Šaltas šokas sutrikdo masinės treniruotės sukeltą atmintį Drosofiloje

Santrauka:

Atminties konsolidavimas yra nuo laiko priklausomas procesas, vykstantis valandas, dienas ar ilgiau įvairiose rūšyse ir reikalaujantis baltymų sintezės. Akivaizdi išimtis yra Drosophila atminties tipas, kurį sukelia vienas uoslės kondicionavimo epizodas, kuris neva greitai konsoliduojasi, todėl praėjus kelioms valandoms po treniruotės jis tampa atsparus šaltos anestezijos sutrikimams. Ši anestezijai atspari atmintis (ARM) nepriklauso nuo baltymų sintezės. Nuo baltymų sintezės nepriklausoma atmintis Drosophiloje taip pat gali būti iššaukta dėl kelių masinių uoslės kondicionavimo ciklų, ir tai paskatino vyraujančią nuomonę, kad abu šie operaciškai skirtingi treniruočių režimai duoda ARM. Svarbu tai, kad parodome, kad, skirtingai nei bona fide ARM, masinio kondicionavimo sukelta atmintis išlieka jautri amnestiniam gydymui praėjus dviem valandoms po treniruotės, todėl tai nėra ARM. Todėl Drosophila yra du nuo baltymų sintezės nepriklausomi atminties tipai.

Atmintis reiškia žmogaus smegenų gebėjimą priimti, apdoroti, saugoti, atgaminti ir naudoti išorinę informaciją fiziniais ir psichologiniais aspektais. Atminties konsolidavimas reiškia naujos informacijos stiprinimo ir stabilizavimo procesą naudojant įvairius metodus ir būdus, kad būtų lengviau ją įsiminti ir išgauti. Tarp atminties konsolidavimo ir atminties yra neatsiejamas ryšys.

Pirma, atminties konsolidavimas gali pagerinti atmintį. Žmogaus smegenų atminties procesas yra sudėtingas nervinės veiklos procesas, dėl kurio reikia stiprinti ir stabilizuoti ryšį tarp neuronų, kad būtų galima patikimai įrašyti informaciją. Todėl taikant skirtingus atminties konsolidavimo metodus ir būdus galima padėti sustiprinti šį ryšį tarp neuronų ir taip pagerinti atmintį.

Antra, atminties konsolidavimas gali išgelbėti „užmiršimą“. Kasdieniame gyvenime žmonės dažnai pamiršta dėl tam tikrų priežasčių, pavyzdžiui, ilgai neperžiūrėdami, atminties perkrovos ir pan. Tvirtinant atmintį, tokio pamiršimo galima veiksmingai išvengti, padedant žmonėms geriau įsiminti informaciją ir išlaikyti ilgalaikę atmintį.

Be to, atminties konsolidavimas taip pat gali skatinti mokymąsi. Mokymosi procese dažnai reikia įsiminti daug informacijos, o sutvirtinus atmintį informacija gali giliau įsišaknyti žmonių širdyse, suvokti šuolio ryšį tarp žinių taškų ir taip pagerinti bendrą mokymosi efektyvumą.

Apibendrinant galima pasakyti, kad yra glaudus ryšys tarp atminties konsolidavimo ir atminties, kuri yra vienas iš svarbių būdų žmonėms pagerinti atmintį, sustiprinti mokymosi efektą ir išvengti pamiršimo. Todėl turėtume atkreipti dėmesį į įvairių atminties konsolidavimo metodų ir įgūdžių panaudojimą, nuolat konsoliduoti atmintį, gerinti atmintį. Taigi jūs turite pagerinti savo atmintį, o cistanche gali žymiai pagerinti jūsų atmintį, nes mėsos pasta yra tradicinė kinų medicina ir turi daug unikalių savybių, iš kurių viena yra pagerinti atmintį. Maltos mėsos naudą lemia daugybė joje esančių veikliųjų medžiagų, įskaitant rūgštis, polisacharidus, flavonoidus ir kt., kurie įvairiais būdais gali skatinti smegenų sveikatą.

Spustelėkite Žinoti, kad pagerintumėte trumpalaikę atmintį

Raktiniai žodžiai:

Atmintis; anestezijai atspari atmintis; uoslės kondicionavimas; masinis kondicionavimas; Drosophila.

1. Įvadas

Visų tirtų gyvūnų nekonsoliduoti prisiminimai yra labilūs ir sutrikdomi dėl amnestinių medžiagų [1,2]. Drosofiloje trumpas šalčio šokas iškart po neigiamai sustiprinto uoslės kondicionavimo sukelia visišką asociacijos atminties praradimą. Tačiau, jei jis pristatomas praėjus kelioms valandoms po treniruotės, jis neveikia visiškai, o likutinė atmintis vadinama anestezijai atsparia atmintimi (ARM), nes ji išlieka esant anestezijai, imobilizuojančiam šalčiui [3] ir nepriklauso nuo baltymų sintezės [2] ,4]. Atrodo, kad ARM konsoliduojasi gana greitai, nes yra iš dalies labilus praėjus kelioms minutėms po kondicionavimo [5] ir stabilus praėjus 2 valandoms po treniruotės [3, 6]. Nuo baltymų sintezės nepriklausoma atmintis taip pat atsiranda po kelių iš eilės (masinio kondicionavimo-MC) neigiamai sustiprinto uoslės kondicionavimo [3]. Nors šalčio šoko gydymas po vieno kondicionavimo etapo paprastai naudojamas 3-h atminčiai tirti, o MC protokolas naudojamas 24-h atminčiai įvertinti, numanoma baltymų sintezės nepriklausomybė lėmė šiuos du atminties tipus. vadinamas ARM.

Nepaisant įrodymų, kad abu šie operaciniu ir laiko atžvilgiu skirtingi atminties tipai veikia bendrais ar panašiais mechanizmais [4, 7, 8], neaišku, ar jie atspindi tą patį pažinimo rezultatą, tirtą skirtingais laiko momentais, ar yra skirtingi atminties tipai.

Nors šaltojo šoko ir penkių ar dešimties raundų MC protokolai yra plačiai naudojami sprendžiant klausimus, susijusius su ARM [3, 4, 7], duomenys, gauti naudojant vieną mokymo metodą, paprastai nėra kryžminami su kitu. Norėdami išsiaiškinti, ar atmintis su tomis pačiomis savybėmis formuojasi taikant abu metodus, iškėlėme hipotezę, kad jei ARM yra lygiavertis arba toks pat, kaip MC davė 24-h atmintį, šalčio šokas, atliktas praėjus 2 valandoms po treniruotės, turėtų turėti panašų poveikį. ant abiejų. Tačiau ši sąvoka nebūtų palaikoma, jei šis amnestinis gydymas pablogins 24-h MC atmintį. Šiuo tikslu mes kondicionavome laukinio tipo Drosophila, kad baisus kvapas būtų susietas su elektriniu pėdos šoku, treniruodamiesi su penkiais MC raundais. Mes juos patyrėme vieną šalčio šoką prieš bandymą arba 2 valandas po treniruotės. Naudojome penkių raundų MC [4], nes mūsų rankose jis suteikia didesnę skiriamąją gebą nei intensyvesni protokolai, galintys duoti „lubų“ efektus. Pranešame, kad praėjus 2 valandoms po treniruotės, penkių raundų MC sukuria šalto šoko jautrią atmintį ir ARM.

2. Rezultatai
Kondicionavimas buvo atliktas naudojant klasikinę aversinio kondicionavimo paradigmą, kuri suporuoja aversinį kvapą (sąlyginis stimulas-CS+) su elektriniais pėdų smūgiais (nesąlyginis stimulas-US), o antrasis toks pat aversinis kvapas, aiškiai nesusietas su pėdos šoku (CS−). valdiklis [9]. Atmintyje iškart po vieno kondicionavimo raundo yra ARM komponentas [5,10]. Tačiau apibūdinantis trumpas šalčio šokas, paprastai naudojamas atskleisti nestabilų ARM atminties komponentą praėjus 3 valandoms po vieno kondicionavimo ciklo [3, 11], mūsų žiniomis, nebuvo pritaikytas po penkių MC raundų. Šalčio šokas iškart po vieno treniruotės visiškai sutrikdo atmintį [11]. Tačiau šis tiesioginis poveikis negali būti įvertintas mūsų eksperimentuose, nes laikas, kurio reikia penkiems treniruočių raundams, neišvengiamai priveda prie bandymo dvidešimt minučių po pirmos pėdos šoko ir kvapo ryšio. Todėl visuose mūsų eksperimentuose šaltasis šokas pateikiamas nurodytu laiku po paskutinio treniruočių rato.

Kaip parodyta 1A paveiksle, 8-min atmintis po penkių MC raundų taip pat yra labai nestabili ir sutrikdyta dėl trumpo šalčio šoko. Netikėtai 2-min šalčio šokas praėjus 2 valandoms po penkių MC raundų žymiai sumažino 3-h atmintį (1B pav.). Šis poveikis nėra būdingas w 1118 padermei, nes identiškas atminties sumažėjimas buvo atskleistas Canton S muselėms (1B pav.). Todėl penkių MC raundų sukelta atmintis neduoda tik ARM, o veikiau tiek šalto smūgio, tiek šalto smūgio nejautrius atminties komponentus. Iš to išplaukia, kad konsoliduota atmintis po MC nėra tokia pati, kaip po vieno treniruotės. Nenuostabu, kad atsižvelgiant į baltymų sintezei jautrios ilgalaikės atminties (LTM) [3] kinetiką, penkis atskiro kondicionavimo raundus, paradigmą, kai treniruočių raundai yra nutolę penkiolika minučių, todėl susidaro LTM [2,3, 6], taip pat davė konsoliduotą ir labilią atminties komponentą praėjus 3 valandoms po treniruotės (1C pav.). Tai rodo, kad tiek masinio, tiek tarpinio kondicionavimo sukeltos atminties yra sudarytos iš labilių komponentų net praėjus 3 valandoms po treniruotės. Likutinė atmintis išliekanti amnestinė terapija po tam tikros treniruotės greičiausiai yra ARM, kaip buvo pasiūlyta anksčiau [3].

Ar konsoliduoti prisiminimai praėjus 2 valandoms po kondicionavimo po vieno ar penkių MC raundų yra lygiaverčiai arba proporcingi treniruotės intensyvumui? Norėdami tiesiogiai palyginti atminties lygius, muses treniravome su vienu raundu arba penkiais MC raundais ir po 2 valandų gavome šalčio šoką. Penkių negydytų MC dresuotų gyvūnų 3-h atmintis reikšmingai skyrėsi nuo vienu ratu dresuotų musių (1D pav.), o tai rodo, kad intensyvus MC mokymas užtikrina tvirtesnę trijų valandų atmintį. Tačiau šalčiui atsparūs prisiminimai reikšmingai nesiskyrė, o tai rodo, kad konsoliduotam ARM komponentui treniruočių intensyvumas neturi įtakos. Pirmiau minėti stebėjimai taip pat buvo akivaizdūs, kai buvo apskaičiuota santykinė nekonsoliduota atmintis po šalto šoko, kuri parodė, kad nors statistiškai reikšmingo skirtumo tarp dviejų paradigmų nėra, vidutinė absoliuti atminties sumažėjimo vertė yra didesnė už tą, kurią gauna penkios apvalus MC (1E pav.). Tai greičiausiai atspindi padidintą labilią atmintį, kurią suteikia MC.

Iškėlėme hipotezę, kad šalčiui jautrus komponentas po MC gali atspindėti atminties konsolidavimą su lėta kinetika. Taigi, likus 1 valandai iki 24-h atminties įvertinimo po MC, buvo atliktas šalčio šokas, siekiant ištirti atminties stabilumą šiuo metu. Šis prieš išbandytas šalčio šokas neturėjo įtakos atminčiai, nes našumas nesiskyrė nuo panašiai dresuotų musių, kurioms nebuvo taikomas amnestinis gydymas (2A pav.). Šis rezultatas rodo, kad MC sukelta atmintis buvo konsoliduota praėjus 23 valandoms po treniruotės ir patvirtina, kad šalčio šoko gydymas paprastai neturi įtakos prisiminimui. Priešingai, šalčio šokas, atliktas praėjus 2 valandoms po penkių raundų MC, žymiai sumažino 24-h atmintį, palyginti su nešalčio šoko paveiktų musių ar gyvūnų, kuriems buvo atliktas amnestinis gydymas likus 1 valandai iki tyrimo (2B pav.) . Todėl atmintyje, kurią sukelia penkių raundų MC, yra reikšmingas labilus komponentas praėjus 2 valandoms po treniruotės, kuris užblokuotas atsispindi pažeistoje 24-h uoslės asociacinėje atmintyje. Visi šie rezultatai aiškiai rodo, kad penkių raundų MC suteikia atminties tipą, kuris konsoliduojasi lėtai ir yra labilus po 3 valandų, o ARM nėra [3].

3. Diskusija

Masinis kondicionavimas (MC) atliekant neigiamai sustiprintą uoslės kondicionavimo užduotį sukuria nuo vertimo nepriklausomą 24-h atmintį. Nuo 1995 m., kai pirmą kartą buvo pranešta apie protokolą, buvo daroma prielaida, kad masinė kondicionavimo atmintis prilygsta 3- h atminčiai, atsirandančiai vienu kondicionavimo raundu ir paaiškėjo, kad ji yra atspari šalčiui praėjus 2 valandoms po treniruotės. . 3-h ARM ir MC sukelta 24-h atmintis nepriklauso nuo baltymų sintezės [2,3] ir, kaip pranešama, dalyvauja standartiniuose molekuliniuose komponentuose [3,4,12]. Tačiau, skirtingai nei ARM, penkių raundų MC sukelta atmintis nėra atspari amnestiniam gydymui praėjus 2 valandoms po treniruotės (1E pav.). Be to, amnestinis gydymas praėjus 2 valandoms po treniruotės beveik panaikina 24-h įvykio atmintį, dar labiau patvirtindamas mintį, kad, skirtingai nei ARM, ši MC sukelta atmintis tuo metu nėra konsoliduota.

Todėl MC sukelia atskirą lėto konsolidavimo atmintį, kuri išlieka jautri amnestiniam šalčio šokui praėjus dviem valandoms po kondicionavimo, skirtingai nei amnestinei atspari atmintis, atsirandanti praėjus dviem valandoms po vieno kondicionavimo ciklo. Todėl mes teigiame, kad šie du prisiminimai yra skirtingi ir kad penkių raundų MC tariamai nesuteikia tik ARM, bet ir labilią atmintį. Siūlome terminą nuo baltymų sintezės nepriklausoma atmintis (PSIM), skirtą labiliajai atminčiai, kurią sukelia MC protokolai, ir ARM, skirtą šalčiui atspariai 3-h atminčiai po vieno treniruotės, kad galėtume juos atskirti. Čia pateikti kolektyviniai įrodymai tvirtai rodo, kad vienas treniruočių raundas, sukeltas ARM, nėra lygiavertis atminčiai, gautai per penkis raundus ir greičiausiai dešimt MC raundų, kurie duoda ARM ir PSIM; todėl terminai neturėtų būti vartojami pakaitomis

Nors buvo pranešta, kad keli genai ir molekuliniai keliai veikia ARM, įrodymų, patvirtinančių jų dalyvavimą, daugiausia gaunama iš vieno iš dviejų tyrimų: 3-h atmintis po šaltojo šoko (ARM) arba po MC, ir tik nedaugelis ištirtų. abiejuose tyrimuose [4,7,13] atskleidė panašius defektus. Tačiau šiems ir kitiems, kurie buvo apibūdinti tik naudojant MC protokolus, šaltojo šoko poveikis po treniruotės praėjus 2 valandoms nebuvo įvertintas 24- val. atminčiai, todėl lieka atviras klausimas, ar nėra šių defektų. mutantai atsiranda dėl ARM arba PSIM komponento. Archetipiniai mutantai, tokie kaip ridikėliai su aiškiais ARM trūkumais [12,14], nebuvo pagrįsti mūsų žiniomis apie amnestinį gydymą po MC, todėl pranešta apie 24-h atminties trūkumą po 10-raundo MC [3] , taip pat gali būti PSIM trūkumas. Be to, būtų įdomu ištirti, ar PSIM yra paveikta, ar lygiagrečiai su labilia atmintimi, kuri yra pažeista mutantų, tokių kaip amnezija, atveju [15, 16]. Įprasti PSIM ir kitų labilių atminties tipų molekuliniai komponentai rodo, kad molekuliniai mechanizmai bent iš dalies persidengia, tačiau galbūt pakankamai skirtingi, kad atskirtų du procesus, šiuo metu tiriama hipotezė.

4. Medžiagos ir metodai

4.1. Drosophila kultūra ir padermės

Cantonized w 1118 ir Canton S laukinio tipo padermės buvo kultivuojamos kvietinių miltų ir cukraus maiste, kaip aprašyta anksčiau [4] ir auginami 12 valandų nakties/tamsos cikle, esant 25 ◦C temperatūrai ir 50 % drėgmei.

4.2. Elgesio eksperimentai

2–4-dienų senumo muselės buvo naudojamos visuose eksperimentuose, kurie buvo atlikti esant 25 ◦C temperatūrai ir 55–65 % drėgmei esant silpnai raudonai šviesai. Aversyvus uoslės kondicionavimas naudojo 90 voltų elektrinius pėdų smūgius kaip besąlyginius dirgiklius (JAV), suporuotus su vienu iš nemalonių kvapiųjų medžiagų: 5% benzaldehido (BNZ) arba 50% oktanolio (OCT), praskiesto izopropilo miristatu, kaip sąlyginius dirgiklius (CS). Vieną treniruočių ciklą sudarė 12 CS/US porų po 1,25 s su 4- s interstimuliniu intervalu, po kurio sekė 30 s ramybės, prieš pajuntant kitą kvapą be šoko. Bet kuris kvapas buvo suporuotas su šoku, o kitas tarnavo kaip kontrolė. Masinis kondicionavimas (MC) apėmė penkis iš eilės treniruočių ciklus su 30 s tarp ciklų. Treniruotės intervalais buvo identiškos, išskyrus intervalą tarp ciklų 15 min. Gydymas šaltu šoku buvo taikomas, kaip aprašyta anksčiau [4], praėjus 1 min., 2 arba 23 valandoms po paskutinio treniruočių rato, kaip nurodyta kiekviename eksperimente. Atminties testavimas apėmė abiejų kvapų pateikimą vienu metu 90 s, kaip aprašyta [4]. Norint apskaičiuoti ∆, skirtumą tarp labilių ir konsoliduotų prisiminimų, dvi gyvūnų grupės vienu metu buvo dresuojamos su 1 treniruotės turu, o pusė patyrė šalčio šoką, o kitos - ne. ∆ buvo apskaičiuotas kaip našumo skirtumas tarp vienu metu dresuotų negydytų ir šalto šoko patyrusių gyvūnų. Panašus metodas buvo naudojamas apskaičiuojant ∆ gyvūnams, dresuojamiems su 5 raundais MC.

4.3. Duomenų analizė

Neapdorotų duomenų analizė atlikta naudojant JMP7 programinę įrangą (SAS Institute Inc., Cary, NC, JAV). Statistiniai palyginimai buvo atlikti taip, kaip nurodyta paveikslo legendoje. Dviejų grupių palyginimas buvo atliktas naudojant ANOVA ir vėlesnius LSM planuotus palyginimus arba, esant skirtingoms dispersinėms grupėms, nesuporuotu parametriniu Welcho t testu, kai matavimų dispersijos buvo nevienodos. Statistiniai duomenys pateikti 1 lentelėje. Grafikai sukurti GraphPad Prism 8.0.1 programine įranga ir rodyti vidurkius ± SEM.

Autoriaus indėlis

Konceptualizavimas, AB ir EMCS; metodika: AB ir EMCS; formali analizė: AB; rašymas – pirminio projekto rengimas, AB; rašymas – peržiūra ir redagavimas: EMCS; priežiūra: EMCS Visi autoriai perskaitė ir sutiko su paskelbta rankraščio versija.
Finansavimas:

Šis tyrimas buvo paremtas Fondation Santé dotacija EMCS.

Institucinės peržiūros tarybos pareiškimas:

Netaikoma.

Informuoto sutikimo pareiškimas:

Netaikoma.

Duomenų prieinamumo pareiškimas:

Visi svarbūs duomenys pateikiami šiame rankraštyje.

Padėkos:

Autoriai norėtų padėkoti M. Loizou už techninę pagalbą, Maroulakou už patarimus ir Fondation Santé už paramą.

Interesų konfliktai:

Autoriai pareiškia, kad nėra interesų konflikto.

Nuorodos

1. Alberinis, C.; Milekic, M.; Tronel, S. Atminties stabilizavimo ir destabilizavimo mechanizmai. Cell Mol. Gyvenimas Sci. 2006, 63, 999–1008. [CrossRef] [PubMed]

2. DeZazzo, J.; Tully, T. Atminties formavimo išskaidymas: nuo elgesio farmakologijos iki molekulinės genetikos. Trends Neurosci. 1995, 18, 212–218. [CrossRef]

3. Tully, T.; Preat, T.; Boynton, SC; Del Vecchio, M. Konsoliduotos atminties genetinis išskaidymas Drosofiloje. Cell 1994, 79, 35–47. [CrossRef]

4. Kotula, V.; Moressis, A.; Semelidou, O.; Skoulakis, EMC Drk tarpininkaujama signalizacija į Rho kinazę reikalinga anestezijai atspariai atminčiai Drosophila. Proc. Natl. Akad. Sci. JAV, 2017, 114, 10984–10989. [CrossRef] [PubMed]

5. Bouzaiane, E.; Trannoy, S.; Scheunemann, L.; Placais, PY; Preat, T. Dvi nepriklausomos grybų kūno išvesties grandinės atkuria šešis atskirus Drosophila aversyvios atminties komponentus. Cell Rep. 2015, 11, 1280–1292. [CrossRef] [PubMed]

6. Margulies, C.; Tully, T.; Dubnau, J. Deconstructing Memory in Drosophila. Curr. Biol. 2005, 15, 700–713 R. [CrossRef] [PubMed]

7. Lee, PT; Linas, HW; Chang, YH; Fu, TF; Dubnau, J.; Hirsh, J.; Chiang, A. SSerotonino ir grybų kūno grandinė, moduliuojanti anestezijai atsparios atminties formavimąsi Drosofiloje. Proc. Natl. Akad. Sci. JAV, 2011, 108, 13794–13799. [CrossRef] [PubMed]

8. Noyes, N.; Walkinshaw, E.; Davis, R. Ras veikia kaip molekulinis jungiklis tarp dviejų konsoliduotos atminties formų Drosofiloje. Proc. Natl. Akad. Sci. JAV, 2020, 117, 2133–2139. [CrossRef] [PubMed]

9. Tully, T.; Quinn, W. Klasikinis kondicionavimas ir išlaikymas normaliame ir mutantiniame Drosophila melanogaster. J. Comp. Physiol. 1985, 157, 263–277. [CrossRef] [PubMed]

10. Knapek, S.; Sigristas, S.; Tanimoto, H. Bruchpilot, sinapsinis aktyvios zonos baltymas, skirtas anestezijai atspariai atminčiai. J. Neurosci. 2011, 31, 3453–3458. [CrossRef] [PubMed]

11. Quinn, WG; Dudai, Y. Atminties fazės Drosofiloje. Gamta 1976, 262, 576–577. [CrossRef] [PubMed]

12. Folkersas, E.; Waddell, S.; Quinn, WG Drosophila ridikėlių genas koduoja baltymą, reikalingą anestezijai atspariai atminčiai. Proc. Natl. Akad. Sci. JAV, 2006, 103, 17496–17500. [CrossRef] [PubMed]

13. Drago, I.; Davis, RL Mitochondrijų kalcio uniporterio slopinimas vystymosi metu pablogina suaugusiųjų Drosophila atmintį. Cell Rep. 2016, 16, 2763–2776. [CrossRef] [PubMed]

14. Folkersas, E.; Drenas, P.; Quinn, WG Ridikėlis, Drosophila mutantas, kuriam trūksta konsoliduotos atminties. Proc. Natl. Akad. Sci. JAV, 1993, 90, 8123–8127. [CrossRef] [PubMed]

15. Turelis, O.; Goguelis, V.; Preat, T. Amnesiac reikalingas suaugusiųjų grybų organizme atminčiai formuotis. J. Neurosci. 2018, 38, 9202–9214. [CrossRef] [PubMed]

16. Waddell, S.; Armstrongas, JD; Kitamoto, T.; Kaizeris, K.; Quinn, WG Amnezijos geno produktas yra išreikštas dviejuose Drosophila smegenų neuronuose, kurie yra labai svarbūs atminčiai. Cell 2000, 103, 805–813. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com