tshem tawm DOX.

Lawv raug coj rov qab rau qhov kev cob qhia thib plaub, uas dDG hlwb teb rau VTA tus kheej txhawb nqa tau tagged. Hnub tom qab, kev nkag mus rau lub qhov ntswg qhov chaw nres nkoj tau txwv, thiab lub log spin tsim optical dDG stimulation kom rov ua dua VTA tus kheej stimulation engram.Qhov no tau ua los ntsuas seb cov nas puas yuav ua haujlwm rau qhov zoo (VTA-ChR2, dDG-ChR2) los yog nruab nrab (VTA-eYFP, dDG-ChR2) kev paub piv rau dDG-eYFP tswj (Fig. 3a).

Inmice txhaj nrog ChR2 hauv VTA, qhov ntswg pokes rau hauv qhov chaw nres nkoj nquag muaj ntau dua li qhov chaw nres nkoj tsis muaj zog, thiab lawv tau nce ntau zaus ua rau pom cov nas muaj peev xwm cais tawm ntawm cov chaw nres nkoj thiab tus kheej xa khoom kho qhov muag rau nqi zog (Fig. 3b–e). Sib piv cov log hauv paus ntsuas rau kev cob qhia thiab kev sim, nas txhaj nrog ChR2 hauv VTA thiab dDG, ua tiav ntau lub log tsheb, uas tau khaws cia rau hauv lub sijhawm ntev thiab nyob deb (Daim duab 3f–h) thiab ua rau muaj kev txhawb nqa ntau dua (Fig. 3i) piv rau tag nrho lwm pab pawg.

Qhov kev tshawb pom no qhia tau hais tias cov nas yuav ua cov lus teb ua haujlwm los tswj cov khoom tsim rov ua haujlwm ntawm qhov kev nco zoo, tshwj xeeb yog lub cim xeeb ntawm VTA tus kheej stimulation. Cov nas tsis tau qhia txog tus cwj pwm no rau lub cim xeeb ntawm kev ua haujlwm ntawm lub npov raug thaum tsis muaj VTA stimulation. Tom qab qhov kev sim no, cov nas tau ua raws li qhov kev sim ua ntej raws li qhov ua ntej lawv nyob FC nyob rau hauv cov ntsiab lus A qhov chaw uas lawv tau pom kev poob siab tom qab khov (Fig. 3j thiab Ntxiv Fig. 1e) thiab tom qab ntawd muab qhov kev ntshai nco nco txog kev sim.

Reactivatingthe VTA self-stimulation engram (VCDC) thaum lub sij hawm rov qab txo qis khov thoob plaws qhov kev sib kho (Fig. 3k). Cov theem tseem nyob qis thoob plaws ntiaj teb (Fig. 3l thiab Supplementary Fig. 1e), tam sim ntawd poob siab (Fig. 3m), thiab rov ua dua (Fig. 3n).

Interestingly, ntawm obdDG-eYFP pawg, cov pab pawg uas tau txais VTA stimulation ua ntej (VCDE) qhia tau hais tias muaj txiaj ntsig zoo ntawm qhov kev paub no nthuav tawm cov theem nruab nrab ntawm kev khov rau piv rau VCDC pawg thiab lwm pawg tswj hwm ntawm EXT1 (Fig. 3l), thiab los ntawm kev poob siab tam sim ntawd (Daim duab 3o). Ua ke, cov txiaj ntsig no qhia tau tias kev cuam tshuam los ntawm kev muaj txiaj ntsig zoo tuaj yeem tiv thaiv cov xeev tsis zoo.

Kev ua kom lub cim cim npe dDG neurons tseem txaus siab rau qhov rov ua kom muaj kev ntshai.

Tom ntej no, peb tau nug, yog tias cov khoom tsim rov ua haujlwm ntawm lub cim xeeb zoo, uas cuam tshuam nrog kev txhawb nqa ntawm cov txheej txheem me me ntawm cov neurons (<10%)38, can update a fear memory during reconsolidation, could we circumvent the positive-valence prerequisite to achieve a similar effect if we activate a larger population of neurons not necessarily tied to memory? 

Tsis zoo li cov kev sim ua ntej, qhov uas peb siv cFos-inducible tagging lub tswv yim los sau cov hlwb koom nrog cov kev paub sib txawv, ntawm no, peb tau siv tus kab mob nrog cov neeg txhawb nqa (CaMKIIa) los randomly tag dDGneurons nrog ChR2 (Fig. 4a).

Cov nas tau txhaj nrog cov kab mob uas tsis muaj tshuaj tua kab mob los sau npe rau feem pua ​​​​lossis feem pua ​​​​ntawm dDG hlwb, feem. Cov nas ua rau pom kev poob siab tom qab ua rau FC (Fig. 4b thiab Ntxiv Fig. 1f).

Thaum rov nco qab hnub tom qab, thelabeled neurons tau optically stimulated. Thaum thawj ib nrab ntawm cov lus qhuab qhia no, peb pom lub sijhawm tiag tiag txo qis hauv kev khov hauv ob qho tib si undiluted thiabdiluted-ChR2 pawg tab sis los ntawm qhov thib ob ib nrab, tsuas yog cov pab pawg uas tsis muaj qhov tsis txaus ntseeg tias tsis khov (Fig. 4c).

Pab pawg undiluted-ChR2 txuas ntxiv ua kom tsis muaj dej khov nyob rau hauv kev ploj tuag (EXT1 & EXT2) (Fig. 4d) thiab ob qho tib si undiluted thiab diluted ChR2 pawg froze tsawg dua eYFPgroups thaum thawj 3 min ntawm EXT1 (Ntxiv daim duab 1f).

Raws li xav tau, tsis muaj qhov sib txawv ntawm pawg thaum muaj kev poob siab tam sim ntawd (Daim duab 4e). Thaum rov ua dua, peb tau pom qhov txo qis qis hauv ob qho tib si thiab diluted-ChR2 pawg piv rau eYFP tswj (Daim duab 4f) thiab piv rau kev poob siab tam sim ntawd (Daim duab 4g).

Peb cov teebmeem tshwm sim ntau dua nyob rau hauv pab pawg tsis muaj tshuaj lom, tawm tswv yim txog kev sib koom ua ke-raws li cov txheej txheem tuaj yeem koom nrog los ntawm kev ua kom cov pawg uas tsis txuas nrog ib qho engram ntawm ib qho valence yog tias muaj cov hlwb txaus. Qhov kev hloov pauv kev nco no yuav zoo ib yam li cov txheej txheem txhawb nqa tam sim no tau pom zoo siv rau tib neeg62,63.

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