文摘
在啮齿动物空间记忆可以抹去后注入ζ抑制肽(ZIP)背侧海马通过留置引导套管。相信邮政削弱空间记忆通过逆转晚期建立长期势差(LTP)。然而,目前尚不清楚其他形式的hippocampus-dependent记忆,如识别记忆,也由海马LTP。在当前的研究中,我们测试了识别内存后大鼠海马邮政注入。为了消除通过插管注入的有限目标,我们实现了一个立体定位方法注入压缩整个背,中间,和腹侧海马。老鼠注射了邮政培训后3 - 7天小说对象识别任务表现出物体识别记忆受损而控制老鼠(那些充满aCSF)。相比之下,老鼠注射了邮政1月后培训执行类似于控制老鼠。邮政注入后形成新记忆的能力仍然完好无损。我们建议增强识别对最近发生的事件的记忆是在海马LTP的支持下,能够逆转的海马邮政注入。
1。介绍
一些报告已经表明,空间记忆可以被注入ζ抑制肽(ZIP) cell-permeable合成肽,背侧海马(1- - - - - -3]。在这些研究中,压缩后被注入到背侧海马啮齿动物被训练在一个空间的任务。当动物被测试邮政注入后,没有证据表明记忆保持的记忆似乎被抹去了。ZIP是消除空间记忆通过逆转晚期建立长期势差(LTP)。LTP是增强AMPA受体介导的函数会加强突触传播,和邮政被认为中断交通和维护AMPA受体的细胞间信号通路在突触后密度(4]。这些发现很重要,因为它们增加大量文献表明,海马对空间记忆至关重要。此外,这些发现扩展先前的研究工作表明LTP(也许PKMzeta;参见[5])是生理机制,支持长期的空间记忆。目前尚不清楚海马LTP还支持其他形式的hippocampus-dependent记忆,如识别内存。
以前遇到的识别记忆的能力判断一个项目的熟悉和依赖于结构内侧颞叶(MTL) (6),包括海马体(7]。识别记忆是一种普遍和重要的记忆中最常见的测试的实验动物小说对象识别(也)的任务。顺行性记忆,也没有任务被证明是敏感海马损伤或破坏人类[8,9],猴子[10- - - - - -12),大鼠(例如,13]),和老鼠(例如,14])。和任务也敏感的海马损伤时损伤发生后学习集(15,16]。目前,只有一个研究检验了识别记忆海马邮政注入之后。在这种情况下,邮政注入不损害物体识别记忆,虽然灌注损害这个任务的空间版本(3),这表明物体识别记忆支持与空间记忆不同的生理机制。然而,另一个可能性是物体识别记忆的影响因为不足区域的海马体被注入中断。在《哈特et al。3)研究中,以及在其他研究注入压缩成海马体,只有海马体的背方面的目标。这是因为标准方法植入两国留置套管引到海马体以便邮政注入后的训练集。这个方法只允许海马体的背方面达成的同时,仍能保留整个腹侧海马的一部分。重要的是,之前的研究表明,虽然背侧海马损伤足以削弱空间记忆(17- - - - - -19),背侧和腹侧的海马区域必须被破坏以产生物体识别记忆障碍(19]。
在我们的研究中,我们绕过限制管子的方法利用一个独特的特性能够逆转晚期LTP的化合物。与药理成分必须注入要么立即之前,期间或之后立即学习集(例如,20.]),邮政等化合物能够削弱记忆甚至天后学习集(3,21]。邮政可以被注入天后学习集可以不再需要留置引导套管。相反,动物可以被训练,然后邮政可以注入第二天,期间或之后,使用注射针立体定位手术。这种立体定位方法允许邮政注入在任意数量的精确目标的位置。在这项研究中,训练和任务后,老鼠接受立体定位手术和邮政注入到所有地区的背,中间,和腹侧海马。因为先前的工作已经证明,识别记忆开始作为hippocampus-dependent但学习期间变得hippocampus-independent周后(16),我们研究如何扭转LTP邮政注入影响了最近的记忆(3 - 7天)和远程内存(1月)。
2。方法
2.1。主题
所有实验程序批准的机构动物保健和使用委员会加州大学圣地亚哥。受试者86名男性,Long-Evans老鼠体重介于300到350 g在研究的开始。老鼠被单独安置和维护12:12 h:暗周期。食物和水是免费提供的。老鼠被随机分配接受双边注入ZIP或aCSF培训后3 - 7天(最近的邮政,;aCSF最近,)或32-36天训练后(ZIP遥远,;aCSF遥远,)。一个aCSF远程老鼠被排除在测试分析由于数据收集的一个错误。额外的控制老鼠不接受手术的人包括近期记忆测试(控制最近,)。两个额外的老鼠用于immunohistological评估注入压缩的程度。
2.2。装置
这部小说对象识别的任务是在一个不透明的塑料盒进行测量35厘米×41.5厘米×50厘米。刺激由陶瓷或塑料为不同颜色和大小的对象(参见[16]详情)。
2.3。习惯和熟悉
老鼠适应测试房间,习惯每天五分钟的空盒子两天。老鼠有4天的熟悉他们放在箱子里每天15分钟,并允许探索两个相同的对象。每个老鼠都有相同的对象在每次熟悉天,老鼠和特定的对象被抵消。熟悉后,老鼠分为ZIP和aCSF灌注组。大鼠手术后3 - 7天或32-36天培训。
2.4。手术
在手术麻醉维持-2.0%异氟烷气体(0.8%异氟烷在O21 L / min)。老鼠被放置在一个科夫立体定位仪器,和切牙条调整直到头骨的背表面的水平。ZIP或aCSF双边在海马注射了10μL汉密尔顿注射器安装在一个立体框架和举行科夫显微注射器(5000型)。生物素化的ZIP (Tocris生物科学;密苏里州Ellisville)(1毫克)是100年重建的μL的无菌水原液浓度的10μM ZIP。10μL的10μ米ZIP稀释在9.99毫升aCSF为解决方案提供10 nM ZIP / 1的浓度μL aCSF。注射器针头是降低到目标坐标和左前1分钟开始注射。总共4.8μL (ZIP或aCSF注入8网站在每个海马体。前后的坐标都是毫米(美联社)和背腹侧的(DV)相对于前囱和中间外侧的(ML)相对于λ:美联社−2.8毫升±2.2,DV−3.8;美联社−3.8毫升±3.4,DV−3.6;美联社−4.8毫升±3.4,DV−3.8;美联社−4.8毫升±5,DV−8.4−5;美联社−5.6毫升±4.8,DV−8日−−4。一旦清醒和响应,每个老鼠都回到国内笼5-8-day复苏的时期。
2.5。测试
从手术中恢复过来后,老鼠回到了测试箱和允许探索两个对象(一个小说从熟悉的对象和一个副本对象阶段)15分钟。使用录像,勘探对象得分时,一只老鼠的鼻子在对象和鼻毛的移动1厘米(见[13])。对象勘探面临的向上鼠饲养时没有得分上限或靠对象。物体识别记忆被偏爱小说推断对象熟悉的,因此相比不那么有趣的对象。所花费的时间探索小说对象是除以时间探索小说对象+时间探索熟悉的对象。这个值被乘以100(机会性能= 50%;参见[16更多细节)。
2.6。新的学习
完成保留测试之后,老鼠在遥远的记忆组被给予一个新的和审判。老鼠被放置在盒子里15分钟熟悉阶段,允许探索两个新的和相同的对象。3 h后延迟期,在此期间,老鼠仍在测试房间在他们家的笼子里,老鼠回到了盒子,两个对象(一个小说从熟悉对象和对象的副本)。对象勘探取得和分析如上所述。
2.7。组织学
在完成测试,老鼠服用过量戊巴比妥钠和灌注transcardially缓冲0.9%氯化钠溶液其次是10%甲醛溶液(0.1米磷酸盐缓冲剂)。大脑被移除和cryoprotected 20%甘油/ 10%甲醛。冠状部分(50μ米)与冷冻切片机从削减前连合通过海马体的长度。每一个第三部分安装和沾thionin针的位置跟踪和评估任何意想不到的伤害。每个部分是评估在放大。
两个额外的老鼠模型包括1 x磷酸盐(PBS)和4%多聚甲醛溶液两个小时后邮政注入可视化注入压缩的程度。大脑被移除并存储在4%多聚甲醛在一夜之间在4°C和转移到1 x PBS的解决方案。冠状部分(40μm)削减如上所述;然而,每个第五部分彩色可视化的传播注入生物素化的邮政编码。鼠标anti-biotin主要抗体(杰克逊免疫,200-002-211,1:400)和荧光驴anti-mouse Cy3二级抗体(杰克逊免疫,715-165-150,1:100),连同DAPI(1: 1000)作为细胞的复染色的身体。额外的部分安装和沾thionin可视化海马细胞层。
3所示。结果
3.1。组织学
图1描述了在海马体ZIP灌注的程度。邮政注入了背的所有细胞层,中间,和腹侧海马和仅限于海马体。一些保留在最内侧的方面指出背侧海马。唯一biotin-labeled邮政以外的海马体沿针跟踪是扩散的结果。
3.2。行为
在最近的记忆状态,所有组高于机会执行(邮政编码:= 2.78,;aCSF:= 7.31,;控制:= 8.37,),但与邮政注入大鼠表现比与aCSF注入大鼠(= 2.27,)和控制大鼠(= 2.72,)。老鼠aCSF注入和控制老鼠,然而,同样执行(= 0.39,)。在遥远的记忆情况,邮政和aCSF组同样执行(= 0.39,)以上的机会(邮政编码:= 3.42,;aCSF:= 4.89,)(图2)。
图3展示了小说的累积百分比偏好对象在30秒的对象探索为每个组在每个条件。性能的模式表明,最近的aCSF组和对照组显示更强的偏爱小说对象在整个30秒测试比最近的邮政,邮政远程,或aCSF远程组。老鼠收到aCSF注入后3 - 7天的培训和测试1周手术后表现好于老鼠收到aCSF注入后1个月手术后1周(图培训和测试3 (c);30秒的对象探索:= 2.57,)。然而,老鼠接受邮政注入后3 - 7天的培训和测试1周手术后执行类似于老鼠收到邮政注入后1个月手术后1周(图培训和测试3 (d);30秒的对象探索:= 0.16,)。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.3。再培训
在新的学习的考验,ZIP远程老鼠执行类似于aCSF远程大鼠(= 0.17,),以上两组表现机会(邮政编码:= 4.52,;aCSF:= 5.24,)(图4)。这些数据表明,注入压缩后,老鼠不受损在学习新对象。
4所示。讨论
老鼠都被赋予了一项单一的15分钟熟悉阶段在每个连续4天前收到的双边注入ZIP或aCSF(或担任不运转的控制)背,中间,和海马腹侧区域的立体定位手术。最近的手术进行了3 - 7天(组)或1个月后(远程集团)最后熟悉的一天。在保留测试大约1周后手术,最近邮政集团相比表现出物体识别记忆受损aCSF和不运转的控制。相比之下,远程邮政集团执行类似远程aCSF集团(数字2,3(一个),3 (b))。所有组在最近和远程条件下表现好于机会。这些数据表明,只有最近的记忆容易邮政注入。最后,当远程ZIP和远程aCSF组被给予一个新的或试验和测试3小时延迟,两组执行类似以上的机会。这些数据表明,邮政注入不干扰动物形成新的识别记忆的能力。
这些数据添加到越来越多的文献表明hippocampus-dependent记忆可以被逆转晚期海马LTP的注入ζ抑制肽,邮政编码。ZIP是反向晚期LTP和记忆损害灭活PKMzeta(审查[4,5,22])。虽然有一些争论关于ZIP和PKMzeta(用于审查的关系[23]),PKMzeta被认为维持LTP的持续上调AMPA受体贩卖插入到突触后网站(24]。PKMzeta,非典型的同种型蛋白激酶C的独特之处在于,它不包含监管区域。因此,一旦合成,PKMzeta仍持续活跃,而无需第二信使绑定。PKMzeta的相信这个特殊的特性使得它积极维护促进突触连接,代表长期记忆(4,25]。我们建议PKMzeta的可能的分子机制保持最近的物体识别记忆的增强部分。
这是第一个研究表明物体识别记忆可以被邮政注入海马体。之前工作报道,海马体的邮政注入到背方面足以损害的空间版本也没有任务在两个相同的对象之一是物理搬迁到另一个部分的测试箱(3]。然而,在相同的研究中,物体识别记忆的也不是任务,是完全不受影响。关键研究和本研究的区别是,我们注入压缩到背,中间,和腹侧海马的各个方面,而哈特et al。3)目标只有背侧海马。这两个压缩研究的结果([3)和当前的研究)是一致的研究使用永久海马病变研究空间和物体识别记忆。例如,有海马损伤的老鼠表现出空间记忆受损的位置一个隐藏的平台在水迷宫大约30 - 50%的背侧海马受损(17- - - - - -19]。增加不超过50%的损失加剧财政赤字。重要的是,对物体识别记忆,只有近完整的背侧和腹侧海马病变(75 - 100%)足以损害性能(19]。此外,研究发现,背侧和腹侧病变单独空间记忆受损,但不是物体识别记忆,要求75 - 100%的整个海马受损。因为没有明显的腹侧海马解剖或生理特征,解释为什么物体识别赤字的结果扩展背病变包括腹侧海马,我们建议的损伤结果更完整的海马功能的破坏。当前的研究增加了使用邮政注入的优点在毒害神经的病变,也就是说,在测试期间,海马体是完好的逆行性记忆,从而避免潜在的性能由于赤字的混杂nonmnemonic海马体的功能。邮政注入在立体定位手术还可以针对整个海马,这是不可能的药理输液需要植入引导插管。
目前发现的一个重要区别物体识别记忆受损后海马邮政注入和之前工作在邮政注入空间学习后,在空间记忆的测试,邮政似乎抹去记忆。空间记忆是没有完全消除复苏的证据(1- - - - - -3]。在这项研究中,对象识别只是在最近的条件相对于aCSF受损和不运转的对照组,重要的是,邮政集团在最近的表现好于机会和远程条件(图3 (d))。完整的海马损伤后,我们曾报道失忆也没有障碍16]。相比之下,束帆索等。15]发现最近和远程逆行障碍;然而,他们的研究结果是复杂的远程对照组没有比机会(例如,),它会使观察时间梯度在对照组不太可能。在当前的研究中,邮政注入老鼠表现高于近期和远程时间点的机会,但他们受损相对于对照组仅在最近的状况。因此,这些结果支持微分海马参与最近和远程对象识别记忆,但永久的毒害神经的病变之间的差异和邮政注入时,必须感谢这些调查结果进行比较。图3提出了提供一个更全面的可视化最近的行为表型和远程ZIP和aCSF组。图3(一个)显示了强大的和健壮的记忆性能两个对照组的近期情况。邮政集团在执行比机会,表现出较弱的记忆性能比两个对照组。图3 (b)显示了几乎相同的性能ZIP和aCSF团体在远程内存条件。图3 (c)清楚地说明了多少强大的记忆在最近aCSF组相比,远程aCSF组。最后,图3 (d)显示出类似的性能是最近和远程ZIP组之间。综上所述,这些数据表明,物体识别记忆本身不是依赖海马LTP。相反,只有增强的部分内存展出的对照组海马LTP-dependent在最近的条件。邮政注入在最近的条件的影响将强大的物体识别记忆转化为弱识别记忆。这似乎是非常相似的自然发生的强最近的记忆变得弱远程内存(图3 (c))。因此,注入压缩在偏远的条件没有显著影响记忆,大概是因为LTP-dependent,增强部分记忆在最近的条件下去了。
识别内存通常被描述为两个组件组成的,通常称为熟悉和回忆26]。熟悉包括只有知道一个项目之前。相比之下,包括回忆回忆伴随特定的学习集的特定上下文信息。理论的这种区别表明不同的大脑结构独立支持这两个组件,支持familiarity-based识别记忆的边缘皮层和海马支持recollection-based识别内存(27- - - - - -29日]。然而,因为也没有任务可以实现完全由familiarity-based记忆,海马损伤影响的例子也表现任务数反对这个想法。而在海马损伤的老鼠可以找到例子不影响性能和任务(审查[30.]),有很多的例子,受损的表现也不是人类的任务(8,9],猴子[10- - - - - -12),大鼠(例如,13(例如,[]),老鼠14]),和当前的研究(参见[7]审查)。识别的解剖基础记忆最近被重新构建,利用人类功能磁共振成像研究,失忆症患者的研究,猴子生理学工作,啮齿动物损伤研究[6]。在这里,作者表明,大脑边缘皮层和海马可以更好地理解为合作完成熟悉和recollection-based识别记忆。重要的是,作者提出,海马活动尤为重要,形成强大的识别记忆(熟悉和recollection-based内存)。结合当前的研究结果,我们建议大脑边缘皮层,在有限的范围内,支持识别内存没有海马体,但健壮的、强大的识别记忆需要海马体和海马LTP。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者感谢苏珊戴维斯,劳拉·约翰逊,阿什利·克努森,Jillybeth Burgado,陈安娜,玛雅Sapiurka,莎拉星期六技术援助。这项工作是由一个医学研究支持服务的退伍军人事务部格兰特和学习中心授予的NSF时序动态。