냉 충격은 초파리의 대량 훈련으로 유발된 기억을 방해합니다
Aug 21, 2023
추상적인:
기억 강화는 다양한 종에서 몇 시간, 며칠 또는 그 이상에 걸쳐 발생하는 시간 의존적 과정이며 단백질 합성이 필요합니다. 명백한 예외는 단일 후각 조절 에피소드에 의해 유발된 Drosophila의 기억 유형으로, 이는 표면적으로 빠르게 통합되어 훈련 후 몇 시간 후에 냉 마취에 의한 중단에 저항하게 됩니다. 이 마취 저항성 기억(ARM)은 단백질 합성과 무관합니다. 단백질 합성에 독립적인 기억은 후각 조절의 여러 대량 주기에 의해 초파리에서 유도될 수도 있으며, 이로 인해 작동상 서로 다른 두 가지 훈련 체제 모두 ARM을 생성한다는 통념이 널리 퍼졌습니다. 중요한 점은 진정한 ARM과 달리 대량 조건화 유발 기억이 훈련 후 2시간 동안 기억 소거제 치료에 민감하게 남아 있으므로 ARM이 아니라는 점을 보여줍니다. 따라서 초파리에는 두 가지 단백질 합성 독립적 기억 유형이 있습니다.
기억이란 인간의 두뇌가 신체적, 심리적 측면에서 외부 정보를 수신, 처리, 저장, 재생산 및 사용하는 능력을 말합니다. 기억 강화란 새로운 정보를 더 쉽게 기억하고 추출할 수 있도록 다양한 방법과 기술을 통해 강화하고 안정화하는 과정을 말합니다. 기억 통합과 기억 사이에는 뗄래야 뗄 수 없는 연관성이 있습니다.
첫째, 메모리 통합은 메모리를 향상시킬 수 있습니다. 인간 두뇌의 기억 과정은 복잡한 신경 활동 과정으로, 신뢰할 수 있는 정보 기록을 달성하려면 뉴런 간의 연결이 강화되고 안정화되어야 합니다. 따라서 다양한 기억 강화 방법과 기술을 통해 뉴런 간의 연결을 강화하여 기억력을 향상시키는 것이 가능합니다.
둘째, 기억 강화는 "망각"을 줄일 수 있습니다. 일상생활에서 사람들은 오랫동안 복습하지 않거나 기억력 과부하 등의 이유로 잊어버리는 경우가 많습니다. 기억 통합을 통해 이러한 종류의 망각을 효과적으로 피할 수 있으며, 사람들이 정보를 더 잘 기억하고 장기 기억을 유지하도록 돕습니다.
또한 기억 강화는 학습을 촉진할 수도 있습니다. 학습 과정에서 많은 정보를 암기해야 하는 경우가 많으며, 기억을 통합하면 정보가 사람들의 마음에 더 깊이 뿌리내리고 지식 포인트 간의 도약 연관성을 실현하여 전반적인 학습 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
요약하자면, 기억 강화와 기억 사이에는 밀접한 관계가 있으며, 이는 사람들이 기억력을 향상시키고 학습 효과를 높이며 망각을 방지하는 중요한 방법 중 하나입니다. 그러므로 우리는 다양한 기억 강화 방법과 기술의 사용에 주의를 기울여야 하며, 지속적으로 기억을 강화하고 기억력을 향상시켜야 합니다. 따라서 기억력을 향상시켜야 하며, 시스탄체는 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 왜냐하면 고기 페이스트는 전통 한약이고 많은 독특한 특성을 갖고 있으며 그 중 하나가 기억력을 향상시키는 것이기 때문입니다. 다진 고기의 이점은 다양한 방법으로 뇌 건강을 증진할 수 있는 산, 다당류, 플라보노이드 등 포함된 많은 활성 성분에서 비롯됩니다.
키워드:
메모리; 마취 저항성 기억; 후각 조절; 집단 컨디셔닝; 초파리.
1. 소개
실험에 참여한 모든 동물의 경우 기억 소거제에 의해 통합되지 않은 기억이 불안정하고 파괴되었습니다[1,2]. Drosophila에서는 부정적으로 강화된 후각 조절 직후에 짧은 냉 충격이 가해지면 연관성에 대한 완전한 기억 상실이 발생합니다. 그러나 훈련 후 2시간 후에 전달되면 마취 저항성 기억(ARM)이라고 불리는 잔류 기억과 함께 불완전하게 파괴됩니다. 이는 분명히 마취되고 움직이지 않는 저온 쇼크 상태에서도 지속되며[3] 단백질 합성과 무관합니다[2 ,4]. ARM은 컨디셔닝 후 몇 분 동안 부분적으로 불안정하고[5] 훈련 후 2시간 동안 안정적이기 때문에 비교적 빠르게 통합되는 것으로 보입니다[3,6]. 단백질 합성과 무관한 기억은 또한 부정적으로 강화된 후각 조절의 여러 연속 라운드(대량 조절-MC) 후에 나타납니다[3]. 단일 라운드 컨디셔닝 후 저온 충격 치료는 일반적으로 3-h 기억을 조사하는 데 사용되고 MC 프로토콜은 24-h 기억 평가에 활용되지만 추정되는 단백질 합성 독립성은 이러한 두 가지 기억 유형으로 이어졌습니다. ARM이라고 합니다.
이러한 작동상 및 시간적으로 구별되는 기억 유형이 모두 공통적이거나 유사한 메커니즘에 관여한다는 증거에도 불구하고[4,7,8], 이들이 서로 다른 시점에서 분석된 동일한 인지 결과를 반영하는지 아니면 별개의 기억 유형인지는 불분명합니다.
ARM에 관한 질문을 해결하기 위해 콜드 쇼크와 5라운드 또는 10라운드 MC 프로토콜이 널리 사용되지만[3,4,7], 한 훈련 방법으로 획득한 데이터는 일반적으로 다른 훈련 방법과 교차 확인되지 않습니다. 동일한 속성을 가진 메모리가 두 가지 방법으로 형성되는지 여부를 설명하기 위해 ARM이 MC가 24-h 메모리를 생성하는 것과 동일하거나 동일한 경우 훈련 후 2시간 동안 전달된 저온 충격이 유사한 효과를 가져야 한다는 가설을 세웠습니다. 둘 다. 그러나 기억소거제 치료로 인해 24-h MC 기억이 손상되면 이 개념은 지원되지 않습니다. 이를 위해 우리는 5개의 MC 라운드로 훈련하여 혐오스러운 냄새와 전기 발 충격을 연관시키도록 야생형 초파리를 조절했습니다. 우리는 테스트 전 또는 훈련 2시간 후에 그들에게 한 번의 냉 충격을 가했습니다. 우리는 5라운드 MC[4]를 사용해 왔습니다. 그 이유는 이것이 "천장" 효과를 낼 수 있는 보다 집중적인 프로토콜보다 더 높은 해상도를 제공하기 때문입니다. 우리는 훈련 후 2시간 동안 5라운드 MC가 냉 충격에 민감한 기억과 ARM을 생성한다고 보고합니다.
2. 결과
컨디셔닝은 혐오스러운 냄새(조건화된 자극-CS+)와 전기 발 충격(무조건화된 자극-US)을 결합하는 고전적인 혐오적인 조건화 패러다임을 사용하여 수행되었으며, 발 충격(CS-)과 명시적으로 짝을 이루지 않은 두 번째 동일 혐오적인 냄새는 다음과 같은 역할을 합니다. 컨트롤 [9]. 한 번의 컨디셔닝 라운드 직후 메모리에는 ARM 구성 요소가 포함됩니다[5,10]. 그러나 일반적으로 단일 컨디셔닝 라운드 후 3시간 후에 불안정하지 않은 ARM 메모리 구성 요소를 드러내는 데 사용되는 정의적인 짧은 콜드 쇼크[3,11]는 5라운드 MC 이후에는 적용되지 않았습니다. 한 번의 훈련 직후 냉 충격은 기억을 완전히 방해합니다[11]. 그러나 5번의 훈련 라운드를 전달하는 데 걸리는 시간은 첫 발의 충격/냄새 연관 후 20분 후에 테스트로 불가피하게 이어지기 때문에 이러한 즉각적인 효과는 우리의 실험에서 다룰 수 없습니다. 따라서 우리의 모든 실험에서 마지막 훈련 후 지정된 시간에 냉 충격이 전달됩니다.
그림 1A에서 볼 수 있듯이 MC 5라운드 후 8-최소 메모리도 대체로 불안정하고 짧은 저온 충격으로 인해 중단됩니다. 예기치 않게 MC 5회 후 2시간 동안 2-분의 냉 충격을 가하면 3-h 메모리가 크게 감소했습니다(그림 1B). Canton S 파리에서 동일한 메모리 감소가 발견되었기 때문에 이 효과는 w 1118 변형에만 국한되지 않습니다(그림 1B). 따라서 5라운드 MC에 의해 도출된 메모리는 ARM만을 생성하는 것이 아니라 저온 충격에 민감한 메모리 구성 요소와 저온 충격에 민감하지 않은 메모리 구성 요소를 모두 생성합니다. 따라서 MC 이후의 통합된 기억은 단일 훈련 이후의 기억과 동일하지 않습니다. 당연히 단백질 합성에 민감한 장기 기억(LTM)[3]의 동역학을 고려할 때 5라운드의 간격 조절, 훈련 라운드가 15분 간격으로 떨어져 있는 패러다임이 LTM 형성으로 이어집니다[2,3, 6], 또한 3시간 후 훈련 후 통합되고 불안정한 메모리 구성 요소를 산출했습니다(그림1C). 이는 대량 및 간격 컨디셔닝 유발 기억이 훈련 후 3시간에도 불안정한 구성 요소로 구성되어 있음을 시사합니다. 간격 훈련 후 기억소거 치료가 지속되는 잔존 기억은 이전에 제안된 대로 ARM일 가능성이 높습니다[3].
1회 또는 5회 MC 라운드 후 통합된 기억은 2시간 후 컨디셔닝됩니까? 훈련 강도와 동일합니까, 아니면 비례합니까? 기억 수준을 직접 비교하기 위해 우리는 1라운드 또는 5회의 MC 라운드로 파리를 훈련시키고 2시간 후에 냉 충격을 가했습니다. 치료되지 않은 MC 훈련 동물 5마리의 3-h 기억은 1회 훈련된 파리의 기억과 크게 달랐으며(그림 1D), 이는 집중적인 MC 훈련이 보다 강력한 3시간 기억으로 이어진다는 것을 나타냅니다. 그러나 저온 충격 탄력성 기억은 크게 다르지 않았으며 이는 통합된 ARM 구성 요소가 훈련 강도에 영향을 받지 않음을 시사합니다. 위의 관찰은 상대적인 비통합된 냉충격 이후 기억을 계산했을 때에도 명백했는데, 이는 두 패러다임 사이에 통계적으로 유의미한 차이는 없지만 기억력 감퇴의 평균 절대값이 5가지 패러다임에 의해 산출된 것보다 높다는 것을 입증했습니다. 라운드 MC(그림1E). 이는 MC가 제공하는 불안정한 기억의 증가를 반영하는 것 같습니다.
우리는 MC 이후의 저온 충격에 민감한 구성 요소가 느린 동역학으로 통합되는 메모리를 반영할 수 있다는 가설을 세웠습니다. 따라서 이 시점의 기억 안정성을 조사하기 위해 MC 후 24-h 기억 평가 1시간 전에 냉 충격을 가했습니다. 이 사전 테스트된 저온 충격은 기억력에 영향을 미치지 않았는데, 그 이유는 기억소거제 치료를 받지 않은 유사하게 훈련된 파리와 성능이 다르지 않았기 때문입니다(그림 2A). 이 결과는 MC 유발 기억이 훈련 후 23시간에 통합되었음을 보여주고 냉 충격 치료가 일반적으로 회상에 영향을 미치지 않음을 확인합니다. 대조적으로, 5라운드 MC 후 2시간 동안 차가운 충격을 가하면 차가운 충격을 받지 않은 파리나 테스트 1시간 전에 기억소거 치료를 받은 동물에 비해 24-h 기억이 크게 감소했습니다(그림 2B). . 따라서 5라운드 MC에 의해 유도된 메모리에는 훈련 후 2시간에 상당히 불안정한 구성 요소가 포함되어 있으며, 차단되면 손상된 24-후각 연관 메모리에 반영됩니다. 종합적으로, 이러한 결과는 5라운드 MC가 천천히 통합되어 3시간에 불안정한 메모리 유형을 생성하는 반면 ARM은 그렇지 않음을 강력히 시사합니다[3].
3. 토론
부정적으로 강화된 후각 조절 작업의 대량 조절(MC)은 번역 독립적인 24-h 메모리를 생성합니다. 프로토콜이 처음 보고된 1995년 이래로 대량 컨디셔닝을 통해 생성된 메모리는 단일 컨디셔닝으로 유도된 3-h 메모리와 동일하며 훈련 후 2시간 동안 저온 충격에 대한 회복력이 있는 것으로 밝혀졌습니다. . 3-h ARM 및 MC 유발 24-h 기억은 단백질 합성과 무관하며[2,3] 표준 분자 구성 요소와 관련이 있는 것으로 보고되었습니다[3,4,12]. 그러나 ARM과 달리 5라운드 MC 유발 기억은 훈련 후 2시간 동안 기억 소거 치료에 저항하지 않습니다(그림 1E). 더욱이, 훈련 후 2시간 동안의 기억소거 치료는 사건에 대한 24-h 기억을 거의 제거하여 ARM과 달리 이 MC 유발 기억이 그 당시 통합되지 않는다는 개념을 더욱 뒷받침합니다.
따라서 MC는 단일 조건화 후 2시간 동안 존재하는 기억소거 저항성 기억과 달리 조건화 후 2시간 동안 기억소거성 저온 충격에 민감한 상태로 유지되는 독특한 유형의 느린 통합 기억을 이끌어냅니다. 따라서 우리는 두 가지 기억이 서로 다르며 5라운드 MC가 표면적으로 ARM만 제공하는 것이 아니라 불안정한 메모리도 제공한다고 주장합니다. MC 프로토콜에 의해 유도된 불안정한 기억에는 단백질 합성 독립 기억(PSIM)이라는 용어를 사용하고, 이들을 구별하기 위해 단일 훈련 후 저온 충격 저항성 3-h 기억에 대해서는 ARM이라는 용어를 제안합니다. 여기에 제시된 집단적 증거는 ARM을 유도한 1회의 훈련 라운드가 5라운드 및 아마도 10라운드의 MC(ARM 및 PSIM을 생성함)로 생성된 메모리와 동일하지 않음을 강력히 시사합니다. 따라서 용어를 서로 바꿔서 사용해서는 안 됩니다.
여러 유전자와 분자 경로가 ARM에서 기능하는 것으로 보고되었지만 이들의 관련성을 뒷받침하는 증거는 주로 냉 충격(ARM) 후 3-시간 기억 또는 MC 후의 두 가지 분석 중 하나에서 나옵니다. 두 분석 모두 [4,7,13]에서 유사한 결함을 발견했습니다. 그러나 MC 프로토콜을 통해서만 특성화된 이들 및 기타의 경우 24-h 기억에 대한 훈련 후 2시간 냉 충격의 효과는 평가되지 않았으므로 이들의 결함 여부에 대한 공개 질문으로 남아 있습니다. 돌연변이는 ARM 또는 PSIM 구성 요소로 인해 발생합니다. ARM[12,14]에 명확한 결함이 있는 무와 같은 전형적인 돌연변이는 MC 이후 기억소거 치료에 대한 우리의 지식을 받지 않았으므로 보고된 24-라운드 MC 이후 10-시간 기억 상실 [3] , PSIM 적자가 발생할 수도 있습니다. 또한, PSIM이 기억상실과 같은 돌연변이에서 손상된 불안정한 기억에 영향을 미치는지 또는 유사한지 조사하는 것도 흥미로울 것입니다[15,16]. PSIM 및 기타 불안정한 기억 유형의 일반적인 분자 구성 요소는 적어도 부분적으로 중복되는 분자 메커니즘을 제안하지만 아마도 현재 조사 중인 가설인 두 프로세스를 구별할 수 있을 만큼 충분히 뚜렷할 것입니다.
4. 재료 및 방법
4.1. 초파리 배양 및 균주
Cantonized w 1118 및 Canton S 야생형 균주는 이전에 설명한 대로 밀가루-설탕 식품에서 배양되었으며[4] 25°C 및 50% 습도에서 12시간 밤/어두운 주기로 자랐습니다.
4.2. 행동 실험
모든 실험에는 2~4-일 된 파리가 사용되었으며, 이 실험은 25°C, 습도 55~65%에서 희미한 적색광 아래에서 수행되었습니다. 혐오적인 후각 조절은 조건화된 자극(CS)으로 이소프로필 미리스테이트에 희석된 혐오적인 냄새 물질인 5% 벤즈알데히드(BNZ) 또는 50% 옥탄올(OCT) 중 하나와 짝을 이루는 무조건 자극(US)으로 90V 전기 발 충격을 활용했습니다. 하나의 훈련 주기는 4-s의 자극 간 간격으로 1.25초의 12개의 CS/US 쌍으로 구성되었으며, 충격이 없을 때 다른 냄새가 나기 전 30초의 휴식이 뒤따랐습니다. 두 냄새 중 하나는 충격과 짝을 이루고 다른 냄새는 대조 역할을 했습니다. 대량 컨디셔닝(MC)에는 주기 간 30초의 5회 연속 훈련 주기가 포함되었습니다. 주기 간 간격이 15분이라는 점을 제외하면 간격 훈련은 동일했습니다. 각 실험에 표시된 대로 최종 훈련 라운드 후 1분, 2 또는 23시간에 이전에 설명한 대로 냉 충격 치료를 실시했습니다[4]. 기억력 테스트에는 설명된 대로 90초 동안 두 가지 냄새를 동시에 제시하는 것이 포함되었습니다[4]. 불안정한 기억과 통합된 기억의 차이인 Δ를 계산하기 위해 두 그룹의 동물을 1회 훈련으로 동시에 훈련시켰으며, 절반은 냉 충격을 받았고 나머지 그룹은 그렇지 않았습니다. Δ는 동시에 훈련받지 않은 동물과 저온 충격을 받은 동물 간의 성능 차이로 계산되었습니다. 5회 MC로 훈련된 동물에 대한 Δ를 계산하는 데 유사한 방법이 사용되었습니다.
4.3. 데이터 분석
원시 데이터 분석은 JMP7 소프트웨어(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 사용하여 수행되었습니다. 그림 범례에 자세히 설명된 대로 통계적 비교가 수행되었습니다. 두 그룹 간의 비교는 ANOVA 및 후속 LSM 계획 비교를 통해 수행되었거나 그룹 간의 분산이 다른 경우 측정 분산이 동일하지 않은 경우 짝을 이루지 않은 매개 변수 Welch의 t- 테스트를 수행했습니다. 통계 세부 사항은 표 1에 나와 있습니다. 그래프는 GraphPad Prism 8.0.1 소프트웨어를 사용하여 생성되었으며 ± SEM을 의미합니다.
저자 기여
개념화, AB 및 EMCS; 방법론: AB 및 EMCS; 공식 분석: AB; 작문—원본 초안 준비, AB; 집필-검토 및 편집: EMCS; 감독: EMCS 모든 저자는 출판된 원고 버전을 읽고 동의했습니다.
자금:
이 연구는 Fondation Santé에서 EMCS에 대한 보조금으로 지원되었습니다.
기관 검토 위원회 성명:
해당되지 않습니다.
사전 동의서:
해당되지 않습니다.
데이터 가용성 설명:
모든 관련 데이터는 이 원고 내에 표시됩니다.
감사의 말씀:
저자들은 기술적인 도움을 주신 M. Loizou, 조언을 주신 Maroulakou, 지원을 주신 Fondation Santé에게 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.
이해 상충:
저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
참고자료
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