Schemi dell'espressione dell'MRNA dell'arco nel cervello del ratto in seguito al doppio richiamo di informazioni socialmente acquisite basate sulla paura e sulla ricompensa(1)

L'apprendimento può avvenire attraverso l'esperienza diretta o attraverso l'osservazione di un altro individuo (cioè l'apprendimento sociale). Mentre la ricerca focalizzata sulla comprensione dei meccanismi neurali dell'apprendimento diretto è prevalente, meno lavoro ha esaminato i circuiti cerebrali che mediano l'acquisizione e il richiamo di informazioni socialmente acquisite. Qui, abbiamo mirato a chiarire ulteriormente i meccanismi alla base del richiamo delle informazioni socialmente acquisite facendo in modo che ratti maschi e femmine richiamino in sequenza una preferenza alimentare trasmessa socialmente (STFP) e un'associazione di paura tramite il condizionamento della paura per procura (FCbP). Il tessuto cerebrale è stato elaborato per l'espressione dell'mRNA dell'arco del gene precoce immediato (IEG), che si esprime nel nucleo dopo la trascrizione prima di migrare nel citoplasma nei successivi 25 minuti. Dato questo lasso di tempo, potremmo identificare se la trascrizione di Arc è stata attivata dal richiamo STFP, dal richiamo FCbP o da entrambi. Contrariamente alla ricerca passata, non abbiamo riscontrato differenze nelle misure di espressione dell'arco in diverse regioni prefrontali e nel CA3 ventrale dell'ippocampo tra controlli, dimostratori e osservatori. Teorizziamo che questi risultati possano indicare che nelle cortecce prefrontali e nel CA3 ventrale si sta verificando una ristrutturazione neurale relativamente piccola dipendente dall'arco, a seguito del richiamo di informazioni socialmente acquisite di recente o di associazioni di paura acquisite direttamente in queste aree.

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La capacità di un animale di sopravvivere in un nuovo ambiente dipende in gran parte dalla sua capacità di conoscere e adattarsi all'ambiente circostante identificando sia le potenziali minacce che le fonti per soddisfare i bisogni essenziali. Uno dei modi principali in cui gli esseri umani possono apprendere tali strategie a livello individuale è attraverso l'istruzione o l'osservazione di un individuo esperto, cioè attraverso l'apprendimento sociale. Pertanto, non dovrebbe sorprendere che i deficit nella capacità di apprendere socialmente, come le menomazioni nei sistemi di apprendimento sociale/ricompensa osservati nel disturbo dello spettro autistico, abbiano il potenziale per compromettere significativamente il funzionamento1-3. Al contrario, un apprendimento sociale eccessivamente indiscreto può portare all'acquisizione di informazioni false o comportamenti disadattivi. Clinicamente, questo si riscontra spesso nelle fobie, che vengono comunemente riportate come acquisite attraverso l'osservazione o l'istruzione (p. es., guardare un genitore reagire con estrema paura a un ragno o ricevere terribili avvertimenti sul pericolo dei ragni, rispettivamente) piuttosto che direttamente esperienza4,5. Le fobie acquisite socialmente possono anche essere dirompenti in modi in cui le fobie acquisite direttamente non lo sono. Poiché l'individuo non ha sperimentato direttamente le conseguenze avverse degli stimoli temuti, è libero di immaginare un risultato associato che potrebbe essere più intenso di quanto si verifica nella realtà. In linea con ciò, gli individui con fobie acquisite socialmente riferiscono un aumento della sintomatologia cognitiva6 e rispondono in modo più favorevole a determinati metodi di trattamento4 rispetto agli individui con fobie acquisite direttamente.

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Per sviluppare trattamenti ottimali per le condizioni derivanti da un apprendimento sociale insufficiente o eccessivo, un primo passo essenziale è una comprensione approfondita dei meccanismi cerebrali che sono alla base del processo di apprendimento sociale. Nei roditori, è stato dimostrato che l'apprendimento sociale basato sulla paura si verifica in molteplici condizioni, tra cui (1) paura associata al contesto o allo stimolo acquisita dall'osservazione attraverso una barriera di un conspecifico che prova dolore in un nuovo ambiente o in seguito alla presentazione di un nuovo stimolo7 ,8, (2) acquisizione migliorata di comportamenti naturali mediante l'osservazione di un conspecifico che risponde a uno stimolo minaccioso9-11, e (3) mediante l'osservazione di un dimostratore condizionato dalla paura che reagisce al post-condizionamento dello stimolo condizionato associato alla paura (CS) in un paradigma noto come condizionamento alla paura per delega (FCbP)12-14. In tutti i casi, gli osservatori mostrano un comportamento di paura (p. es., congelamento in FCbP) in risposta al contesto o allo stimolo dopo aver osservato la risposta di paura del dimostratore. Mentre simili modelli di apprendimento sociale basati sulla ricompensa nei roditori si sono dimostrati in qualche modo più difficili da sviluppare15, esiste un modello affidabile e consolidato di apprendimento socialmente mediato basato sulla ricompensa nel paradigma della trasmissione sociale delle preferenze alimentari (STFP)16-19. Nel paradigma STFP, i ratti assegnati alla condizione di "dimostratore" consumano un nuovo alimento (generalmente cibo in polvere mescolato con favori, come la cannella) prima di interagire con un ratto ingenuo assegnato alla condizione di "osservatore". Quando in seguito agli osservatori viene data la scelta di consumare il favore dimostrato o un favore completamente nuovo, mostrano in modo affidabile la tendenza a consumare una parte maggiore del favore dimostrato. Questo effetto è mediato dal disolfuro di carbonio semiochimico (CS2) che è presente nella cavità nasale dei ratti e, quando abbinato a un profumo nuovo, è sufficiente a indurre una preferenza per cibi profumati in modo simile17.

Nei roditori, c'è stata una discreta quantità di ricerche che hanno esaminato i meccanismi cerebrali che mediano i processi di acquisizione e richiamo per STFP20-24 e paure socialmente acquisite7,12,13,25-27. I risultati della ricerca su quest'ultimo argomento hanno anche dimostrato che diverse aree del cervello sembrano essere attivate in modo univoco durante l'apprendimento della paura sociale e non l'apprendimento diretto della paura13,27. I modelli integrativi che considerano i risultati della ricerca sugli animali sia umani che non umani sui circuiti cerebrali alla base dell'apprendimento sociale di comportamenti/associazioni motivati ​​in modo appetitivo e avversivo postulano che, sebbene possa esserci una considerevole sovrapposizione tra le aree del cervello che governano i processi di apprendimento diretto e l'apprendimento sociale processi, l'attività in alcune regioni cerebrali uniche è necessaria affinché si verifichi l'apprendimento sociale13,28.

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Sebbene i meccanismi neurali coinvolti nell'acquisizione sociale di compiti e informazioni siano stati esplorati, la ricerca che confronta esplicitamente l'archiviazione dei ricordi acquisiti dall'apprendimento sociale con i ricordi acquisiti dall'apprendimento diretto è, a nostra conoscenza, quasi inesistente. Nell'esperimento qui descritto, abbiamo tentato di esaminare l'attivazione in varie regioni del cervello in seguito al richiamo di una memoria acquisita socialmente da un'attività basata sia sulla ricompensa che sulla paura. I ratti sono stati addestrati in una forma di apprendimento sociale basata sulla ricompensa, STFP, e in un modello di apprendimento sociale basato sulla paura, FCbP, dopo di che abbiamo avviato un richiamo sequenziale di entrambi i ricordi. Il tessuto di questi ratti è stato quindi elaborato per l'espressione dell'mRNA dell'arco del gene immediato-precoce (IEG) che, una volta trascritto, produce l'mRNA per la proteina associata al citoscheletro (Arc) regolata dall'attività. L'mRNA dell'arco ha un pattern di espressione prevedibile tale che nei primi 5 minuti successivi alla trascrizione è espresso nel nucleo della cellula e, dopo circa 25 minuti, migra nel citoplasma che circonda il nucleo29. Pertanto, le cellule colorate per l'mRNA dell'arco che viene attivato in entrambi i punti temporali mostrano espressione sia nel citoplasma che nel nucleo, consentendo una localizzazione precisa delle popolazioni cellulari attivate in più attività (vedi Fig. 1).

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Analizzando l'espressione dell'mRNA dell'arco nei cervelli di ratto osservatore perfusi in seguito al richiamo sequenziale dei compiti FCbP e STFP e confrontandoli con i dimostratori che erano passati attraverso il richiamo di analoghe procedure di apprendimento diretto e controlli non addestrati, abbiamo mirato a identificare le regioni del cervello coinvolte in modo univoco nel recupero di informazioni socialmente acquisite (vedi Fig. 2 e "Metodi" per una panoramica sperimentale). La corteccia cingolata anteriore (ACC)7,13,28, le cortecce orbitofrontale ventrale e laterale (vOFC e lOFC)23,24, la CA3 ventrale (vCA3) dell'ippocampo22,23 e le cortecce infralimbica e prelimbica (ILC e PLC, rispettivamente )23,30-32 erano tutti di particolare interesse dato alla ricerca passata che li ha implicati nell'apprendimento della paura, nell'apprendimento della paura sociale, nell'apprendimento STFP o in una combinazione dei tre. Abbiamo ipotizzato che se una regione fosse coinvolta specificamente nella memorizzazione di informazioni socialmente acquisite, vedremmo un aumento dei livelli di Arc mRNA negli osservatori rispetto ai dimostratori e ai controlli. Allo stesso modo, ci aspettavamo che i dimostratori mostrassero livelli più elevati di Arc mRNA in regioni specifiche per l'archiviazione di informazioni acquisite direttamente. Inoltre, abbiamo previsto che sia gli osservatori che i dimostratori avrebbero mostrato un'espressione più alta rispetto ai controlli nelle regioni coinvolte nella memoria generale indipendentemente da come è stata acquisita (cioè, socialmente o direttamente). Regioni coinvolte più ampiamente nell'apprendimento sociale e/o individuale (cioè, indipendentemente dalla valenza dell'informazione) mostrerebbero queste differenze di gruppo nei conteggi delle espressioni duali. STFP o FCbP).

Figura 1. Modelli di espressione dell'mRNA dell'arco. La figura sopra mostra il modello e l'area all'interno di una cella in cui vedremmo l'espressione dell'mRNA dell'arco innescata dall'attività nel punto temporale di richiamo FCbP, nel punto temporale di richiamo STFP o dall'attività che è stata attivata in entrambi i punti temporali

Figura 2. Panoramica della progettazione dell'esperimento. Questa figura delinea il trattamento dei ratti in ogni giorno dell'esperimento dal primo giorno di restrizione alimentare. Dopo un periodo di restrizione alimentare, i manifestanti erano condizionati dalla paura a uno stimolo condizionato (CS). 24 ore dopo, gli osservatori sono stati sottoposti con il loro dimostratore al condizionamento della paura per procura seguito a breve dall'acquisizione di preferenze alimentari trasmesse socialmente. I controlli hanno ricevuto l'esposizione a CS il giorno seguente senza che fosse presente alcun dimostratore. Infine, 48 ore di apprendimento post-osservativo, tutti gli osservatori e i dimostranti sono stati sottoposti a un test di scelta/hanno avuto accesso al cibo dimostrato. I controlli hanno ricevuto cibo in polvere per questo periodo. Tutti i ratti sono stati quindi riportati nella loro gabbia domestica per 10 minuti prima di essere riportati nelle camere di condizionamento della paura e riprodurre un singolo CS. Tutti i ratti sono stati successivamente soppressi e il loro cervello è stato elaborato per l'espressione dell'mRNA di Arc.

Risultati

Risultati comportamentali. Condizionamento alla paura e condizionamento alla paura per procura. Il congelamento del dimostratore il giorno 2 (durante il periodo di osservazione FCbP) è stato analizzato utilizzando l'ANOVA unidirezionale all'interno dei soggetti con punto temporale (pre-CS, CS1, CS2 e CS3) come fattore all'interno dei soggetti. Abbiamo trovato un effetto significativo di cue (F(3,87)=77.96, p<0.0001) and posthoc pairwise testing using a Bonferroni adjustment for multiple comparisons confirmed that freezing during the CS was significantly higher than at baseline (all p<0.001) (Fig. 3a). Kruskal-Wallace analyses were run on freezing on to the CS presentation on the terminal day (day 4) of the experiment as a nonparametric alternative to an ANOVA due to violations of ANOVA assumptions by the untransformed dependent variable. Kruskal-Wallace analyses were run on sex, experimental conditions, and a combined sex/condition factor. While there was no overall effect of sex (H1=1.55, p=0.2132), there was a significant effect of experimental condition (H2=35.1, p<0.0001) and a significant effect of the combined factor (H5=37.38, p<0.0001). Post-hoc analyses using Holm's adjusted Dunn's tests showed that rats in the Demonstrator condition froze significantly more to the CS than both Observers (p<0.0001) and Controls (p<0.0001). Observers and Controls did not significantly differ in their freezing from each other (p=0.814). Dunn's testing on the combined sex and condition variable found that the overall effect detected via Kruskal-Wallace was driven entirely by the Demonstrator condition (Fig. 3b). Notably, Demonstrators also displayed an unusually low percentage of freezing to this final CS (mean=25.2) that we were unable to replicate using near identical behavioral procedures (see Supplementary Materials). We did, however, confirm that the Demonstrators' freezing during the CS period was not just context-based by using a Wilcoxon signs-rank test (due to violation of the assumption of normality because of a floor effect for pre-CS freezing) to compare freezing during the CS to their freezing before CS presentation (Z=49, p=0.0013). Surprisingly, and counter to our previous observations12–14,26, observers did not show sigdefiantly higher freezing to the CS as compared to controls at recall. While concerning, this is likely the result of our using only a single CS presentation. Although past research in our lab has found that FCbP observer rats will freeze over controls on the first CS presentation of a long-term memory test12, there were some methodological changes (pre-exposure of controls to the CS and rats being run during their dark cycle) that resulted in slight changes in behavior. This was confirmed in a follow-up experiment run under similar conditions where we ran a full three CS recall tests (see Supplementary Materials and Fig. S3).

Test di scelta/compiti alimentari. Le prestazioni del test di scelta utilizzando la percentuale di tempo trascorso a interagire con la tazza di cibo contenente la dieta Cin o la percentuale di tutto il cibo consumato che era la dieta Cin è stata confrontata tra i dimostranti e gli osservatori utilizzando un t-test a due campioni. Non abbiamo riscontrato differenze significative tra i due gruppi sul tempo trascorso alla dieta Cin food cup (t31=0.97, p=0.3404) o sulla percentuale del totale consumato che era dieta Cin (t 31=0.74, p=0.4636). Per determinare se questa mancanza di effetto fosse dovuta a entrambi i gruppi che mostravano una preferenza per la dieta Cin, abbiamo eseguito una serie di t-test su un campione confrontando la percentuale del totale mangiato che era la dieta Cin rispetto al caso in cui i ratti non mostravano preferenza per entrambe le diete (μ=50). Abbiamo scoperto che mentre sia i ratti dimostratore (t16=2.204, p=0.04265) che osservatore (t16=3.105, p=0.0068) mostravano un significativo preferenza per la dieta Cin in base alla percentuale consumata, né Dimostranti (t16=0.476, p=0.641) né Osservatori (t15=1.885, p=0 .079) ha trascorso molto più tempo interagendo con la dieta Cin food cup (Fig. 4a, b). Sfortunatamente, la non significatività di questi risultati rende poco chiaro se gli osservatori abbiano acquisito la preferenza in questo esperimento. Tuttavia, il lavoro passato del nostro laboratorio utilizzando le stesse diete preferite e la stessa procedura di acquisizione STFP ha prodotto una forte preferenza per il favore dimostrato quando il favore dimostrato è stato variato ed è stato consentito un test di scelta molto più lungo (18 ore)33. La mancanza di differenza tra gli osservatori e i loro dimostratori può probabilmente essere spiegata da: (1) una leggera preferenza innata per la dieta Cin rispetto alla dieta Co, come la ricerca passata nel nostro laboratorio ha trovato in SpragueDawleys14, (2) la nostra decisione di utilizzare solo la dieta Cin come il favore dimostrato nel tentativo di diminuire la varianza nell'esperienza comportamentale dei nostri osservatori e (3) la brevità del test di scelta rispetto al nostro progetto standard (10 min vs 1 h). Vale anche la pena notare che la dimensione del difetto di Cohen per la preferenza dell'Osservatore verso la cannella (d=0.75) è maggiore della dimensione dell'effetto calcolata per i Dimostratori (d=0.53), sebbene entrambi rientrino nel categoria di dimensioni medie dell'effetto. Infine, abbiamo eseguito un'ANOVA a due vie con i grammi totali di cibo consumato durante la scelta come variabile dipendente e condizione sperimentale e sesso come variabili indipendenti. Abbiamo scoperto che mentre, come previsto, c'era un effetto significativo del sesso (F(1,82)=35.66, p<0.0001) (Fig. 4c) with females eating less than males, there was no significant effect of experimental condition (F(2,81)=0.334, p=0.717) (Fig. 4d) and no interaction between the two (F(2,81)=1.02, p=0.365).

Figura 3. Risultati comportamentali del condizionamento alla paura e del condizionamento alla paura per procura. Le figure sopra mostrano la percentuale media del tempo totale in cui i ratti si sono congelati durante o prima (Pre-CS) alla presentazione CS per (a) Dimostratori il giorno 2, durante le interazioni FCbP e (b) tutti i ratti alla singola presentazione CS sul giorno terminale dell'esperimento. Mentre i manifestanti si bloccavano in modo significativo sia rispetto agli osservatori che ai controlli, insolitamente, gli osservatori non si bloccavano in modo significativo rispetto ai controlli. I valori sono la media ± SEM. **P<0.005.

Figura 4. Risultati comportamentali del compito alimentare del giorno 4. Per i ratti che hanno superato il test di scelta l'ultimo giorno della sperimentazione, abbiamo scoperto che (a) mentre gli osservatori e i dimostratori non differivano significativamente l'uno dall'altro nella percentuale di dieta Cin (il favore dimostrato) consumata, entrambi hanno mostrato un preferenza significativa per la dieta. Tuttavia, (b) nessuno dei due gruppi ha trascorso molto più tempo a interagire con la tazza di cibo contenente la dieta Cin. Esaminando la quantità totale consumata durante il compito alimentare finale per tutti i ratti, abbiamo prevedibilmente scoperto che (c) le femmine mangiavano complessivamente significativamente meno dei maschi. (d) La condizione sperimentale non ha alcun effetto complessivo sulla quantità totale consumata. Tutti i valori rappresentati graficamente sono la media ± SEM. #P<0.1, *p<0.05, **p<0.01.

Risultati dell'arco. (Una panoramica dei risultati statistici per ciascuna area è disponibile nelle tabelle S1–S4. Inoltre, vedere la "Panoramica dell'analisi statistica" per una descrizione dettagliata delle procedure statistiche generali).

Two-way ANOVAs found no effect on the condition and no interaction between sex and condition was detected in the vCA3, ILC, ACC, lOFC, or vOFC (all p > 0.05) (Fig. 5). Additionally, none of the one-way ANOVAs detected effects of condition when rats were further separated based on the food task they were assigned in any of these areas or the PLC (all p>{{0}}.1). Un effetto complessivo del sesso è stato trovato in diverse regioni, inclusa l'espressione dell'arco nucleare nel vOFC (F(1,64)=4.851, p=0.031; η2 parziale=0.07 ); celle a doppia espressione nel lOFC (F(1,57)=6.18, p=0.016, η2 parziale=0.094); nucleare (F(1,69)=35.470, p < 0,001, η2 parziale=0.325), citoplasmatico (F(1,69)=60.715, p<0.0001, η2 partial=0.463), and dual expressing (F(1,69)=9.84, p=0.003, η2 partial=0.124) cells in the vCA3 of the hippocampus; dual expressing cells in the CG1 region of the ACC (F(1,66)=15.930, p < 0.001, η2 partial = 0.194); in nuclear-expressing cells (F(1,73) = 18.05, p < 0.001, η2 partial = 0.196) and dual expressing cells (F(1,73)=13.666, p<0.001, η2 partial=0.15) in the ILC (Fig. 6); and in cytoplasmic expressing cells (H1=4.3, p=0.038, η2 H =0.045) and dual expressing cells (F(1,70)=18.11, p<0.001, η2 partial=0.203) in the PLC (Fig. 7b,c). Female rats displayed higher Arc counts than males in areas other than the ACC, ILC, and PLC, in which male counts were higher across all conditions. Notably, post-hoc analyses found no overall significant effect of the condition within the Arc counts across any of the tested regions or areas of cell expression (all p > 0.1). The two-way ANOVA examining nuclear expression in the PLC found a significant interaction effect between sex and experimental condition (F(2,70)=3.96, p=0.023, η2 partial=0.102). Post-hoc testing found a significant difference between nuclear Arc expression in female Demonstrators and female Controls only (t9.7=3.9, p=0.0032, d=1.22) (Fig. 7a). Correlational analyses found a significant negative relationship between the social learning metric (SLM) score—a combined measure of estimated social learning success (see "Statistical analysis overview" in "Methods")—of Observer rats and the percent of cells showing dual Arc expression in the ventral orbitofrontal cortex (t10=− 3.41, p=0.0066, r=− 0.73) (Fig. 8a). Follow up analyses confirmed that this relationship was not significant when looking at either the standardized measure of percent cinnamon eaten (t10=− 1.795, p=0.103, r=− 0.49) or the standardized measure of sex relevant contact during FCbP (t10=− 0.75, p=0.47, r=− 0.23) alone (Fig. 8b,c). All other correlational analyses were not significant beyond our Bonferroni corrected alpha value (all p>0.01).

Figure 5. Arc counts across primary experimental condition. Te above graphs show the percent of total DAPI stained cells that displayed Arc expression in the nucleus, cytoplasm, or in both area (dual) across the primary experimental conditions in (a) the vCA3 of the hippocampus, (b) the CG1 region of the anterior cingulate cortex, (c) the infralimbic cortex, (d) the ventral orbitofrontal cortex, (e) the lateral orbitofrontal cortex, and (f) the prelimbic cortex. Across all regions and areas of cell expression examined, no group diferences were found between any of the conditions (all p>0.1). Tutti i valori rappresentano la media ± SEM.

Figura 6. Differenze nell'espressione dell'arco tra ratti maschi e femmine. Differenze significative nell'espressione dell'arco sono state osservate tra soggetti maschi e femmine confrontando (a) doppia espressione dell'arco nella regione CG1 della corteccia cingolata anteriore, (b) espressione dell'arco nucleare nella corteccia orbitofrontale ventrale, (c) doppia espressione nella corteccia laterale corteccia orbitofrontale, (d) espressione citoplasmatica, (e) nucleare e (f) dual Arc nel vCA3 dell'ippocampo, e (g) espressione nucleare e (h) dual Arc nella corteccia infralimbica. I valori rappresentano la media ± SEM. più p<0.1, *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001.

Figura 7. Differenze nell'espressione dell'arco tra ratti maschi e femmine attraverso la corteccia prelimbica. L'analisi ANOVA iniziale ha rilevato una significativa interazione tra sesso e condizione in (a) i conteggi prelimbici nucleari, con le donne dimostratrici che mostrano un'espressione dell'arco significativamente maggiore rispetto alle donne di controllo. Rispetto ai maschi, le femmine avevano un'espressione complessiva inferiore (b) citoplasmatica e (c) dell'arco doppio nella corteccia prelimbica. I valori sono la media ± SEM. *P<0.05, ***p<0.001.

Discussione

Contrariamente alle nostre aspettative, i nostri risultati non hanno mostrato differenze nell'espressione dell'arco in seguito al richiamo della memoria a lungo termine in base al fatto che il soggetto avesse acquisito informazioni basate sulla ricompensa e sulla paura utilizzando l'apprendimento diretto o l'apprendimento sociale. I ratti di controllo sottoposti a procedure comportamentali analoghe prima dell'eutanasia ma che non avevano ricevuto alcun addestramento esplicito basato sulla paura o sulla ricompensa non differivano nell'espressione dell'arco nella regione CG1 dell'ACC, dell'ILC, del vCA3 dell'ippocampo, del vOFC o l'OFC rispetto a Dimostratori o Osservatori. Fatta eccezione per il PLC nelle femmine, le uniche differenze nell'espressione dell'arco che sono state rilevate sono state guidate dal sesso dei soggetti e non hanno mostrato alcuna interazione con le condizioni sperimentali. Sebbene, in effetti, il richiamo potrebbe non indurre necessariamente tanti dei cambiamenti a lungo termine nell'attività neurale e nella connettività in cui si pensa che Arc sia coinvolto34 quanto l'apprendimento, la ricerca passata ha trovato che alcune procedure di richiamo sono sufficienti per indurre una maggiore attività di Arc35 ,36. In quanto tale, la mancanza di un effetto tra le condizioni che vediamo non può essere attribuita solo all'utilizzo del punto temporale di richiamo. Qui, esamineremo prima i nostri risultati complessivi nel contesto della ricerca passata sui meccanismi cerebrali alla base del richiamo nel paradigma STFP, sul condizionamento della paura e sulle procedure osservative di condizionamento della paura, e le nostre scoperte sulla voce nel contesto della ricerca passata. Tratteremo quindi le nostre scoperte - e i limiti della nostra capacità di interpretare queste scoperte - sulle differenze di sesso nell'espressione di Arc.

Esperimento Cistanche deserticola

Arco nel richiamo di una preferenza alimentare trasmessa socialmente. La ricerca passata che esaminava l'espressione di IEG c-Fos ha scoperto che un certo numero di aree che abbiamo esaminato, in particolare OFC, vCA3, ILC e PLC22,23, mostrano l'attivazione al punto temporale di richiamo di 48 ore per un STFP. In particolare, questi risultati di Smith et al.23 sono stati ottenuti utilizzando lo stesso paradigma di controllo STFP utilizzato in questo studio, indicando che sebbene l'attività indotta dal richiamo STFP in queste regioni possa essere stata rilevabile con c-Fos, questo potrebbe non essere il caso in questo momento durante l'esame di Arc. Questa interpretazione è supportata dai risultati di Pilarzyk et al.36, che hanno esaminato l'attività dell'mRNA dell'arco in seguito al richiamo di STFP nei topi knockout Pde11a, che mostrano STFP recente compromesso e STFP remoto potenziato rispetto ai controlli wild-type. Hanno scoperto che entrambi i ceppi hanno mostrato aumenti nell'espressione dell'arco rispetto ai controlli della gabbia domestica in questo momento nel CA1 ventrale e dorsale, nel subiculum ventrale e dorsale e nel CG1 e CG2 dell'ACC. Inoltre, mentre i topi knockout Pde11a hanno mostrato una diminuzione dell'espressione di Arc a seguito di una procedura di richiamo per una memoria STFP acquisita di recente (24 ore dopo) rispetto ai tipi selvatici nel vCA1, nessuna differenza tra le due linee genetiche era evidente in nessuna delle altre regioni esaminato. In un punto temporale di richiamo più remoto (7 giorni dopo), i topi knockout hanno mostrato una maggiore attività dell'arco post-richiamo nel CG1 e CG2 dell'ACC ma non nel vCA1 rispetto ai controlli di tipo selvatico. I topi domestici in gabbia non hanno mostrato differenze di base indipendentemente dalla linea genetica. Questi risultati sono particolarmente interessanti dato che studi precedenti non hanno riscontrato differenze nell'attività di c-Fos in queste aree quando il richiamo è stato indotto nello stesso lasso di tempo22,23. Con questo in mente, forse non sorprende che non abbiamo anche osservato cambiamenti indotti dal richiamo nell'espressione di Arc nelle regioni che abbiamo esaminato nonostante la loro costante dimostrazione di essere attiva usando c-Fos come marcatore di attività. Quali siano esattamente le implicazioni di ciò, al di là dell'ovvia conclusione che non tutti gli IEG sono uguali, è difficile da dire quando si lavora con risultati per lo più nulli. Tat ha affermato che l'elevata sensibilità dell'analisi del compartimento cellulare dell'attività temporale mediante ibridazione in situ fluorescente (catFISH) e le dimensioni dei nostri gruppi di grandi dimensioni per le condizioni comportamentali primarie conferiscono validità alla non significatività delle nostre scoperte. Vale anche la pena notare che non siamo stati in grado di mostrare l'acquisizione di STFP nei nostri ratti osservatori. Ciò è probabilmente dovuto a (1) la natura abbreviata del test di scelta e (2) la mancanza di un gruppo di controllo completamente ingenuo con cui confrontare i nostri osservatori. Se l'acquisizione dell'STFP non ha avuto successo, ciò potrebbe spiegare i nostri risultati nulli. Tuttavia, nella nostra ricerca precedente, la stessa procedura di acquisizione ha prodotto aumenti significativi nella preferenza per il favore dimostrato come rilevato dalle procedure di test di scelta più lunga14,33. In quanto tale, è molto probabile che l'acquisizione e il richiamo abbiano avuto successo nel presente esperimento, ma la mancanza di controlli comportamentali ideali e la procedura del test di scelta breve hanno fatto sì che non fossimo in grado di mostrare una preferenza per il favore dimostrato.

Figura 8. Relazione tra l'apprendimento sociale misura la doppia espressione dell'arco nel vOFC. (a) È stata trovata una relazione negativa significativa tra una metrica di apprendimento sociale calcolata sommando le misure standardizzate di acquisizione sociale dell'STFP e l'associazione di paura acquisita socialmente negli osservatori e la percentuale di cellule che esprimono la doppia espressione dell'arco nella corteccia orbitofrontale ventrale. Questa relazione non era significativa quando si guardava (b) la misura standardizzata di STFP o (c) la misura standardizzata del contatto sociale rilevante per il sesso durante FCbP - usata come proxy per l'apprendimento della paura sociale - da sola. In particolare, in questo set di dati sono stati inclusi ratti sia maschi che femmine.