文摘

突触标记和捕获(STC)假说提供了一个令人信服的解释长期势差的突触特异性和便利化。其含义长期记忆(LTM)导致了行为假设标记形成机制。在这里,我们表明,维护标签过程可能在海马体后期收购后长期记忆的持久性存储。提出维护标签有几个特点:(1)标签是短暂和时间;(2)设置在关键时刻末窗口后厌恶训练导致而且LTM;(3)暴露大鼠小说环境专门在这个标签时间窗口允许整合一个持久的中心思想;(4)熟悉环境探索不是有效;(5)新颖性的影响对促进记忆的持久性需要多巴胺D1 / D5受体和背侧海马电弧表达式。目前的结果可以解释为一个更广泛的标签版本的行为假设和突出的耐久性记忆痕迹也取决于后期训练或事件引起的标签机制经历了近时间这个标签。

1。介绍

突触标记和捕获(STC)假说提供了一个强有力的框架来解释如何实现突触electrophysiological-induced可塑性变化的特异性和持久性。它预测,归纳长期势差创建一个synapse-specific“标记状态”,可能捕获扩散plasticity-related蛋白质(prp)所引起的其他神经活动(1,2]。优质的功能相关性假说及其对学习的影响和长期记忆(LTM)导致了行为假设标记形成机制(3]。这个过程解释了弱训练诱导短期记忆和“学习标签”可以建立为中心(持续至少24 h)如果动物暴露于一本小说提供prp经验。两个重要的要求,这个过程是疗效的关键的时间窗口,合理部分的标记和新奇属性的瞬态方面的相关经验3,4]。在过去一些年,几个研究小组已经在行为观察标记过程证明它在操作性和巴甫洛夫厌恶范式,在灭绝和空间物体识别记忆的形成和其他任务基于空间学习2- - - - - -14]。此外,也观察到类似的现象在学校儿童了解一个故事或一幅画,建议在长期记忆形成过程的普遍性(15]。尽管过多的信息有关的行为标签中心思想的形成,到现在没有信息维护标签的存在潜在的长期记忆存储的过程。

鉴于后期BDNF(脑源性神经营养因子)和蛋白质synthesis-dependent巩固阶段发生在12 h强抑制性回避(IA)培训后需要背侧海马记忆的持久性(16,17),我们预测,IA训练生成一个maintenance-specific标记训练后晚些时候,它捕获所需prp长期记忆存储。然后,我们假定一个弱IA训练产生的而且LTM几天就会创建一个maintenance-specific标签而prp所需内存持久性close-in-time小说提供了经验。因此,存储原始IA的内存的持续时间将比预期更长的时间,建立一个持久的中心思想。这里,我们目前的证据后期“标记状态”的记忆痕迹是参与中心的持久性存储通过维护标签的过程。

2。材料和方法

2.1。主题

共有315个雄性Wistar鼠植物园的意大利医院(布宜诺斯艾利斯,阿根廷)加权230 - 260克。动物被安置五到笼子里,保持在一个恒定的温度22°C,水和食物随意,在12 h光/暗周期(灯在早上8:00)。每只动物是仅用于实验。实验过程遵循美国国立卫生研究院的指导方针指导的护理和使用实验动物,动物保健和使用委员会批准布宜诺斯艾利斯大学(CICUAL)。

2.2。手术

老鼠双边植入深度氯胺酮和甲苯噻嗪麻醉下(100年和5毫克/公斤,resp) 22 g引导插管旨在背侧海马CA1区(美联社−4.3毫米,LL±3.0毫米,DV 1.4毫米)(从前囱)。坐标是基于Paxinos和沃森(1997)18]。套管固定在头骨和牙齿丙烯酸。闭孔然后插入套管,防止堵塞,相同或更少的套管长度。在手术结束时,动物被注射一剂meloxicam(0.2毫克/公斤)作为止痛剂和抗生素庆大霉素(2.5毫克/公斤)。行为过程开始手术后5 - 7天。

2.3。抑制性回避训练和测试

从手术恢复后,动物每天处理一次两天然后训练抑制性回避(IA)如前所述16]。短暂的装置是一个50×25×25厘米不透明压克力盒的地板是一个网格由1毫米口径不锈钢酒吧。网格的左端是由宽12厘米,高5.0厘米的平台。在处理会话动物被以同样的方式处理他们在颅内注入。短暂,他们抓住的手,稍微克制圈或调查员的手臂。在第二天的操作在大多数动物没有明显迹象的压力。培训,动物被轻轻地放在平台上,走下到电网,收到一个3秒,0.4 mA炒足底电击。参数评估在训练和测试会话是延迟下台的平台。老鼠测试为保留1天,2天,7天,或13天训练后,根据实验。在测试会话足底电击被省略,延迟评价最多为300秒。 All animals were tested only once (except one group of Figure1 (b))。培训总是上午8:30至9:30执行每个实验的动物数量在每一组详细的结果。

2.4。药物注入

注入量是1μ信用证,注入率是0.25μL / min。对于颅内注入,汉密尔顿30-Gauge针头与注射器。注入是通过一根针扩大1毫米除了引导插管。针了额外的120秒减少回流。在过程期间,动物是稍微克制的手,却没有引发任何明显压力作为一节中提到的。药物和剂量如下:原理图23390,1.5μg /侧(从Sigma-Aldrich购买);寡核苷酸对(ODNs Genbiotech开发)准备根据Guzowski et al。19]。ODNs嵌合phosphorothioate /磷酸二酯,它包含phosphorothioate联系的三个终端基地5′和3′末端和磷酸二酯内部债券。弧反义ODN (弧麻生太郎)是针对20 mer序列(209 - 228年基地,基因库加入U19866)覆盖弧网站开始。错义弧ODN (弧美索)包含相同的碱基组成以随机顺序作为控制。ODNs溶解在盐溶液,注入到CA1,浓度和体积的1 nmol /μL每一面。

2.5。插管的

检查套管位置,24小时后的行为过程,动物深感麻醉被斩首15分钟后,注入和组织学定位的网站使用双目放大镜成立。坐标是基于Paxinos和沃森(1997)18]。老鼠大脑的示意图表示部分显示了近似的延伸区域(灰色)注入达成的1μL的亚甲蓝背侧海马的CA1区图所示3,也包括组织切片显示套管的位置。只有数据从动物与套管位于预定的网站是包含在最终的分析中。

2.6。空旷的田野

开放的领域是一个50厘米高,宽50厘米,和39厘米深的赛场,黑色胶合板墙壁和一个棕色的地板分为九方格被黑色线条。交叉线的数量和饲养手动测量每分钟期间,在5分钟测试会话。这些参数被认为是一个指数的降低空间适应性的20.]。

2.7。数据分析

数据分析了单向方差分析后跟Newman-Keuls多重比较,重复措施,双向方差分析Bonferroni比较测试或学生的紧随其后t以及当只有两组进行比较。在数据1(一)和1 (b)与学生的统计分析t以及因为每个时间点代表独立的实验结果。酒吧图表中的数据提出了均值±SEM。

3所示。结果

确定维护标签过程后期运营训练后产生持久LTM存储我们利用IA培训。该任务已被广泛用于研究posttraining内存处理因其快速hippocampus-dependent采集和可靠hippocampus-dependent召回(16,21]。此外,IA培训诱发LTP在CA1区(22]。LTM持续时间的差异可以通过修改数量或IA的力量训练。因此,我们训练老鼠弱协议为了诱导的表达一个健壮的而且LTM评估1天,但一个贫穷的持久LTM测试训练后超过2天。首先,老鼠被暴露于一本小说环境5、8、11、训练和测试后24 h后7天培训(图1(一))。的支持效果持久IA的记忆时间,只是有效11 h后弱IA训练(图1(一))(IA和IA + 11 h:,;学生的t以及)。没有影响被认为当老鼠被暴露于一本小说环境5、8、训练和测试后24 h后7天培训(图1(一))(IA和IA + 5 h:,;IA和IA + 8 h:,IA和IA + 24小时:,;学生的t以及)。然后,为了评估如果暴露影响选择性记忆的持久性,独立组的老鼠训练IA薄弱,暴露于11 h后和测试在1、2,或者训练(图后7天1 (b))。没有影响记忆表达得到当动物测试后1天的培训(1 d, IA和IA + 11 h:,;学生的t以及)。正如所料,记忆表达显著增加2天后训练(2 d, IA和IA + 11 h:,;7 d, IA和IA + 11 h:,;学生的t以及)。更多,7-day-tested老鼠测试13天的训练后表示一个增强持久IA内存(13 d, IA和IA + 11 h:,;学生的t以及)。这些结果表明,空间新奇特别提高持久LTM存储在不影响而且中心思想的形成。此外,在记忆的持久性的影响发生晚期后弱IA训练和时间的方式,将一个短命的IA LTM转化成持久的IA中心思想。

直接地址是否持久LTM小说引发的自然环境,我们受到动物在一片开阔的场地上30分钟。当天的训练,11 h弱IA的训练后,我们使用相同的字段(熟悉组)或另一个关于他们暴露的前一天(新组)。与什么是观察探索新环境时没有持久LTM评估时诱导7天(图展示了一个熟悉的环境2(一个))(控制与小说:,;熟悉与新:,;方差分析后Newman-Keuls测试)。我们注册的口岸(图2 (b)(B1))和饲养的数量(图2 (b)(B2) 5分钟或熟悉新的会话期间,观察明显降低在熟悉这些参数组大鼠(新的和熟悉的;交互口岸:饲养的交互:,重复措施,双向方差分析Bonferroni测试)紧随其后。这些数据反映了老鼠的习惯反应,当他们探索一个熟悉的环境。相比之下,新组高探索性活动符合识别领域的一个新奇的地方。

众所周知,新奇信号处理涉及释放多巴胺在海马腹侧被盖区(VTA) [23]。此外,小说勘探建议诱导海马的D1 / D5蛋白质synthesis-dependent过程(7]。多巴胺神经元的腹侧被盖区分布在海马CA1区(24)也和这些多巴胺连接控制后期posttraining蛋白质合成,BDNF-dependent持久性LTM存储通过激活D1 / D5受体(16,21]。学习如果小说的促进作用持久IA LTM依赖海马D1 / D5功能,老鼠CA1-infused(图323390(1.5)和原理图μg / 1μ每侧),L多巴胺D1 / D5受体的拮抗剂,探索在11 h后不久之后IA培训。如图4(一)原理图23390年封锁IA LTM表达式在7天(veh与原理图:,;(11 h后IA) veh和原理图:,;Newman-Keuls试验方差分析之后),这表明海马D1 / D5受体所需novelty-induced促进LTM持久性。

这是维护中心存储的prp重要吗?我们和其他人证明posttraining后期增加BDNF的表达是至关重要的中心思想的持久性存储(16,17,25]。电弧是一个著名的PRP的表达式是由脑源性神经营养因子(26),暴露于一本小说(海马电弧含量的增加27,28]。我们最近表明,当地的注入弧反义寡核苷酸(麻生太郎)3 h小说之前的会话受损弧蛋白质含量的增加观察30分钟后暴露的28]。因此,我们下决定是否需要在背侧海马电弧表达式novelty-induced促进持久的IA的记忆。如图4 (b),intrahippocampal CA1注入弧麻生太郎8 h后阻止了IA训练空间novelty-induced促进持久的IA记忆观察老鼠注射的对照组弧错义寡核苷酸(美索)(IA) (11 h后,美索与麻生太郎:,;Newman-Keuls试验方差分析后)当测试7天后IA培训。

4所示。讨论

本研究的主要发现是,合并,但非持久的记忆带来了延迟和瞬态时间窗口11 h后的学习会话可能使用蛋白质/产品来自一个单独的小说的经验,为了让它持久。这个事实让我们假设认为维护标签过程本质上是参与建立一个持久的IA LTM。这可以概括的设置一个学习标签,此刻的记忆编码,需要形成LTM通过行为标记过程(3,29日]。

Tonegawa和他的同事们(30.)第一次使用维护标签解释结果符合标志的存在,捕获蛋白质稳定所需组件的突触可塑性在三天,但不是在一天,在感应海兔(31日]。在这里,我们描述行为和药理实验支持,维护标签过程后期运营后训练为了建立一个持久的IA中心思想。这是基于以下结果:(1)建立长效LTM当弱IA训练与小说的探索环境中一个关键的时间窗口11 h后后期培训;新奇的有经验的在这个时间点不是有效的。在11 h系统训练后准备(标记)使用产品来自新奇体验(图1(一))。(2)小说的探索环境防止LTM 2或7天的衰减;也就是说,它促进IA-LTM的持久性(图1 (b))。(3)熟悉环境的探索并不引起持久LTM(图2)。(4)空间新奇的促进作用的持久性LTM超过7天取决于D1 / D5多巴胺受体的激活在背侧海马新奇的探索(图的时刻4(一))。(5)最后,我们证明了感应的效果取决于弧背侧海马表达,显示弧蛋白质的要求以确保IA-LTM的耐久性(图4 (b))。因此,这些研究结果表明,中心可以由行为事件的持久性对象所经历的长时间的编码信息,通过使用这些事件提供的prp。这些发现符合那些持久的IA的报告38393年SKF LTM通过输液,D1 / D5受体的激动剂,弱的背CA1 IA-trained老鼠(21]在限制的时间窗口与新奇的exploration-induced IA LTM持久性。此外,发现海马脑源性神经营养因子的表达情况,由D1 / D5受体,后期需要在培训中心的持久性存储(16];和背侧海马BDNF注入的足以引起持久LTM动物训练弱IA协议(17]。之前表明海马管理原理图12 h后强烈的IA-LTM IA培训受损的持久性(测试训练后7天)。然而,这种效应被当地政府克服脑源性神经营养因子(21]。这些实验表明,同步信道并不影响设置或建立“维护标签”,因为政府的PRP IA-LTM (BDNF)可以恢复。最吝啬的解释是,D1 / D5激活触发器LTM坚持所需蛋白质合成。在一起,发现很适合弱培训创造了一个短暂的训练后晚些时候维护标记或标签,捕捉prp(如弧)引起的新奇的探索。我们目前的结果一起公布的数据(16,17,21,32)表明,小说,但不熟悉,导致D1 / D5受体激活和弧背侧海马可能由于BDNF表达行动TrkB受体(26]。弧代表一个关键候选人PRP因为它的信使rna积累在活的有机体内激活海马的突触附近,当地翻译(33]。此外,电弧在促进IA LTM的参与形成了最近[28]。

最近报道,其他干预措施的小说在后期整合阶段的训练诱导而且LTM推动建立持久的中心思想。政府的压力或皮质甾酮12 h后的持久性上下文恐惧条件反射有选择性地延长这中心思想34]。这些影响被甲吡酮的系统性管理,防止皮质甾酮合成抑制剂。由于糖皮质激素受体转录的影响一些目标基因在海马体(35,36),我们建议压力和皮质甾酮可能行为提供维护所需prp标记过程产生持久的中心思想。

在这种情况下,应考虑neuromodulatory效应。神经调节是一个生理过程,改变细胞和突触特性通过广泛的预测(37]。释放的神经递质,产生的是一个事件引起的或药物的使用。著名的调节影响记忆的强度可以从调节蛋白质合成的结果,这也为中心思想的形成和坚持是必不可少的(7,21]。然而,行为的主要特征标记假设相关的假定一个特定的瞬态标记集的学习经验被铭记,捕获/ PRP利用。我们认为神经调节可以帮助提供prp,但是他们只会是有用的在一个受限时间窗口分隔标记的动力学。

考虑STC假说及其行为标签翻译,我们建议学习经验可能预示着两个独立的标志,prp将被捕获为了让记忆巩固和持久性。最吝啬的分子机制来解释这些现象是标签由最初的训练是活跃在两个不同的时刻:首先,在中心形成和编码中,第二,许多小时后允许建立长期记忆存储。我们还认为,相当比例的突触标记的原始经验和捕获所需的prp中心思想的形成也标志着许多小时后和捕获所需的prp记忆痕迹的耐久性。当前的愿景STC假说认为分子标记作为一个整体倾向于修改树突的形态(2,38]:候选人在编码突触标记在长期势差现象或学习任务包括两个蛋白激酶激活NMDA受体,CaMKII和PKA7,39],和脑源性神经营养因子受体TrkB [6]。然而,分子基础和提出的动态维护标签应该进一步检查。

我们发现的一个重要行为影响记忆的耐久性不仅取决于事件发生时刻的编码,但也在其他事件发生后学习。认为维护标签过程参与记忆时间提供了一个新颖的行为方式和广泛的框架来解释记忆耐久性方面的增援和障碍,由于干预发生在后期整合阶段的长期记忆。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

作者的贡献

辛西娅·Katche Micol Tomaiuolo,豪尔赫·h·梅迪纳和Haydee中提琴设计研究;Micol Tomaiuolo和辛西娅Katche进行研究;Micol Tomaiuolo和辛西娅Katche分析数据;和乔治·h·梅迪纳Haydee中提琴写道。

确认

这项工作是国家机构的赠款支持科学技术促进阿根廷(ANPCyT、阿根廷)没有。2010 - 1169年乔治·h·梅迪纳,布宜诺斯艾利斯(阿根廷UBACyT)大学和阿根廷国家研究委员会(国家)。Micol Tomaiuolo和辛西娅Katche博士和博士后奖学金支持的国家阿根廷。