기저외측 편도체의 노르아드레날린 활성화는 원격 기억의 해마 의존적 정확도를 유지합니다
Mar 14, 2022
연락처: 오드리 후audrey.hu@wecistanche.com
노르아드레날린성 기전에 의한 기억의 정서적 향상은 잘 설명되어 있지만 그러한 향상의 장기적인 결과는 잘 이해되지 않습니다. 시간이 지남에 따라 기억 흔적은 신경 재구성, 즉 시스템 통합을 거치는 것으로 생각되며, 이 과정에서 적어도 당사자는 해마에서 신피질 네트워크로 전송됩니다. 이 전송은 에피소드 세부 사항의 감소를 동반합니다. 여기에서 우리는 억제 회피 차별 작업에 대한 훈련 후 기저측 편도체로 노르에피네프린(NE) 투여가 두 가지 별개의 훈련 컨텍스트로 구성된 시스템 통합 역학을 변경하여 일시적인 정확성과 감정 기억의 해마 종속성을 유지하는지 여부를 조사했습니다. 유지 테스트에서2-식염수와 NE로 처리된 쥐 모두 발충격을 받은 훈련 상황을 정확하게 구별했습니다. 유지 테스트 전에 머드몰로 해마를 비활성화하면 두 처리 그룹 모두에서 충격 상황의 구별이 중단되었습니다. .28일째, 식염수 처리된 쥐는 해마와 무관한 검색과 차별의 결여를 보였다. 대조적으로, NE로 처리된 쥐는 충격 상황 연관에 대한 정확한 기억을 계속해서 표시했습니다. 이 원격 유지 테스트에서 해마 비활성화는 에피소드와 같은 정확도를 차단하고 일반적인 기억 장애를 유발했습니다. 이러한 발견은 NE 치료가 기억에서 해마의 관여를 유지함으로써 시스템 통합 역학을 변경했음을 시사합니다. 시스템 통합의 이러한 변화는 해마와 신피질에서 시간 조절된 DNA 메틸화 및 기억 관련 유전자, 즉 Reln 및 Pkwy의 전사 변화와 병행되었습니다. 이 발견은 노르아드레날린성 메커니즘에 의한 정서적 기억의 통합이 시스템 통합 역학을 변경한다는 증거를 제공합니다 결과적으로 일시적인 기억의 장기 정확도 유지에 영향을 미칩니다.
정서적으로 자극적인 경험은 기억에 잘 유지됩니다. Fmo2) 강화된 힘 외에도 정서적으로 강화된 기억은 생생함과 기억에 대한 주관적인 느낌이 증가하는 특징이 있습니다(3,4). 동물 및 인간 연구에 따르면 기저외측 편도체(BLA)의 노르아드레날린성 활성화는 다른 뇌 영역(5-12)의 신경 가소성과 정보 저장 과정을 조절하여 정서적으로 자극적인 경험의 기억을 향상시킵니다. 기억에서 BLA의 노르아드레날린성 활성화 효과를 조사하는 대부분의 연구는 해마(13-17)의 기능을 포함하는 일화적(선언적) 또는 상황적 작업에 초점을 맞추었습니다. BLA는 해마에 광범위한 투영을 보내고(18) 해마 기능(19-21)에 큰 영향을 미칩니다.
학습 중 또는 학습 직후에 노르에피네프린(NE) 투여에 의한 BLA 활성화 또는 감정적 각성에 의해 유도된 기억 향상이 해마 활성화를 포함한다는 광범위한 증거가 있습니다(20, 22-24). 이 활성화는 일화적 또는 상황별 기억의 강도를 증가시킬 수 있습니다(22.25). 개별 항목 또는 유사한 데이터 세트(26. 27)에 대한 메모리 추적의 보다 명확한 분리를 가능하게 합니다.
따라서. BLA의 노르아드레날린성 활성화가 해마 의존성 기억의 초기 형성을 향상시킨다는 것은 이제 잘 확립되어 있습니다. 그러나 인코딩 후 노르-아드레날린 활성화가 향상된 에피소드 유사 기억의 나중 특이성 또는 정확성에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 이해는 여전히 애매합니다. 시간이 지남에 따라 기억 흔적은 신경 재구성을 겪는 것으로 생각됩니다. 시스템 통합이라고 하며, 이 과정에서 최소한 부분적으로 해마에서 신피질 네트워크(28-32)로 이동합니다. 이 일시적인 메모리 내 표현은 메모리 품질의 변환과 관련이 있습니다(30.33). 원격 기억의 검색은 주로 전대상 피질(ACC)과 같은 해마 외 구조의 의미론적 또는 요지 유사 표현에 의존합니다. 핵심 정보를 유지할 가능성이 높지만 컨텍스트 세부 정보는 거의 없습니다(29,30,33). 시스템 통합에서 신경 표현의 이러한 동적 이동과 그에 따른 기억 특성의 변화는 시간 및 뇌 영역별 후성 유전적 변형에 의해 뒷받침됩니다(34, 35). DNA 메틸화와 같은 기본 분자 메커니즘, 예를 들어 DNA의 공유 변형에 의한 발현 침묵은 환경 신호에 의해 구동되는 자가 영속적인 전사 교대를 위한 경로를 제공합니다. 이전 연구 결과에 따르면 이러한 기억 관련 유전자의 후성 유전적 변화는 기억(35-37)의 형성과 유지 모두에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어. 릴린(Reln)의 낮은 메틸화 수준과 해마에서 단백질 포스파타제 1(Pp1)의 메틸화 수준 증가는 1일 후 성공적인 기억 유지로 이어진 반면(36), 단백질 키나제 M 제타(PKM)의 피질 발현. N-truncated 형태의 protein kinase C zeta는 장기 기억을 유지하는데 필요합니다(37). 그러나 시스템 통합의 역학과 기억의 특이성의 시간 의존적 변화가 환경 조건에 의해 능동적으로 규제되는지 여부. 감정적 각성 상태와 같은. 하지 않습니다. 아직 조사 중입니다.
현재 실험은 쥐에서 일시적인 차별 작업에 대한 훈련 후 BLA의 붕사 에너지 활성화가 시스템 통합 역학 및 관련 후성 유전 및 전사 변화에 영향을 미치는지 여부를 조사하여 원격 기억의 일시적인 정확도와 해마 의존성을 유지합니다. 시스템 통합에서 이러한 NE 유발 변화 m: 정서적 기억의 장기 생생함을 뒷받침하는 중요한 메커니즘을 나타냅니다(3,4).
기억력 향상: cistanche
결과
BLA 사후 훈련의 노르아드레날린 활성화는 원격 기억의 정확성을 유지합니다. 우리는 먼저 최근 및 원격 기억의 일시적인 정확도에 대한 BLA로의 훈련 후 NE 주입의 효과를 조사했습니다. 수컷 Sprague-Dawley 쥐는 억제 회피 식별 작업(38)이라고 하는 억제 회피 작업의 수정된 버전에 대해 훈련받았습니다. 여기서 그들은 2-분 간격 내에서 문맥상 별개의 억제 회피 장치 2개를 탐색했지만 발충격이 전달되었습니다. 후자의 맥락에서만 (그림. 라). NE(1.0 ug in 0.2 μL) 또는 식염수를 훈련 세션 직후 BLA에 양측으로 미세 주입했습니다. 2일(최근) 또는 28일(원격) 후, 쥐가 정확하게 구별했는지 평가하기 위해 "신규" 상자뿐만 아니라 두 가지 훈련 컨텍스트(즉, "충격 상자" 및 "비충격 상자")에서 유지 대기 시간을 테스트했습니다. 풋쇼크를 받은 훈련 상황.
우리는 먼저 2-d 유지 테스트에서 기억 정확도에 대한 훈련 후 NE 주입의 효과를 확인했습니다. 세 가지 테스트 환경에서 보존 지연 시간에 대한 양방향 ANOVA는 상당한 NE(F3=5.25;P=0.03),context(F2=45.02;P<00001). and="" interaction="" effects="" (f,s="6.66:P=0003).As" shown="" in="" fig.="" 1b,="" rats="" treated="" with="" either="" saline="" or="" ne="" in="" the="" bla="" after="" the="" training="" session="" displayed="" significantly="" longer="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" than="" in="" the="" nonshock="" box=""><0.01)or the="" novel="">< 0.001),="" indicating="" accurate="" discrimination="" of="" the="" shock="" context.="" moreover,="" ne-treated="" rats,="" relative="" to="" saline="" controls,="" had="" longer="" retention="" latencies="" in="" the="" shock=""><0.05), indicating="" increased="" memory="" strength.="" delayed="" infusions="" of="" ne="" given="" 3="" h="" posttraining="" were="" ineffective="" (fig="" 1c),="" supporting="" the="" view="" that="" the="" ne="" effect="" is="" dependent="" on="" a="" consolidation="" process="">
다음으로, 28-d 유지 테스트에서 별도의 쥐 그룹에서 훈련 후 NE 주입이 기억 정확도에 미치는 영향을 조사했습니다. 머무름 지연에 대한 양방향 ANOVA는 NE 효과(FL = 0.16; P{4}}.69)는 없었지만 상당한 컨텍스트 효과(F2 =18.27:P<0.0001)as well="" as="" a="" significant="" interaction="" be-tween="" ne="" and="" context="" (f246="8.09;P=0.001).As" shown="" in="" fig.="" 1d,="" saline-treated="" rats="" no="" longer="" accurately="" discriminated="" the="" shock="" context,="" as="" indicated="" by="" similar="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" and="" nonshock="" box="" (p'="0.89)." unlike="" saline="" controls,="" ne-treated="" rats="" continued="" to="" display="" accurate="" memory="" of="" the="" shock-context="" association,="" as="" shown="" by="" significantly="" longer="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" than="" in="" the="" nonshock="" box="" (p="" <="" 0.001)="" or="" the="" novel="" box="" (p="" <="" 0.001).="" moreover,="" ne-treated="" rats,="" relative="" to="" saline-treated="" controls,="" had="" longer="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" (p="" <="" 0.01),="" indicating="" that="" the="" ne-induced="" memory="" enhancement="" was="" also="" still="" present="" 4="" wk="">
BLA 사후 훈련의 노르아드레날린 활성화는 원격 기억의 해마 의존성을 유지합니다. 우리는 다음으로 NE 처리된 쥐가 표시하는 정확한 일화와 같은 원격 기억이 해마에 계속 의존하는지 여부를 조사했습니다. 이를 위해 위와 같이 훈련 직후 BLA에 NE 또는 생리식염수를 투여하고 GABA 수용체 작용제 muscimol(0}.5 ug 0.5 μL)에서 머무름 테스트 20분 전(39).
2일째에 머무름 지연에 대한 3원 ANOVA는 상당한 NE(Fi{2}}.37;P{4}}.002) 및 muscimol 효과(Fi 퍼센트=12.33;P<0.0001)but no="" significant="" interaction="" between="" these="" factors(f196="2.37:P=" 0.19).="" as="" shown="" in="" fig.="" 24.="" hippocampal="" inactivation="" of="" both="" saline-="" and="" ne-treated="" rats="" disrupted="" the="" expression="" of="" accurate="" memory="" of="" the="" shock-con-text="" association,="" illustrated="" by="" similar="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" and="" nonshock="" box="" (ps="" ≥0.94).="" the="" muscimol="" infusion="" neither="" impaired="" retention="" latencies="" of="" saline="" controls="" (p="0.81)nor" blocked="" the="" ne-induced="" memory="" enhancement="" (p="0.96)indicating" that="" the="" hippocampal="" inactivation="" did="" not="" disrupt="" the="" general="" expression="" of="" memory="" strength.="" moreover,="" the="" muscimol="" infusion="" did="" not="" affect="" the="" discrimination="" of="" the="" two="" training="" contexts="" from="" the="" novel="">< 0.001).="" when="" these="" rats="" were="" tested="" again="" 24="" h="" after="" the="" muscimol="" infusion(fig.s24),="" the="" expression="" of="" accurate="" memory="" of="" the="" shock-context="" association="" had="" returned,="" confirming="" that="" the="" muscimol-induced="" inactivation="" of="" the="" hippocampus="" was="" transient="" and="" had="" worn="" off="" 24="" h="">
28일째에 머무름 지연에 대한 3원 ANOVA는 상당한 NE(F别=14,07; 피<0.0001）. muscimol="" （fs=""><0.0001).and interaction="" effects(fs=""><0.0001).as in="" the="" first="" experiment,="" rats="" administered="" saline="" into="" the="" bla="" after="" training="" no="" longer="" accurately="" discriminated="" the="" shock="" context="" at="" this="" remote="" retention="" test="" (p="0.83;" shock="" vs.="" nonshock="" box)(fig.="" 2b).="" hippocampal="" inactivation="" of="" saline-treated="" rats="" did="" not="" significantly="" alter="" retention="" performance,="" supporting="" the="" systems="" consolidation="" hypothesis="" that="" the="" expression="" of="" remote="" generalized="" memory="" is="" associated="" with="" a="" loss="" of="" hippocampal="" engagement.="" by="" contrast,="" hippocampal="" inactivation="" of="" ne-treated="" rats="" blocked="" the="" expression="" of="" accurate="" memory="" of="" the="" shock-context="" association="" (p="0.63:" shock="" vs.="" nonshock="" box).="" moreover,="" and="" unlike="" at="" the="" 2-d="" retention="" test,="" muscimol="" inactivation="" of="" ne-treated="" rats="" also="" impaired="" general="" expression="" of="" memory.="" as="" shown="" in="" fig.2b.="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" of="" ne-treated="" rats="" administered="" muscimol="" before="" retention="" testing="" were="" significantly="" shorter="" than="" those="" of="" ne-treated="" rats="" administered="" saline="" into="" the="" hippocampus="">< 005).and="" also="" than="" those="" of="" saline-treated="" rats="" administered="" muscimol="" before="" the="" retention="" test="">< 0.05).="" further,="" retention="" latencies="" in="" the="" shock="" box="" did="" not="" differ="" significantly="" from="" those="" in="" the="" novel="" box="" (p="0.13)." indicating="" that="" these="" rats,="" without="" an="" intact="" hippocampus,="" did="" not="" show="" any="" evidence="" of="" retention.="" when="" these="" ne-treated="" rats="" were="" tested="" again="" 24="" h="" after="" the="" muscimol="" inactivation(fig.="" s2b).="" the="" original="" accurate="" discrimination="" of="" the="" shock="" context="" as="" well="" as="" memory="" strength="" had="">
BLA Posttraining의 노르아드레날린 활성화는 시간 및 조직 특이적 전사체 변화를 유도합니다. 우리의 연구 결과는 훈련 후 BLA 활성화가 해마를 통해 일시적인 기억의 장기간 정확도를 촉진한다는 것을 나타냅니다.
종속 메커니즘. 이러한 통합 메커니즘의 변화는 분자 수준의 지속적인 변화, 즉 변형된 유전자 발현에 의해 뒷받침될 수 있습니다. 따라서 우리는 이전에 기억 통합의 초기 및 후기 단계와 관련된 뇌 구조인 해마(치상회 영역) 및 ACC에서 전사 변화를 각각 측정했습니다(29,30). 이를 위해 우리는 동일한 작업에 대해 다른 쥐 집단을 훈련하고 테스트했습니다(그림 3E). 시간 및 조직별 변화에 대한 광범위한 그림을 얻습니다. 우리는 먼저 유전자 세트 농축 분석(GSEA)을 사용하고 기억 관련 유전자 세트(MGS:122 유전자: SI 방법 참조)에 초점을 맞췄습니다. 이 유전자는 이전에 에피소드와 같은 기억 작업에 대한 훈련 후 설치류 뇌에서 차등적으로 발현되는 것으로 보고되었습니다(참조 40: 표 S1에서 수정). BLA로의 훈련 후 NE 투여는 해마에서 MGS의 시간 의존적 차등 발현과 관련이 있었습니다(Pnaninal =0.007; Padiuse<0.02, global="" test;="" table="" s2).="" next,="" we="" analyzed="" the="" mgs="" genes="" individually="" and="" examined="" nedependent="" changes="" in="" gene="" expression="" at="" the="" remote="" time="" point="" in="" the="" two="" brain="" regions.="" upon="" applying="" a="" bonferroni="" correction,="" reln="" was="" significantly="" up-regulated="" in="" the="" hippocampus="" and="" pkmny="" was="" down-regulated="" in="" the="" acc=""><>
이전 연구에서는 Rebn을 해마의 초기 가소성 단계와 관련시켰고(36) Pknt를 피질의 장기 기억 유지와 관련시켰습니다(37). 따라서 우리의 두 번째 수준 분석은 약리학 및 시간 및 조직 특이적 맥락에서 이 두 유전자의 발현에 초점을 맞추었습니다. 우리는 먼저 NE 및 식염수 처리 동물(Fi S3)에 대해 Reln 및 Pkng 발현 패턴을 별도로 조사한 다음 식염수 효과를 고려한 후 이러한 유전자의 발현 역학에서 특정 NE 유도 변화를 조사했습니다(그림 3). NE를 받은 동물의 해마에서. 식염수 처리 동물의 2-d 시점에서 유일한 초기 상향 조절과 대조적으로 실제 발현은 2일과 28일 모두에서 안정적으로 상향 조절되었습니다(그림 S3C). 식염수 효과를 뺀 후 NE 처리는 2일째 해마에서 Reln 발현의 하향 조절과 관련이 있었습니다(PBonterni<0.0)and, interestingly,="" an="" up-regulation="" at="" 28="" d="">< 0.05),="" thus="" indicating="" a="" time-regulated="" expression="" shift="" (p="0.0004;" fig.3a="" and="" fig.="" s4a).="" in="" contrast,="" ne="" treatment-associated="" pkong="" expression="" in="" the="" hippocampus="" was="" not="" significantly="" changed="" over="" time="" (p="">0.05: 그림 3A 및 그림 S4A: 식염수 효과를 뺀 후), 주로 NE 및 식염수 그룹 모두에서 유사한 발현 역학으로 인한 것입니다(그림 S3 B 및 D). ACC에서. NE 및 식염수 처리 동물 모두에서 실제 발현은 2일과 비교하여 28일에서 하향 조절되었습니다(그림 S3A 및 C). 반면 PKmK는 식염수만 받은 동물에서 시간 의존적으로 상향 조절되었습니다(그림 S3B 및 디). 식염수 효과를 뺀 후, NE 처리는 2d(PBonfromi)에서 ACC에서 PkonL 및 Reln 발현 모두의 상향 조절과 연관되었습니다<0.06)but only="" transitional="" for="" phonl="" (28="" y.="" 2="" d.p="0.006)," while="" reln="" expression="" remained="" up-regulated="" (28vs.2="" d,="" p="">0.05; 도 3B 및 도 S4B). 이러한 시간 및 조직 특이적 발현 역학은 지속적인 해마 의존성으로 표시되는 NE 처리 쥐에서 변경된 시스템 통합에 대한 우리의 행동 관찰과 일치합니다.
BLA 사후 훈련의 노르아드레날린 활성화는 Reln 및 Pkmt 유전자 프로모터에서 시간 및 조직 특이적 DNA 메틸화 변화를 유도합니다.
DNA 메틸화는 기억 형성(36)과 기억 유지(34.35)에 중요합니다. 따라서 우리는 다음으로 NE 활성화에 의해 유도된 유전자 발현의 변화가 후생적 메커니즘에 의해 주도될 수 있는지 여부를 조사했습니다. 즉, DNA 메틸화. 실제로, DNA 메틸화(36)를 촉매하는 효소군인 DNA 메틸트랜스퍼라제(Dnmts)의 mRNA 측정은 해마에서 훈련 후 30분 동안 NE 처리된 쥐에서 드노보 Dmt3a의 상향 조절된 발현을 드러냈습니다(P<0.01, after="" subtracting="" saline="" effects;="">< 0.05="" for="" cnb="" transcriptional="" factor="" as="" a="" control;="" fig,="" 3f).="" thus,="" posttraining="" ne="" activation="" of="" the="" bla="" induced="" changes="" in="" de="" noo="" dmmt3a="" expression="" that="" was="" obvious="" shortly="" after="" the="" training="" session,="" during="" the="" initial="" consolidation="">
또한, DNA 메틸화가 기억 관련 유전자의 시간 및 조직 특이적 발현 변화와 연관될 수 있는지 조사하기 위해 최근 및 원격 시점에서 Reln 및 Pkny 프로모터의 DNA 메틸화를 측정했습니다[관련 프로모터의 CpG에 걸쳐 평균 영역: Reln(35)의 경우 chr4:9.346.306 ~ 9.346.547 및 PkomL(41)의 경우 chr5:172.751.942 ~ 172.752.163: 그림 3G 및 H 추가로 Dmmt3a 발현의 시간적 변화를 조사했습니다. 해마에서 Rebi 프로모터 DNA 메틸화는 NE 및 식염수 처리된 쥐에서 반대의 시간 의존적 역학을 보였다(그림, S5A 및 C). 식염수 효과를 뺀 후. NE 처리는 2일째 해마에서 Reln 프로모터의 과메틸화와 관련이 있었지만 28일째에는 저메틸화와 관련이 있었습니다.<0.05: fig.3c).="" these="" findings="" indicate="" that="" noradrenergic="" activation="" of="" the="" bla="" induced="" a="" temporal="" shift="" in="" relan="" promoter="" dna="" methylation="" in="" the="" hippocampus="" (p="0.0002).Furthermore.Dmt3a" expression="" in="" the="" hippocampus="" was="" accordingly="" down-regulated="" at="" 28=""><0.05.after subtracting="" saline="" effects:="" fig.="" s6),="" suggesting="" that="" the="" sustained="" changes="" in="" dna="" methylation="" and="" gene="" expression="" could="" be="" actively="" maintained.="" in="" the="" acc.dna="" methylation="" at="" the="" reln="" promoter="" increased="" over="" time="" both="" in="" ne-="" and="" saline-treated="" rats="" (fig.="" s5="" a="" and="" c).="" while="" it="" decreased="" at="" the="" pknl="" promoter="" in="" animals="" that="" received="" saline="" only(fig="" s5d).dna="" methylation="" of="" the="" pkonl="" promoter="" in="" the="" accof="" ne-treated="" rats="" did="" not="" show="" a="" change="" across="" time(fig.s5b).after="" accounting="" for="" saline="" effects.="" ne="" treatment="" was="" associated="" with="" hypomethylation="" of="" both="" the="" reb="" and="" pkng="" promoters="" in="" the="" acc="" at="" 2="" d="">< 0.06;="" fig.3d);="" this="" effect="" was="" only="" transitional="" for="" pknl="" (28vs.2d,="" p="0.0004)." while="" reb="" remained="" hypomethylated="" at="" 28d=""><005). ne="" treatment="" did="" not="" significantly="" affect="" dmnt3a="" expression="" levels="" in="" the="" acc="" at="" either="" the="" recent="" or="" remote="" time="" points(fig.="" s6d).="" these="" observed="" dna="" methylation="" changes="" were="" concordant="" and="" negatively="" correlated="" with="" the="" ne="" treatment-associated="" temporal="" expression="" dynamics="" of="" reln="" and="" pkn,="" both="" in="" the="" hippocampus="" and="">
기억력 향상: cistanche
논의
우리의 연구 결과는 억제 회피 차별 훈련 후 BLA에 NE 투여가 기억의 장기 해마 의존적 정확도를 유지했음을 나타냅니다. 이러한 효과는 해마와 신피질에서 시간 조절된 DNA 메틸화 및 기억 관련 유전자, 즉 Reln 및 Pknt의 전사 변화와 관련이 있습니다. 시스템 통합 역학에서 이러한 NE 유발 변화는 정서적 기억의 장기 선명도의 기초가 되는 중요한 메커니즘을 나타낼 수 있습니다(3.4).
수십 년간의 연구는 인코딩 후 정서적 각성 또는 짧은 기간의 스트레스가 이후의 기억 성능을 촉진한다는 강력한 증거를 제공했습니다(2.12). 증거에 따르면 감정적 각성 또는 노르아드레날린 활성화 시 BLA는 다양한 유형의 훈련 경험의 통합을 향상시키기 위해 다양한 기억 회로에서 정보 전달 및 신경 가소성 메커니즘을 조절합니다(10,12,42,43). 동물 데이터에 따라, 인간 연구의 결과는 정서적 기억 향상에서 노르아드레날린성 각성의 핵심 역할을 확인했습니다(13, 44). 인간 신경 영상 연구의 결과는 편도체의 각성 유발 활성화가 기억 관련 해마 활동을 향상시키는 것으로 나타났습니다(16,17,20,22,45). 본 연구 결과는 이러한 훈련 후 노르아드레날린성 활성화가 나중에 기억의 강도와 정확성에 영향을 미친다는 증거를 제공합니다. 억제 회피 차별 학습 직후 BLA에 NE 투여는 기억의 강도와 장기 에피소드 같은 특이성을 유지했습니다. 더구나. 유지 테스트 동안 muscimol로 해마 비활성화뿐만 아니라 BLA에 훈련 후 NE 주입을 제공한 쥐의 발견은 최근 및 원격 시점 모두에서 해마 의존적이라는 일시적인 특이성을 드러냈습니다. 이러한 발견은 BLA의 노르아드레날린성 활성화가 해마에서 신피질 영역으로의 기억 흔적의 시간 의존적 전달을 변경하여 상세하고 매우 구체적인 기억이 보다 의미론적이고 요지와 유사한 기억으로 변형되는 것을 방지할 수 있음을 강력하게 시사합니다.
시스템 통합의 표준 모델에 따르면 기억은 처음에는 해마에 의존하고 이후에는 원래 형태로 다른 뇌 영역에 저장됩니다(28). 여러 연구의 결과는 시스템 통합이 기억 특이성의 감소를 포함하여 기억의 본성의 변형을 포함하는 더 역동적인 과정일 수 있음을 시사합니다(30). 해마가 계속 필요할 수 있습니다. 우리의 연구 결과에 따르면 생리 식염수 대조군 쥐는 초기에 발충격과 훈련 상황의 연관성에 대해 일화와 같은 정확한 기억을 나타내었지만 28-d에서 유지 테스트에서 충격 상황을 구별할 수 없었습니다. 시스템 통합 이론과 일관되게 유지 테스트 중 해마 비활성화 결과는 최근 시점의 판별이 해마에 의존하지만 원격 시점의 일반화된 기억 표현은 더 이상 해마를 필요로 하지 않는다는 것을 나타냅니다. 우리의 연구 결과는 해마가 혐오적 경험이나 훈련 맥락 자체를 기억하는 데 중요한 역할을 하지 않는 것으로 보입니다. 해마 비활성화는 에피소드와 같은 정확도가 부족함에도 불구하고 초기 NE 유발 기억 향상을 보존했습니다. 노르아드레날린 활성화가 대규모 신경망을 활성화하는 것으로 알려져 있기 때문에(46), BLA에 NE 투여가 여러 뇌 영역에서 동시에 획득한 정보의 다른 측면의 초기 통합을 강화했을 가능성이 있습니다(8). 우리는 특히 NE 처리된 쥐의 정확한 장기 기억이 해마에 계속 의존하는지 여부를 결정하는 데 관심이 있었습니다. 증거는 그것이 있음을 나타냅니다. 28-d 유지 테스트에서 이 쥐의 해마 비활성화는 기억의 일시적인 정확도 표현을 차단했습니다. 그러나 예상외로 최근의 보유 테스트와 달리 이 원격 보유 테스트에서 NE 처리된 쥐의 해마 비활성화는 일반적인 기억 장애를 초래했습니다. 따라서 이러한 발견은 훈련 후 NE 주입에 의한 BLA 활성화가 더 오랜 기간 동안 해마에 관여하는 오래 지속되는 정확하고 강한 기억을 유도한다는 것을 나타냅니다. 학습 직후의 노르아드레날린성 자극은 기억의 변환을 늦출 뿐만 아니라 역전시키고 해마 의존성을 유지하여 장기간 정확한 기억을 가능하게 합니다.
이 변경된 시스템 통합은 DNA 메틸화 및 기억 관련 유전자 발현의 동적 변화와 병행했습니다. 시스템 통합의 복잡한 변화는 여러 분자 메커니즘에 따라 달라질 가능성이 매우 높습니다. 예를 들어, Map2 및 Grin1과 같은 유전자는 시간이 지남에 따라 조직 특이적 방식으로 NE 처리에 의해 차등적으로 조절되었으며(표 S1), 일화 기억의 정서적 향상에서 해마 신경 발생에 영향을 미치는 BLA의 역할을 지지합니다(47). . 그럼에도 불구하고 우리는 여기서 Reln과 Pknt를 주요 마커로 식별했습니다. 이전에 특정 및 시간 의존적 기억 지원에 중요한 영역으로 보고된 두 해부학적 영역에서 이들 유전자의 시간적 발현(29,35)도 변경되어 기억 통합의 변화를 반영합니다. 첫 번째 마커입니다. 관계 발달중인 뇌에서 신경 이동 및 위치 결정 과정에 관여합니다(48). 장기간 강화를 조절하여 시냅스 가소성을 향상시키고(49), 새로운 시냅스의 형성을 지원합니다(50). 더욱이, 해마에서 Reln 발현은 활발하지만 일시적으로 새로운 기억의 저장을 용이하게 하기 위해 상향 조절되지만 공포 조건화 24시간 후에 기본 수준으로 돌아온다고 보고되었습니다(36). 현재 연구에서 식염수 처리된 대조군 쥐는 시스템 통합 이론에 따라 2일에 해마에서 Reln 발현의 초기 상향 조절을 나타낸 다음 28일에 기본 수준으로 하향 조절했습니다. 대조적으로. 훈련 후 BLA의 NE 치료는 28-d 시점에서 해마에서 이러한 Reln 발현의 하향 조절을 적극적으로 역전시켰으며, 따라서 관찰된 행동 변화를 반영하고 장기 기억 유지에 해마의 향상된 참여를 지원합니다. . 또한, 노르아드레날린성 활성화는 대조군 동물에서 발견되는 ACC에서 Redln의 시간 의존적 발현 변화를 폐지하여 NE 치료 후 장기 기억 유지에서 피질의 역할 감소를 뒷받침할 수 있습니다.
두 번째 주요 마커인 Pkwy는 피질의 장기 기억 유지와 관련이 있습니다(37,51). PKMt는 전장 단백질 키나제 C의 독립적인 촉매 도메인입니다.
Z는 구성적으로 지속적으로 활동적입니다. 두 번째 메신저가 필요하지 않습니다(41). 이 키나아제의 활성화는 시냅스 후 막에서 AMPAR( -아미노-3-히드록시{3}}메틸{4}}이속사졸 프로피온산 수용체)의 트래피킹을 향상시키고 후기 장기 강화의 조절을 통해 가소성에 영향을 줍니다. (52,53). Shema et al. (54) 대뇌 피질에서 PKM의 억제는 장기 기억을 폐지한다고 보고했습니다. 이것은 시스템 통합 이론과 일치하며 원격 메모리 유지 관리의 피질 관련 메커니즘을 나타냅니다. 그러나 다른 연구 결과는 PKMt가 다소 필요하지 않으며 다른 키나아제도 역할을 할 수 있음을 시사합니다(55.56). 현재 연구에서 식염수 처리된 대조군 쥐는 ACC에서 Pkmry의 시간 의존적 상향 조절을 나타내어 다음을 뒷받침합니다. 장기 기억 유지에서 피질 PKMty의 역할 증가. 대조적으로, NE 치료는 학습 경험에 의해 촉발된 PknL의 시간 의존적 피질 상향 조절을 폐지하여 변경된 시스템 통합과 기억 추적의 장기 유지 관리에서 피질의 역할 감소를 추가로 지원합니다.
따라서, 이러한 발견은 BLA의 훈련 후 노르아드레날린성 활성화가 지속적인 해마 의존에 의해 유도된 기억의 강도와 장기 일시적인 특이성을 향상시킨다는 증거를 제공합니다. 놀랍게도 원격 기억은 훈련 후 4주 후에도 해마 의존성을 유지하여 시스템 통합 역학의 변화를 시사합니다. 이 변화는 해마와 신피질 모두에서 기억 관련 유전자의 후성유전학적으로 유도된 전사 변화에 의해 뒷받침되었을 가능성이 있습니다.
기억력 향상: 시스탄체 추출물
행동 양식
과목. 수컷 Sprague-Dawley 쥐(Chares River)를 22도 온도로 조절된 사육장 방(0700~1900시간 켜짐)에 개별적으로 보관했습니다. 교육 및 테스트는 1000~1500시간 사이의 조명 주기 동안 수행되었습니다. 모든 실험 절차는 유럽 연합 지침 2010/63/EU를 준수했으며 네덜란드 네이메헌에 있는 Radboud 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다.
억제 회피 차별 작업. 쥐는 처음에 비충격 상자의 시작 구획에 배치되었으며 발 충격이 전달되지 않고 20초 동안 장치를 탐색할 수 있었습니다(그림 1A). 2분 지연 후, 상황에 따라 다른 억제 회피 장치(충격 상자)의 시작 구획에 배치되었습니다. 쥐가 어두운 구획으로 들어섰을 때 미닫이문을 투여하고 피할 수 없는 발충격(0.60mA:1s)을 한 번 전달했습니다. 유지 테스트에서. 훈련 후 2일 또는 28일에 무작위 순서로 훈련 맥락과 새로운 맥락에서 테스트되었습니다. (38) SI 방법
조직 수집, 균질화 및 핵산 추출. 해마 또는 ACC를 포함하는 뇌 조직을 350-μum 두께의 관상 조각으로 절단했습니다. 해마의 치상회 영역에서 양측 펀치 [ante-roposterior(AP):-2.64 ~-3.86mm] 및 ACC(AP: plus 3.{{8 }} ~ 플러스 1.92 mm)는 3개의 연속 슬라이스에서 총 6개의 펀치로 수집되었습니다. transcriptomic 및 methylomic 분석을 위해 개별 동물 조직 펀치를 모았습니다. 병렬 DNA 및 RNA 분리는 카오트로픽 용해 프로토콜(SY 방법)을 사용하여 수행되었습니다.
전사 분석. 표준 프로토콜(57)(Si 방법)을 사용하여 Rat Gene 2.0 ST Array(Affymetrix 902124)로 게놈 전체의 발현 변화를 측정했습니다.
유전자 세트 농축 분석. 먼저, 우리는 이전에 기억에 연루된 122개의 유전자로 구성된 기억 관련 유전자 세트를 폭기했습니다(S Methods). GSEA는 표준 가중 Kolmogorov-Smirnov 통계량을 사용하여 수행되었습니다. 마지막으로, 우리는 상당한 비교를 통해 MGS의 개별 유전자를 테스트하고 다중 테스트(S 방법)를 설명하기 위해 Bonferroni 보정을 적용했습니다.
정량적 PCR, 훈련 후 DNA 메틸트랜스퍼라제 발현 측정 및 전사체 분석에서 발현 변화의 검증을 정량적 PCR로 수행했습니다. 모든 반응은 삼중으로 수행되었습니다(S/방법).
파이로시퀀싱 분석. 이전에 보고된 쥐 Ren의 관련 프로모터 영역의 DNA 메틸화 [chr49.346.306 to 9346.547;RGSC6.0m6(35); 도 3G] 및 PkmL[chr5:172,751,942 ~ 172,752,163; RGSC(Rat Genome Sequencing CorsortiumVRattus norveqicus)6.0rn6(41);Fig.3H] 유전자는 직접 바이설파이트 파이로시퀀싱(58)에 의해 정량화되었습니다. 모든 반응은 4중으로 수행되었습니다(S1 방법).
통계. 억제 회피 보유 대기 시간은 반복 측정으로서 다양한 테스트 컨텍스트에서 보유 대기 시간을 갖는 2원 또는 3원 ANOVA로 분석되었습니다. 사후 비교는 쌍을 이루지 않은 t-검정과 쌍을 이루는 t-검정을 사용했습니다. 전사체 및 DNA 메틸화 분석을 위해 각 조직/치료 조합에 대해 6마리에서 1마리의 독립적인 동물을{6}}조직 펀치로 모아서 형성된 3개의 생물학적 복제물을 분석했습니다. 막대 플롯은 비교 그룹 간의 발현 및 메틸화의 로그 배수 변화(FC) 차이를 보여줍니다. Dept mRNA 수준은 짝을 이루지 않은 t-검정으로 분석되었습니다. 모든 비교에서 P < 0.05는="" 통계적으로="" 유의미한="" 것으로="" 받아들여졌습니다.="" 달리="" 명시되지="" 않은="" 경우="" 여러="" 테스트를="" 설명하기="" 위해="" bonferroni="" 보정이="">
기억력 향상: 시스탄체 보충제
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