对象地识别学习触发了大鼠牙齿与牙齿的可塑性相关立即早期基因和突触蛋白的快速诱导

抽象的

长期识别记忆需要蛋白质合成，但对特定基因的协调调节知之甚少。在这里，我们研究了可塑性相关的即刻早期基因（Arc、Zif268和Narp）的表达在大鼠长期物体位置识别学习后的齿状回中。训练后不久收集的齿状回组织的RT-PCR分析未显示Arc mRNA表达的学习特异性变化。因此，使用原位杂交和免疫组织化学来评估可能对基因表达的稀疏效应。Lea对物体的认知增加了表达Arc的颗粒细胞的密度，在较小程度上增加了Narp，特别是在齿状回背侧叶片中，而Zif268在两个叶片中的表达均升高。因此，物体位置识别触发了与即刻早期基因相关的可塑性的快速、叶片特异性上调e、 对齿状回匀浆进行的Western blot分析表明，三种突触后密度蛋白（Arc、PSD-95和PSD）同时上调-CaMKII)在长期突触可塑性和长期记忆中发挥关键作用。

1.介绍

记忆巩固被认为依赖于突触强度的长期、活动依赖性改变和神经网络连接的重塑。例如，海马依赖性学习和长时程增强（LTP）与突触的细胞结构重组有关，包括突触后密度的增厚和树突棘头的扩张。这种稳定的结构改变通常需要新的基因表达、蛋白质合成以及局部肌动蛋白聚合[1- - - - - -5]．在巩固记忆和长期突触可塑性的情况下，几种证据涉及立即早期基因（IEG）的快速，活性依赖性表达。

IEGs编码多种基因产物，包括分泌蛋白、细胞质酶和诱导转录因子。两种ieg在记忆和LTP巩固中的关键作用已经被确定，它们是活性调节的细胞骨架相关蛋白/活性调节基因3.1 (Arc/Arg3.1)和Zif268(也被称为Egr1, Krox24，和ngfia)。因此，基因敲除或击倒Arc[反义]6，7]或zif268 [8，9]在不同类型的长期记忆中产生选择性缺陷，并在齿状回（DG）中维持晚期LTP。诱导后，Arc mRNA迅速转运到树突，在那里进行局部翻译[10.- - - - - -12.]．Arc蛋白参与控制突触肌动蛋白聚合和调节ampa型谷氨酸受体转运[13.- - - - - -16.]．Zif268中，EGR家族的锌指转录因子，在基因网络的控制[有牵连17.，18.]．弧和ZIF268现在广泛用作记忆形成期间神经元激活和可塑性的标记[19.- - - - - -21.]．

神经营养蛋白，脑衍生的神经营养因子（BDNF）是蛋白质合成依赖性固结的主要调节因子[22.- - - - - -25.]．例如，对依赖于海马依赖抑制学习的内存形成，固结和持续性是必需的BDNF依赖性DE Novo蛋白合成阶段[26.- - - - - -29.]．最近的研究表明，无论是BDNF输注还是齿状回高频刺激(HFS)诱导LTP，都对Arc合成有严格的要求[13.]．另一种由注入齿状回的BDNF诱导的IEG是神经元活动调节的戊四烯蛋白(Narp) [30.]．NARP在开发过程中涉及Synapse地层和成熟，并在兴奋性突触处诱导AMPA受体的聚类[31.- - - - - -33.]．有趣的是，然而，立即早期基因Zif268，其在HFS诱导LTP和长期记忆中起关键作用，没有在响应中BDNF [体内输注上调到30.，34.]．

啮齿类动物的识别记忆可以在各种行为任务中进行评估，如新物体识别[35.或者对象识别，基于大鼠的任务'先天倾向探索新颖而不是熟悉的物体，或者优先探索流离失所的物体。病变研究表明了对神经电路支持识别存储器中的海马形成的参与[36.- - - - - -40]．在分子机制方面，某些分子如MAPK/ERK [41]，转录因子CREB ​​[42，43]以及IEGS ARC [7]，Zif268 [9，44]和egr3 [45已被证明对长期对象识别存储器的形成至关重要。

研究识别记忆的分子机制主要依赖于基因敲除小鼠的行为分析。因此，知之甚少坐标调节和基因表达和蛋白质合成的动力学。在这里，我们的对象 - 地点识别任务训练后大鼠学习弧，NARP，并Zif268的齿状回中的坐标表示。在这个任务中导致的长期对象 - 地点识别记忆的形成，大鼠在熟悉的环境中探索三个不同的对象。动物记得遇到的物体的性质以及它们在环境中的位置，从而将空间记忆和海马功能[需求44，46]．

学习过程中发生的树突重塑的一个关键特征可能是兴奋性突触后密度（PSD）复合体蛋白质成分的协同合成和整合。Arc定位于PSD，并被认为通过稳定新生丝状肌动蛋白在LTP中发挥关键作用[3.，13.，47- - - - - -49]．除了弧段，则PSD蛋白PSD-95和α.-CaMKII在LTP和记忆形成[期间调节突触后元件的组成和功能起主要作用50- - - - - -53]．所有这些蛋白质也可以从树突中的局部mRNA合成[11.，12.，54- - - - - -56]．因此，我们研究协调PSD，弧形的关键蛋白成分的调节，α.-CaMKII和PSD-95在识别学习后的齿状回中。

2.实验程序

2．1.动物

成人男性Sprague-Dawley大鼠（；IFFA-CENTO，法国）在实验开始时重300-350克（平均8周，7.5-9周的范围）被用作受试者。抵达实验室后，它们在恒定温度和照明条件下成对容纳（22^°C，光/暗周期为12:12小时，在07:00亮起。提供了大鼠食物和自来水随意．所有努力都是为了尽量减少动物的数量及其在整个实验中的痛苦。实验是根据1986年11月24日（86/609 / EEC）和法国国家委员会（87/848）的欧洲社区委员会指令进行的。在光相期间进行所有实验。

2.1.1。物体空间形态的长期记忆

为了测试长期的物体位置识别记忆，我们使用了标准物体识别任务的改进版本[35.]基于新颖和对象的熟悉空间位置之间的歧视[44]．将十五只大鼠每天两次处理4天，然后在实验开始前3天休息。实验装置是由金属制成的圆柱形开放场，涂上黑色（直径90厘米，高度40厘米），地板上的木屑，位于具有昏暗照明的房间和恒定的背景噪音。将螺母卡放置在开放场壁顶部的固定位置，以便于每个物体的空间映射。在没有物体的情况下，大鼠习惯于开放的领域- 每天勘探3天。第二天（收购会议），将三个物体放在开放领域，允许大鼠探索四个5分钟的课程，5分钟间隔。这些物体包括不同形状和颜色的组装互锁塑料块件（lego-块）。保留测试，持续5分钟，在同一竞技场中的收购会话后进行2或3天，其中一个物体的空间位置变为新位置。小心以跨越动物的平衡方式取代物体，使得每个物体在物体的性质和位置的性质上以随机方式移位，以避免任何可能出现的任何偏差，如果有些动物会显示出偏好一个物体或一个地方。为了检查同一动物的两个延迟的保留性能，在具有不同的物体组的采集保留序列中测试大鼠两次。保留会话与第一个序列的下一个采集会话和第二个序列的采集会话之间存在2天的休息间隔。在获取和保留阶段期间，记录探索每个对象的时间。勘探标准严格基于积极的探索，其中大鼠在一个物体周围的5厘米的圆圈内有前肢，头部定向或用鼻子触摸它。

探索每个对象的时间以探索所有对象总时间的百分比表示。在采集过程中，对每个对象的探测时间使用方差分析进行分析。对于保留会话，置换对象的探索被表示为对象探索总时间的百分比，并与使用学生的一个样本的机会水平(33.33%)进行比较T.-测试。显著性水平设为．

2.1.2。原位杂交和免疫组化实验组

大鼠被提交到五种不同的治疗方法之一。凯奇对照组（CC，)按照上述方法每天处理（与其他动物在同一天），并直接从其家中笼中取出，与其他组大鼠在同一天处死。训练大鼠按照上述方法接受习惯化和物体识别获取训练，并处死10分钟（L10，）或60分钟（L60，）收购会议结束后。如上所述，处理和习惯对培训的大鼠匹配的对照大鼠，并且在最后的习惯会话之后，他们在没有物体的情况下重新暴露于同一开放领域，他们根据与L10的相同时间表探索L60大鼠（四个5分钟间隔的5分钟），并造成10分钟（C10，)或60分钟(C60，） 之后。

大鼠在氨基甲酸酯麻醉（1mg / kg体重）下含有0.1M磷酸盐缓冲液（Pb; pH 7.4），然后含有1mm正交的氨基烷酸盐，然后含有4％多聚甲醛的磷酸盐缓冲液。在4个时在相同的固定溶液中后固定脑过夜^°转移到含0.1%叠氮化钠的磷酸盐缓冲液中，贮存于4^°C.大脑在含30%蔗糖的PB中室温孵育过夜。第二天，冠状面切片(30在Leica Cm3050s Cryostat上获得M-Clow），配备了理查德 - 艾伦SEC35E刀片。室和物体温度设定为-20^°C和−14^°C分别。将切片立即储存在含有0.1％叠氮化钠的Pb中4^°C.对于免疫组织化学和原位杂交，选择对应于背侧海马（距离贫苯的约-3mm和-4.5mm）的切片。

2.1.3。RT-PCR和Western Blotting实验组

对大鼠进行原位杂交和免疫组化相同的行为处理(为每个组）。动物聚氨酯麻醉下断头;他们的大脑迅速取出，并用冰冷的，0.9％的无菌生理盐水冲洗。海马被迅速除去，齿状回解剖在冰上，在液氮中冷冻并储存在-80^°C。

2.1.4。聚（a）RNA和cDNA制备

Poly(A) RNA分离使用Dynabeads mRNA direct kit (Dynal, Oslo, Norway)，根据制造商的协议进行少量修改。70年升磁珠每个样品使用，并且分离多聚（A）+ RNA级分中洗脱出l为10 mm tris / hcl，pH 8.0。通过测量260/280nm的吸光度来确定聚（a）RNA的产量和质量。使用上标第一链合成试剂盒（Invitrogen）反转60ng Poly（A）RNA，并将所得cDNA稀释20倍。

2.1.5节讨论。半定量实时荧光定量PCR和归一化策略

利用动物个体的cDNA和iQ SYBR Green Supermix进行半定量实时荧光定量PCR将CDNA加入到PCR反应混合物中，得到共25个 湖PCR定量一式三份进行，并且通过iCycler IQ实时检测系统软件通过第二导数最大法量化荧光信号。使用的引物在表中给出1．数据采用多聚泛素、嗜环素和HPRT三个标准化基因的几何平均值进行归一化。引物序列来表格中还给出了方向和退火温度1．

２.２.Riboprobes

将Arc mRNA (GenBank登录号为NM_019361)的前2975个核苷酸插入到pCRII-TOPO载体(Invitrogen)中，制备Arc核探针。根据制造商说明书(罗氏)，使用T7和SP6聚合酶从线性化质粒中转录反义和义感探针。

２.３.原位杂交

将浮动部分置于PBS中5分钟，用蛋白酶K处理（10 g / ml）在37次5分钟^°C，后固定(4% PFA/PBS 5分钟)。固定后，切片用0.25%的乙酸酐在0.1 M TEA (pH = 8.0)中处理10分钟，在2xSSC中洗涤2次，在杂交前缓冲液中放置10分钟。将核糖探针应用于切片上，并在60℃的湿室中进行杂交^°C至少16个小时。切片用2xSSC在RT下冲洗两次，持续30分钟，用50%甲酰胺在2xSSC中冲洗一次，持续65分钟^°c，在37次漂洗2xssc^°C，孵育20个g / ml rnase a在37处^°C孵育30分钟，在RNase A缓冲液中孵育65分钟^°c 30分钟。在室温下在2％阻断试剂中封闭1小时后，施加AP偶联的抗挖掘抗体（1：2000，Roche）。用发色基质NBT和BCIP（Roche）完成可视化。用电弧感测核开杆菌进行的对照没有提供任何染色。弧形阳性细胞在SOMA，PerinculecleCarcle区和/或核心焦点中表现出特征染色。

2.4。抗体

用于免疫印迹的主要抗体如下：ARC H-300（SC-15325,1：200，Santa Cruz），β-actin (AC-15克隆，1:5000,Sigma)， PSD-95 (MA1-045, 1:5000, Affinity BioReagents)和α.-CaMKII(小鼠单克隆，IgG1 MA1-048, 1:2000)。免疫化学方面，抗体如下:Zif268 (sc-110, 1:200, Santa Cruz)和Narp(多克隆抗体，1:250,john Hopkins大学的礼物Richard O 'Brien)。

2．5．免疫组织化学

切片先用含有100 mM甘氨酸(Sigma)的PB处理，然后用PBT (PB含0.1% Tween 20)洗涤，0.3% H孵育₂O₂稀释PBT后，用0.5% Triton X-100稀释PBT渗透20分钟，用阻塞缓冲液(4% BSA和4%驴血清)冲洗并浸泡30分钟。然后在4点孵育过夜^°C在阻断缓冲液中稀释的初生抗体。在PBT中三次洗涤后，将生物素化的二抗在室温下施加1小时。然后将部分在PBT中洗涤，在在PBT稀释的链霉抗生物素蛋白-HRP中孵育1小时，用PBT洗涤，最后处理DAB染色。ZIF268阳性细胞由其特征核染色定义，而NARP阳性细胞呈现体细胞染色。

2.5.1。图像获取和分析

在尼康Eclipse 80i显微镜上拍摄了图片，耦合到尼康DS-5M相机。用4×目的获取代表性图片，而使用10×和20×20×目的进行呈阳性标记的颗粒细胞密度的评估。NIS元素AR2.3软件（尼康）用于测定正染色的细胞和由颗粒细胞层覆盖的面积。通过系统扫描整个非连续部分的厚度来实现染色细胞的计数，以避免细胞密度的俯卧和高估。密度计算基于由齿状回波的上部或下叶片的颗粒细胞层界定的面积内的正细胞体或核的数量。

2.5.2。SDS-PAGE和Western Blotting

用BCA蛋白分析试剂盒(Pierce)测定匀浆样品中的蛋白水平。将等量的蛋白质加载到SDS-PAGE凝胶上(10%)，并在恒定的10ma下运行一夜。分离的蛋白质在20 V过夜或100 V持续1小时的恒定电压下转移到硝化纤维素膜(hybonding - c, Amersham- GE Healthcare, Oslo, Norway)。在室温(RT)条件下，将膜封在陀螺摇杆上1小时。阻断缓冲液(BB)由TBST (Tris-buffered saline/0.1% Tween-20)和5% BSA或5%脱脂奶粉组成。将一抗溶解在含5% BSA的BB中，在RT或4下孵育2小时^°C恒定摇晃过夜。在三次用TBST洗涤后，在溶解在TBST中的辣根过氧化物酶 - 缀合的二抗中孵育墨水1小时。用TBST洗涤墨水三次，使用增强化学发光可视化蛋白质（ECL Western印迹分析系统，Pierce ECL Western印迹基板）。在室温下用恢复加上Western Blot剥离缓冲液（Pierce，Rockford，USA）剥离污点20分钟，并与另一个检测感兴趣蛋白质的另一种抗体再生。每种蛋白质的光学密度值相对于用的值标准化β肌动蛋白抗体。

2.6。统计分析

所有数据均以平均值±SEM表示。C10、L10、C60、L60组间采用方差分析进行统计分析，采用Tukey post hoc test进行进一步比较。采用方差分析将CC组与其他组进行独立比较。显著性水平设为．

结果

3.1。用于物体的空间配置的长期记忆

培训程序涉及对测试竞技场的习惯，然后在连续的5分钟课程中接触固定位置的三个物体，其中5分钟间隔（采集阶段）和保留试验，在2或3天后进行。在保留测试中，确定了其中一个物体被移位，并且确定了相对于对象探索总时间探索所流离型物体的时间。此前已显示该范式以诱导对象的对象和位置的长期内存[44]．在采集阶段，ANOVA在探索三个物体的时间之间没有显示出显着差异（探索为期两天延迟的三个对象的时间：％，％，总时间的百分比;，，因3天的延误:％，％，总时间的百分比;，）.在保留测试中，大鼠在2天和3天的保留间隔中探索移位物体的时间都明显多于机会水平(33.33%)(在延迟2天的保留间隔中探索移位物体的时间:总时间的百分比;，；对于3天的延迟：总时间的百分比;，），如图所示1(一)和1（b）。该行为分析表明我们的实验条件中的大鼠能够形成长期对象识别存储器。

３．２．目标识别训练诱导DG背侧叶片颗粒细胞Arc mRNA表达

我们假设对物体及其空间位置的不同类型信息的获取与立即早期基因Arc的快速诱导相关。这个问题首先通过半定量RT-PCR分析微解剖DG中的Arc mRNA水平来解决。令人惊讶的是，与笼中对照组(CC)动物相比，C10、C60、L10和L60动物的Arc mRNA水平没有显著变化(图)2，)，表明在有或没有物体的情况下探索竞技场对齿状回Arc表达没有显著影响。

内源性arc表达颗粒细胞占DG中颗粒细胞总数的百分比非常低(1-2%)。经过空间行为体验后，弧形表达细胞的密度在背侧(内)叶片中明显增加，而在腹侧(外)叶片中几乎没有变化[57]．我们认为，对整个DG匀浆样品进行PCR分析，可能无法检测到这种稀疏的、叶片特异性的基因表达变化。因此，我们使用原位杂交技术重新研究了学习对象及其构型对Arc mRNA表达的影响(图)3.）.如前所述，沿着CC和培训的组的DG的背部和腹侧叶片分散弧形细胞（图3.(一)-3.（d） ）。CC动物的颗粒细胞层的平均密度为每个弧形阳性细胞在背叶片中，腹侧叶片呈现平均密度每个弧形阳性细胞．数字3.（e） 显示了执行识别任务后DG背侧和腹侧叶片中ARCMRNA阳性颗粒细胞的标准化密度。方差分析显示了叶片效应(；)，时间效应(；）和学习效果（；）.在背叶片中，相对于CC组，在L10动物中检测到密度的显着2倍增加（)，而C10组相对于CC表现出不显著的1.4倍增加。学习组背侧叶片Arc mrna阳性细胞密度在训练后1小时仍保持升高。与CC水平相比，L60只动物显著增加了1.4倍(与C60级别相比，1.5倍的增加（）.在腹侧叶片中，C10和C60组arc阳性细胞密度较笼型对照组显著降低()，表明对环境的探索导致腹侧叶片特有的Arc表达快速持续下降。然而，暴露于物体后，10分钟Arc表达增加了2倍(）相对于仅暴露于测试竞技场大鼠。有趣的是，在腹侧叶片在60分钟的时间点没有观察到三个对象的存在的影响。因此，关于这个识别任务对象的学习导致了DG的两个刀片快速稀疏增加弧表达。然而，只有DG的背侧叶片表现出电弧mRNA表达的持续增加直至一个小时的posttraining。

3.3。对象识别训练增加了DG背部和腹侧叶片的颗粒细胞中的ZIF268蛋白表达

通过免疫组织化学监测DG中的ZIF268蛋白表达（图4左面板)。Zif268蛋白在DG叶片的颗粒细胞中具有典型的核定位(图)4(一)-4(d))。笼后对照动物背叶平均阳性细胞密度为295.9±42,8个/只而腹侧叶片呈现336.3±68个阳性细胞的平均密度.通过方差分析对C60和L60动物进行比较，显示出学习效果(；)以及刀片效应(；）.在背叶片中，在L60组中观察到ZIF268阳性颗粒细胞密度的显着1.8倍增加（）与相当于笼中的C60组中的表达相比（图4(e))。在腹侧叶，当L60动物与C60对照组比较时，也看到了类似的识别学习特异性增加(）.然而，也如弧形的观察到，在C60组相对于笼中的对照中，腹侧叶片中表达细胞的密度显着降低（， 数字4(e))。这些结果表明，对象识别在DG的两个刀片中引起ZIF268表达。

3．4．目标识别训练增加DG背侧叶片颗粒细胞Narp蛋白表达

DG双叶片细胞Narp染色明显，仅局限于胞体(图)4(f) -4(我))。关在笼子里的对照动物的平均密度为NARP阳性细胞每在背面刀片和每个阳性细胞在腹侧。在C60和L60组的背侧叶片中，相对于笼子对照组，narp阳性颗粒细胞有所增加(图)4（j））。该组暴露于对象（L60）的动物中观察到的增加是显著（），而C60组中的表达与笼中没有显着差异。与Arc和Zif268相反，在C60和L60组的腹侧叶片中没有检测到NARP表达的变化。然而，ANOVA没有检测到任何学习特异性变化，表明任务对DG的背叶片的肿瘤蛋白表达有影响，这不能仅归因于获取对象配置。

3.5。对象识别培训增加了弧度的水平，α.-Camkii和DG中的PSD-95蛋白表达

Western Blot用于评估DG培训的动物中ARC蛋白的表达水平（图5(a))。L60组Arc水平较C60升高2.5倍以上(）.这种学习相关的增加与原位杂交显示的Arc mRNA的变化相匹配(图)3.(d))。然后，我们询问弧形表达的这种增加是否通过改变突触塑性和内存整理的其他蛋白质的表达而平行。为此目的，我们选择了突触蛋白PSD-95和酶的两种核心密度复合物的核心成分α.-这两种蛋白都经历局部树突状合成，调节PSD的结构和受体组成，并在突触可塑性和记忆中具有重要功能[50- - - - - -53，58- - - - - -61]．像弧,α.-CaMKII(图5（b））和psd-95（图5（c） 与C60组相比，L60组在没有物体的情况下暴露于竞技场中，两者均上调(和）.蛋白质反应的另一个有趣方面是弧形和弧形表达的降低α.-CaMKII C60的组中的至多达所述笼对照的50％，尽管该效应不是显著。

4。讨论

本研究的主要结果如下。（1）对象识别训练在DG的颗粒细胞层中引起稀疏IEG表达，如通过弧形，ZIF268的上调和较小程度的NARP所示组化化学。（2）对象探索在齿状转叶的两个叶片上引起ZIF268表达，而弧形和鼻部表达被选择性地诱导在背叶中。（3）弧的水平，α.-CaMKII和PSD-95这三种对长期记忆至关重要的突触定位蛋白在物体识别训练后1小时在DG匀浆中同时增加。

4．1.物体识别训练增强DG的即时早期基因表达

RT-PCR未显示Arc mRNA的显著上调或下调(图)2）.虽然这种否定结果表明，颗粒细胞无反应，RT-PCR可能无法检测被限制为颗粒细胞，或在群体内可能双向改变的亚群的变化。我们原位杂交和免疫组化方法发现，电弧，Zif268和NARP都上调齿状颗粒细胞的物体识别任务的完成（图之后不久3.和4）.此外，不同的空间激活模式证明了在DG的背侧和腹侧叶片上IEG表达的强烈差异控制。Arc mRNA在腹侧叶仅短暂升高，而在背侧叶则持续表达。Narp蛋白表现出相同的背侧叶片特异性模式，而Zif268蛋白在两个DG叶片中的升高幅度相同。

Chawla等。[57先前已经表现出弧形的弧形表达，但在新环境中的空间行为经验之后，DG的腹部叶片。在该研究中，探索两种不同的竞技大鼠表现出背叶片中的弧形表达的环境特异性增加。因此，DG背叶片中的弧形表达的增强是对新环境的空间探索以及对象识别学习是共同的。有趣的是，在探索已知环境之后，我们的C10和C60组中没有观察到弧形表达的显着增加，这表明DG中的电弧感应特定于新颖的空间体验。如在尖锐的等人的论文中所讨论的，基因表达的叶片特异性改变可能与脂肪突触密度的差异有关，叶片细胞上的颗粒细胞或叶片之间的局部电路的差异有关。此外，Fevurly和Spencer报告说，压力也对仪式转符的两个叶片中的FOS表达有相反的影响[62]．以前的工作表明，在BDNF-LTP期间，弧和NARP，但不是ZIF268，在BDNF-LTP期间强烈上调[30.，34.，63]．尚需进一步研究，以确定学习新物体对Arc和Narp表达的影响是否反映了齿状回背侧叶片内源性BDNF信号的选择性激活。

有趣的是，DG中的FOS免疫染色于熟悉的大鼠较高，但不是熟悉物品的新布置[64，65]．这项工作涉及遥控图片上的物品的显示，而我们研究中的大鼠可以自由地探索未改变的配置。然而，我们的结果表明在对象识别之后DG中的弧和ZIF268表达的结果符合DG参与相对熟悉空间安排的识别的提议[65]．通过显示多个基因和蛋白的调控表达，证实了DG在物体-位置识别记忆环境中的响应性。

4.2。物体识别训练后DG中突触蛋白的快速表达

树突状刺通过涉及BDNF信号传导，局部蛋白质合成和肌动蛋白聚合的机制的活性驱动的突触重组和生长。我们已经观察到弧的平行调节，α.-CaMKII，和DG中PSD-95的识别学习(图5）.这些蛋白都是PSD的组成部分，它们可以由树突状mRNA合成，每一种蛋白在突触结构和功效的长期修饰中都具有重要作用[47- - - - - -49，51，53，66]．最近的证据表明，短期对长期记忆的转化需要在海马的有限后时间窗口中需要蛋白质合成阶段，并且内存的持久性是BDNF依赖的[27.，28.]．在DG中bdnf诱导的LTP需要Arc合成，这有助于稳定新聚合的肌动蛋白[13.]．弧,α.-Camkii也响应于BDNF应用于SynaptoneuroSomes [55，67，68]．因此，我们的数据支持识别记忆涉及快速和坐标调节可塑性相关的PSD蛋白的模型。

在暴露于空旷竞技场的动物中，除了目标学习特异性蛋白表达增加外，还有基因和蛋白表达减少的趋势。这些下降背后的机制目前尚不清楚。这似乎是一个叶片特异性成分，因为表达Arc-和zif268的颗粒细胞密度仅在叶片腹侧显著下降。弧,α.-Camkii蛋白表达在从反复暴露于空竞技场的大鼠中获得的DG匀浆蛋白表达在50％以下。这是有趣的，因为最近的证据表明记忆形成和LTP维持需要蛋白质的蛋白质降解[69- - - - - -72，特别是在记忆重新激活的情况下，这可能发生在我们的对照组老鼠中，它们反复暴露在竞技场中[69- - - - - -72]．突触修饰目前的视图与特定的蛋白酶体降解相结合了高度调节的蛋白质合成。因此，可以想到弧形的降解和α.- 在反复暴露于空竞技场后，在制备随后的蛋白质合成依赖性重塑中的突触中起着一些作用。或者，先前已经证明，延长动物暴露于开放场导致磷酸化CREB水平降低，这可能采取减少CREB响应基因[73]．最近有证据表明Arc启动子中存在一个CRE位点。因此，Arc表达下调可能是对照组动物CREB低磷酸化的结果[74]．

总之,我们提供了证据表明,颗粒细胞的总干事学习有所反应,并形成长期记忆的形成的对象和这种类型的突触可塑性相关的内存触发upregulation ieg弧和Zif268增强突触蛋白的表达psd - 95和α.-camkii。有趣的是，在一些情况下，与对象学习相关的上调似乎叠加在已知背景诱导的表达的下调。需要进一步的工作来定义基因和蛋白质调节在对象识别范式中的精确行为作用。Pollak和同事[75最近报道了Morris水迷宫空间训练后海马组织中BDNF、Zif268、PSD-95和pCaMKII的协同表达。与目前对物体-地点识别记忆的研究相似之处，支持了类似的分子机制构成了海马依赖的不同形式的长期记忆的观点。

缩写

BDNF：	脑源性神经营养因子
RT-PCR：	实时聚合酶链反应
LTP:	长期势差
IEG:	立即早期基因
HFS：	高频刺激
AMPA:	α.-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionate
PSD：	突触后密度

致谢

作者谨此感谢I.在制备RT-PCR和Western Blot分析的脑组织期间提供技术援助，Pascale Veyrac和Nathalie Samson用于动物护理，B.Srebro，S. Kuipers和A. Trentani建设性讨论。这项工作由挪威研究理事会和欧洲联盟Marie Curie RTN基因记忆（批准No.504231）资助。JonathanSoulé和Zsuzsa Penke同样地贡献了这项工作。

参考

1. J. N.Bourne和K.M. Harris，“海马树突刺的平衡结构和功能”神经科学的年度审查第31卷第1期1，页47-67,2008。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
2. M. Segal，“树突刺和长期可塑性”神经系统科学自然评论，卷。6，不。4，pp。277-284,2005。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
3. C. R. Bramham，“局部蛋白合成、肌动蛋白动态和LTP巩固”神经生物学的最新观点第18卷第2期5，页524-531,2008。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
4. T.Dada和M.盛，“树突脊柱形态发生的分子机制”神经生物学的最新观点，第16卷，第1期，第95-101页，2006年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
5. M. Matsuzaki，“树突刺可塑性和记忆存储的关键因素”，神经科学研究，卷。57，没有。1，pp。1-9,2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
6. J.F.Guzowski，G.L.Lyford，G. D.Stevenson等，“抑制大鼠海马中的活性依赖性Arc蛋白表达损害了长期增强和长期记忆的整合的维持，”神经科学杂志，卷。20，没有。11，pp。3993-4001,2000。查看在：谷歌学术搜索
7. N.Plath，O. Ohana，B. Dammermann等，“Arc / Arg3.1对于巩固突触可塑性和记忆至关重要，”神经元号，第52卷。3，第437-444,2006。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
8. B. Bozon，S. Davis和S. Laroche，“在检索后重新垄断识别记忆的立即早期基因ZIF268的要求”神经元，第40卷，第5期。4，第695-701页，2003。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
9. M. W.琼斯，M. L. Errington，P. J.法语等人，“在LTP和晚长期记忆的表达的立即早期基因Zif268一个要求，”自然神经科学，卷。4，不。3，pp。289-296,2001。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
10. O. Steward，C.S.Warlace，G.L.Lyford和P.F.Frley，“突触激活导致IEG的mRNA弧在Dendrites上选择性地定位近激活的突触突触地点，“神经元第21卷第2期4, 1998。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
11. W. Link，U. Konietzko，G. Kauselmann等，“立即早期基因的Somatodendritic表达是受突触活动的调节，”美国国家科学院的诉讼程序，卷。92，没有。12，第5734-5738，1995。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
12. G. L.Lyford，K. Yamagata，W.E.Kaufmann等，“弧，生长因子和活性调节基因，编码一种富集神经元树枝状的新型细胞骨架相关蛋白”神经元，卷。14，不。2，pp。433-445,1995。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
13. E.Messaoudi，T.Kanhema，J.Soulé等，“持续Arc/Arg3.1合成通过调节体内齿状回的局部肌动蛋白聚合来控制长期增强巩固，”神经科学杂志，卷。27，不。39，pp。10445-10455,2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
14. S. Chowdhury, J. D. Shepherd, H. Okuno等，“Arc/Arg3.1与内吞机制相互作用以调节AMPA受体的运输，”神经元，第52卷，第3期，第445-459页，2006年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
15. J. D. Shepherd, G. Rumbaugh, J. Wu等，“Arc/Arg3.1介导AMPA受体的稳态突触缩放，”神经元号，第52卷。3，第475-484,2006。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
16. C. R.Bramham，P.F.Farley，M. J. Moore和J. F.Guzowski，即时的早期基因ARC / ARG3.1.:规则、机制和功能，”神经科学杂志，卷。28，不。46，pp。11760-11767，2008。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
17. A. R. Pfenning, R. Schwartz, and A. L. Barth，“识别可塑性转录组的比较基因组学方法”，BMC神经科学，卷。8，第20条，第20页，2007年1-18,2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
18. L. Li，J.Carter，X. Gao，J. Whitehead和W. G.GutteLotte“神经塑性相关的Arc基因是早期生长反应（EGR）转录因子的直接转录靶标”分子和细胞生物学，第25卷，第2期23, pp. 10286 - 10300,2005。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
19. S. Davis，B. Bozon和S. Laroche，“在突触可塑性和学习中，有多需要的即时早期基因ZIF 268的激活？”大脑研究行为，卷。142，不。1-2，pp.17-30，2003。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
20. E.Knapska和L.Kaczmarek，“哺乳动物中神经元塑性的基因：ZIF268 / EGR-1 / NGFI-A / KROX-24 / TIS8 / ZENK？”神经生物学的进展第74卷第1期4，页183-211,2004。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
21. S.Kubik、T.Miyashita和J.F.Guzowski，“利用即刻早期基因绘制海马分区功能图，”学习和记忆，卷。14，不。11，第758-770，2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
22. S. Linnarsson, A. Björklund，和P. Ernfors，“BDNF突变小鼠的学习缺陷，”欧洲神经科学杂志，卷。9，没有。12，第2581至2587年，1997。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
23. L. Minichiello, M. Korte, D. Wolfer等人，“TrkB受体在海马介导学习中的重要作用”神经元，第24卷，第2期2，第401-414页，1999。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
24. C. R.Bramham和E. Messaoudi，“BDNF在成人突触塑性中的功能：突触固结假设”神经生物学的进展，第76卷，第76期2，页99-125,2005。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
25. W. J. Tyler，M. Alonso，C.R.Bramham和L. D. D. Pozzo-Miller，“从收购到合并：关于脑源性神经营养因子信号传导在海马依赖学习中的作用，”学习和记忆，卷。9，没有。5，pp。224-237,2002。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
26. M. Alonso, M. M. Vianna, A. M. Depino等人，“bdnf在大鼠海马体中触发的事件对短期和长期记忆的形成都是必需的，”海马体，卷。12，不。4，pp。551-560,2002。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
27. J. I. Rossato, L. R. M. Bevilaqua, J. C. Myskiw, J. H. Medina, I. Izquierdo, M. Cammarota，“海马蛋白合成在物体识别记忆巩固和再巩固中的作用”，学习和记忆，卷。14，不。1，pp。36-46,2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
28. P. Bekinschtein，M. Cammarota的，L.M。Igaz，L. R. M. Bevilaqua，I.伊斯基耶多，和J. H.麦地那，“长期存储器存储的持久性要求在海马晚期蛋白合成 - 和BDNF-相关的相位，”神经元，卷。53，不。2，pp。261-277,2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
29. P. Bekinschtein，M. Cammarota，C.Katche等人，“BDNF对于促进长期记忆储存的持久性至关重要，”美国国家科学院的诉讼程序第105卷第1期7，第2711-2716页，2008。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
30. K. Wibrand, E. Messaoudi, B. Håvik等，“bdnf诱导的成年大鼠齿状回体内长期增强过程中与Arc共同上调的基因的鉴定，”欧洲神经科学杂志，第23卷，第2期。6、2006年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
31. R. J. O. brien, D. Xu, R. S. Petralia, O. Steward, R. L. Huganir，和P. Worley，“细胞外即时早期基因产物Narp介导的AMPA受体突触聚簇”，神经元，第23卷，第2期。2、1999年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
32. R.O'Brien，D.Xu，R.Mi，X.Tang，C.Hopf和P.Worley，“突触靶向Narp在培养脊髓神经元兴奋性突触AMPA受体聚集中起着重要作用，”神经科学杂志第22卷第2期11，页4487-4498,2002。查看在：谷歌学术搜索
33. D. Xu，C.Hopf，R. Reddy等，“NARP和NP1形成杂晶体，其在发育和活性依赖性突触塑性中起作用”，神经元，第39卷，第3期，第513-528页，2003年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
34. S.-W。应，M. Futter, K. Rosenblum等，“脑源性神经营养因子诱导完整成年海马的长期增强:ERK激活与CREB耦合和上调Arc合成的需求，”神经科学杂志第22卷第2期5，PP。1532-1540,2002。查看在：谷歌学术搜索
35. A. Ennaceur和J. Delacour，“老鼠记忆神经生物学研究的一次试验新方法”。1:行为数据,”大脑研究行为第31卷第1期1，页47-59,1988。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
36. E. R. Wood, D. G. Mumby, J. P. J. Pinel, and A. G. Phillips，“海马缺血损伤后，老鼠的物体识别记忆受损”，行为神经科学，卷。107，没有。1，pp。51-62,1993。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
37. K. A.威格和D. K. Bilkey，“鼠的病变边缘皮层加剧记忆缺失观察到以下的伞穹窿损害，”行为神经科学，第109卷，第2期。4，页620-630,1995。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
38. L. R. Rudire，J.T. Wixted，以及R. E. Clark，“识别记忆和内侧时间叶：一个新的视角”，神经系统科学自然评论，第8卷，第2期11，第872-883页，2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
39. R. E. Clark，A. N.West，S.M. Zola和L. R. Rudire“海马病变的大鼠在延迟的非匹配到样品任务上受到损害，”海马体，卷。11，不。2，第176-186，2001。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
40. S.加斯金，A.特伦布莱和D. G. Mumby，“逆行和大鼠海马病变顺行对象识别，”海马体，卷。13，不。8，pp。962-969，2003。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
41. A.Kelly，S. Laroche和S. Davis，“激活偶极活化的蛋白激酶/细胞外信号调节激酶需要在海马电路中进行整合和再垄断识别记忆，”神经科学杂志，第23卷，第2期。12，页5354-5360,2003。查看在：谷歌学术搜索
42. C. Pittenger，Y. Y.Huang，R.F.Paletzki等，“背部海马区域Ca1中CREB ​​/ ATF转录因子的可逆抑制破坏了海马依赖的空间记忆”神经元，卷。34，没有。3，pp。447-462，2002。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
43. b . Bozon。Kelly, S. A. Josselyn, A. J. Silva, S. Davis, and S. Laroche，“MAPK, CREB和zif268都是巩固识别记忆所必需的，”皇家学会的哲学交易b，第358卷，第1432号，第805-8142003页。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
44. B. Bozon，S. Davis和S. Laroche，“突触早期基因Zif268的受调节的转移：突触塑性和记忆形成中的机制和基因剂量依赖性功能，”海马体，卷。12，不。5，第570-577，2002。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
45. L. Li，S. H. Yun，J.Keblesh等，“Egr3，突触活动受调节的转录因子，对学习和记忆至关重要”，“分子与细胞神经科学第35期1，页76-88,2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
46. T. a . Jenkins, E. Amin, J. M. Pearce, M. W. Brown, J. P. Aggleton，“熟悉视觉刺激的新奇空间安排促进了大鼠海马形成的活动，但不促进海马旁皮质:一项c-fos表达研究，”神经科学，卷。124，没有。1，第43-52,2004。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
47. H.湖西，M.A.沃德，J.S。乔杜里，W. P.布莱克斯托克和S. G. N.格兰特，“NMDA受体 - 粘附蛋白信号传导复合物的蛋白质组分析，”自然神经科学，第3卷，第2期。7，页661-669,2000。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
48. D. E. Moga，M. E. Calhoun，A.Chowdhury，P.Worley，J.H.Morrison和M. L. Shapiro，“活性调节的细胞骨骼相关蛋白质是最近激活的兴奋性突触”，“神经科学，卷。125，没有。1，pp.7-11，2004。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
49. J. J.Rodriguez，H.A. Davies，A.T.Silva等，“大鼠牙齿回肠的长期级化与刺，树突和胶质胶中的增强弧/ arg3.1蛋白表达有关。欧洲神经科学杂志第21卷第2期9，pp。2384-2396,2005。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
50. C. Bats, L. Groc，和D. Choquet，“stargazin和PSD-95之间的相互作用调节AMPA受体表面运输，”神经元，卷。53，不。5，PP。719-734,2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
51. I.埃利希和R.马林洛，“突触后密度95个控制AMPA受体掺入长时程增强和经验驱动突触可塑性中，”神经科学杂志，第24卷，第2期4，pp。916-927，2004。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
52. e . Kim K.-O。Cho, a . Rothschild, M. Sheng，“PSD-95家族成员Chapsyn-110的异多能化和NMDA受体聚类活性”，神经元，卷。17，不。1，pp。103-113，1996。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
53. J. E. Lisman和A. M. Zhabotinsky，“突触记忆的模型:CaMKII/PP1开关，通过组织AMPA受体锚定组装增强传输”，神经元第31卷第1期2，pp。191-201,2001。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
54. G.Aakalu，W.B.Smith，N.Nguyen，C.江和E. M. Schuman，“海马神经元的局部蛋白质合成的动态可视化”神经元，卷。30，没有。2，pp。489-502，2001。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
55. 尹玉英，“脑源性神经营养因子增强突触eurosomes中Arc的合成，”美国国家科学院的诉讼程序，卷。99，没有。4，pp。2368-2373,2002。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
56. R. S. Muddashetty，科西，C.克罗斯，M. Xu和G.Jassell，“令人讨厌的代谢谷氨酸受体依赖性翻译，AMPA受体和突触后密度-95 mRNA在脆弱的X综合征的突触中，”神经科学杂志，卷。27，不。20，pp。5338-5348,2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
57. M.K.Chawla，J.F.Guzowski，V.Ramirez-Amaya等，“通过简短的空间体验，”啮齿动物筋膜上部叶片中的弧形RNA稀疏，环境选择性表达，“海马体，第15卷，第5期。5，页579-586,2005。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
58. A. Elkobi, I. Ehrlich, K. Belelovsky, L. Barki-Harrington，和K. Rosenblum，“味觉皮层中erk依赖的PSD-95诱导对味觉学习是必要的，但对味觉提取不是必要的，”自然神经科学，卷。11，不。10，pp。1149-1151,2008。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
59. S. Miller, M. Yasuda, J. K. Coats, Y. Jones, M. E. Martone, M. Mayford，“CaMKII树突翻译的中断”$\mathrm{\alpha .}$损害突触塑性和内存整合的稳定，“神经元，第36卷，第3期，第507-5192002页。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
60. M.米戈，P.查尔斯沃思，M.登普斯特等人，“增强长时程增强和受损的在小鼠中的学习与突变体突触后致密物95蛋白，”自然，卷。396，没有。6710，第433-439,1998,998。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
61. A. J. Silva, R. Paylor, J. M. Wehner，和S. Tonegawa，“空间学习障碍$\mathrm{\alpha .}$-Calcium-钙调蛋白激酶II突变小鼠，“科学，卷。257，不。5067，PP。206-211,1992。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
62. R. D. Fevurly和R. L. Spencer说:“Fos的表达是由下丘脑室旁核和齿状回的内源性糖皮质激素选择性和差异性地调节的。”神经病药物学杂志，第16卷，第5期。12，页970-979,2004。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
63. E. Messaoudi，S. -w。Ying，T.Kanhema，S. D. Croll和C. R.Bramham，“脑衍生的神经营养因子触发转录依赖性，晚期长期长期增强，”神经科学杂志第22卷第2期17，pp。7453-7461,2002。查看在：谷歌学术搜索
64. X. O. Zhu, M. W. Brown, B. J. McCabe, J. P. Aggleton，“视觉刺激的新奇性或熟悉性对大鼠大脑中即时早期基因c-fos表达的影响”，神经科学，第69卷，第2期3，第821-829页，1995。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
65. H. Wan, J. P. Aggleton, M. W. Brown，“海马体和周围皮层对识别记忆的不同贡献”，神经科学杂志，卷。19，没有。3，PP。1142-1148,1999。查看在：谷歌学术搜索
66. J.-c.Béěque，D.-t.林，M.-G.Kang，H. Aizawa，K.Akamiya和R. Huganir，“PSD-95的突触特异性调节AMPA受体功能”，“美国国家科学院的诉讼程序，卷。103，没有。51，pp。19535-19540,2006。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
67. G. M. Schratt, E. a .近，W. G. Chen, L. Hu, M. E. Greenberg，“在神经元发育过程中，BDNF通过哺乳动物雷帕霉素-磷脂酰肌醇3-激酶依赖途径靶点调节一组选定的mrna的翻译，”神经科学杂志，第24卷，第2期33，页7366-7377,2004。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
68. T. Kanhema, G. Dagestad, D. Panja等，“bdnf诱导LTP中翻译起始和肽链延伸的双重调控:室特异性翻译控制的证据”神经化学杂志，卷。99，没有。5，PP。1328-1337,2006。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
69. B.Bingol和E. M. Schuman，“突触蛋白质通过泛素蛋白酶体系的降解”，“神经生物学的最新观点，第15卷，第5期。5，第536-541，2005。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
70. M.洛佩兹-沙龙，M.阿隆索，M. R. M.维安纳等人，“是必需的泛素 - 蛋白酶级联用于哺乳动物长期记忆形成，”欧洲神经科学杂志，卷。14，不。11，PP。1820-1826,2001。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
71. R.塞卡，R. M. Vabulas，F. U. Hartl的，T.潘霍华，和U. V.Nägerl，“蛋白质合成和蛋白酶体依赖性降解的平衡决定LTP的维持，”神经元号，第52卷。2，第239-245页，2006。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
72. S.-H.李，J.-H.Choi，N. Lee等，“突触蛋白质退化下潜失去令人沮丧的恐惧记忆，”科学，卷。319，没有。5867，pp。1253-1256,2008。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
73. D. Moncada和H. Viola，“大鼠海马Creb的磷酸化状态：空间新奇和空间熟悉之间的分子开关？”学习与记忆神经生物学，卷。86，没有。1，pp。9-18，2006。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
74. H. Okuno, T. Kawashima, A. Adachi-Morishima, M. Okamura, P. Worley，和H. Bito，“Arc基因突触活动依赖表达的关键基因组序列”，项目no. 1，38.12.2008神经科学会议策划人。神经科学学会，华盛顿特区，美国，2008。查看在：谷歌学术搜索
75. D. D. Pollak, K. Herkner, H. Hoeger，和G. Lubec，“行为测试上调FVB/N小鼠海马区pCaMKII, BDNF, PSD-95和egr-1，”大脑研究行为，卷。163，没有。1，pp。128-135,2005。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索

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