Riattivare i ricordi mediati dall'ippocampo durante il riconsolidamento per interrompere la paura Parte 3

L'interferenza dDG è specifica della memoria della paura e non influisce su altre memorie mediate dall'ippocampo

La relazione tra i ricordi della paura e la memoria è importante perché hanno un impatto significativo sui risultati della nostra vita. Sebbene la paura sia spesso vista come negativa e spiacevole, può migliorare la nostra memoria e le nostre capacità cognitive.

La memoria della paura è una forma di memoria potente perché è accompagnata da un’intensa esperienza emotiva. La ricerca mostra che è più probabile che ricordiamo informazioni rilevanti di fronte alla paura o alla minaccia rispetto ad altri eventi della nostra vita quotidiana. Questa capacità di memoria ci rende più attenti a situazioni potenzialmente pericolose per la vita in modo da poter rispondere meglio alle minacce future.

Inoltre, i ricordi della paura possono migliorare le nostre capacità cognitive. Poiché questa forma di memoria ha emozioni e significato, viene combinata con altre informazioni, rendendone più facile la memorizzazione e la comprensione. Ciò aiuta anche a migliorare la nostra capacità di concentrazione e di pensiero, migliorando ulteriormente le nostre capacità di apprendimento e memoria.

Pertanto, comprendere il ruolo e il valore della memoria della paura è essenziale per le persone che vogliono migliorare la propria memoria. Anche se la paura può essere un’esperienza difficile da accettare, se adottiamo un atteggiamento positivo può diventare nostra amica e alleata nel promuovere la nostra crescita cognitiva e personale. Non importa quale paura affrontiamo, possiamo trarne esperienza, imparare a superarla e migliorare la nostra resilienza cognitiva e psicologica.

Quindi, anche se i ricordi della paura possono sembrare opprimenti e inquietanti, non dovremmo vederli come una cosa negativa. Dovremmo invece imparare a usarlo per la nostra crescita e il nostro progresso. Semplicemente rimanendo positivi e riflettendo intensamente, possiamo imparare di più dagli effetti della paura e migliorare la nostra memoria e le nostre capacità cognitive. Si può vedere che abbiamo bisogno di migliorare la memoria, e la Cistanche deserticola può migliorare significativamente la memoria perché la Cistanche deserticola è un materiale medicinale tradizionale cinese che ha molti effetti unici, uno dei quali è quello di migliorare la memoria. L'efficacia di Cistanche deserticola deriva dai molteplici principi attivi che contiene, tra cui acido tannico, polisaccaridi, glicosidi flavonoidi, ecc. Questi ingredienti possono promuovere la salute del cervello attraverso una varietà di percorsi.

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Per determinare se la nostra manipolazione, che interrompe la memoria della paura, avrebbe influenzato indiscriminatamente anche altri tipi di memoria mediata dall'ippocampo, abbiamo addestrato i topi a un compito di memoria di riferimento spaziale.

Come l'esperimento precedente, abbiamo iniettato nei topi AAV5-CaMKIIa-(hChR2-H134R)-eYFP non diluito in neuroni DG etichettati casualmente (Fig. 5a). I topi con limitazione idrica sono stati quindi addestrati a ottenere una ricompensa d'acqua da uno dei bracci in un labirinto radiale del braccio 8-.

Hanno ricevuto 4 prove finché non è stata soddisfatta una serie di criteri di prestazione. Successivamente, per valutare l'effetto della stimolazione sulla memoria della paura, sono stati sottoposti allo stesso protocollo comportamentale degli esperimenti precedenti.

Per valutare gli effetti della stimolazione dDG sulla memoria di riferimento spaziale, abbiamo testato nuovamente i topi sulle prestazioni della memoria spaziale dopo il condizionamento della paura e dopo il richiamo e abbiamo eseguito una prova con sonda a tenda dopo EXT2 per garantire che i topi utilizzassero segnali extra-labirinto per eseguire il compito. È interessante notare che i topi in questo esperimento hanno dimostrato un congelamento post-shock inferiore durante il condizionamento alla paura rispetto ad altri topi nello studio, che riteniamo sia il risultato diretto di essere maneggiati più spesso a causa dell'addestramento sul compito di riferimento spaziale (Fig. 5b e Figura 1g supplementare).

Tuttavia, durante il richiamo, i topi eYFP hanno mostrato un congelamento normale mentre, come previsto, i topi ChR2- hanno mostrato diminuzioni in tempo reale del congelamento (Fig. 5c). Questa ridotta risposta alla paura è persistita durante l'estinzione (Fig. 5d) con i topi ChR2 che mostravano meno congelamento nei primi 3 minuti di EXT1 (Fig. 1g supplementare) e durante l'intera sessione EXT2. Non sono state osservate differenze durante lo shock immediato (Fig. 5e) e, come previsto, i gruppi ChR2- hanno dimostrato meno congelamento durante la reintegrazione (Fig. 5f, g).

Per quanto riguarda le prestazioni nel labirinto, tutti i topi hanno soddisfatto i criteri tra 5 e 14 giorni (Fig. 5h) e sono migliorati nel tempo durante l'acquisizione, in termini di latenza per trovare la ricompensa, numero di deviazioni del braccio (alla prima visita di un topo a un braccio), numero di errori di riferimento (cioè, inserendo il braccio sbagliato) e ripetuti errori di riferimento (errori di memoria di lavoro) commessi (Fig. 5i–p, pannelli più a sinistra).

La prestazione è stata divisa in due categorie: prova 1, interpretata come una valutazione della memoria a lungo termine del giorno precedente, e prove 2-4, interpretate come una valutazione della memoria a breve termine della prova precedente effettuata lo stesso giorno. . I topi sono stati testati per la prima volta nel labirinto 3 ore dopo il condizionamento alla paura per confermare che il condizionamento alla paura stesso non influenzava la memoria spaziale.

Non abbiamo visto alcun effetto (Fig. 5i–p, pannelli centrali). Partendo dal presupposto che l'interruzione della memoria della paura da parte del nostro intervento ottico avviene perché sono presenti le condizioni affinché la memoria possa subire un riconsolidamento, osservando un deterioramento della memoria spaziale potrebbe essere oscurato se questa memoria non viene inoltre sottoposto a riconsolidamento.

Per testare accuratamente se il nostro intervento fosse specifico per il ricordo della paura, abbiamo cercato di aumentare la probabilità che fossero soddisfatte le condizioni al contorno che consentivano il riconsolidamento della memoria per la memoria spaziale64. A tal fine, abbiamo dato a metà dei topi (gruppi Promemoria) una sessione di promemoria (prova 1) 5 minuti prima del test di richiamo della memoria della paura.

Durante questa sessione di promemoria, abbiamo sostituito la pavimentazione al centro del labirinto con carta vetrata per creare un errore di previsione 65. Ciò non ha influenzato la posizione della ricompensa, ma ha presentato ai topi un segnale inaspettato durante la prova. I topi con promemoria hanno ricevuto prove 2-43 ore dopo la sessione di richiamo, mentre l'altra metà dei topi (nessun gruppo di promemoria) non ha ricevuto una sessione di promemoria e ha invece ricevuto tutte e 4 le prove regolari 3 ore dopo la sessione di richiamo.

Ancora una volta, non abbiamo riscontrato differenze nelle prestazioni e tutti i topi hanno ottenuto buoni risultati entro l'intervallo del criterio (Fig. 5i–p, pannelli centrali). Tutti i topi sono stati testati nel labirinto il giorno successivo e 3 ore dopo è stata effettuata la prima sessione di estinzione. Durante questo test le misure sono state influenzate, ad eccezione delle deviazioni del braccio (Fig. 5k,l).

Nella prova 1, sia i topi ChR2 che eYFP nei gruppi Reminder presentavano deviazioni del braccio più elevate, suggerendo che la sessione di promemoria, che potenzialmente ha portato al riconsolidamento della memoria spaziale, ha influenzato brevemente questa misura della prestazione.

Tuttavia, questo effetto era comportamentale e non era il risultato della stimolazione ottica di cellule dDG casuali poiché non c'erano differenze tra i topi ChR2 e eYFP. Nelle prove 2-4, i topi nei gruppi ChR2 (sia Promemoria che Nessun promemoria) hanno dimostrato prestazioni migliori (meno deviazioni del braccio) rispetto ai gruppi eYFP, suggerendo che le prestazioni del labirinto sono migliorate come risultato del riconsolidamento indipendentemente dal fatto che sia stata fornita una sessione di promemoria.

È importante sottolineare che questo ha anche dimostrato che l'effetto dirompente della nostra manipolazione era specifico per la memoria della paura (Fig. 5i-p, pannelli centrali). Per garantire che stessimo testando la memoria mediata dall'ippocampo in cui i topi utilizzavano segnali extra-labirinto per trovare la ricompensa, il i topi diurni successivi sono stati sottoposti a un test con sonda a tenda.

Come previsto, tutti i topi hanno mostrato prestazioni inferiori sulla sonda rispetto agli ultimi 3 giorni di allenamento, con prestazioni che hanno raggiunto il livello a cui si trovavano quando hanno iniziato l'attività per la prima volta (Fig. 5i-p, pannelli più a destra).

Riscrivere la memoria della paura originale

Successivamente, abbiamo cercato di determinare se la riduzione della paura condizionata fosse accompagnata da un cambiamento nelle dinamiche d'insieme dell'engramma di paura originale. Per valutare se la nostra manipolazione avesse alterato la memoria originaria della paura, abbiamo combinato due sistemi basati su virus (Fig. 6a).

A tutti i topi è stato iniettato c-Fos-tTA-TRE-mCherry per marcare le cellule dDG coinvolte nella codifica dell'epoca di condizionamento della paura. Ai topi è stato anche iniettato AAV5-CaMKIIa-hChR2-H134R-eYFP non diluito o AAV5-CaMKIIa-eYFP non diluito per etichettare un set competitivo di neuroni dDG. I topi sono stati quindi sottoposti allo stesso protocollo sperimentale di prima, dove erano FC dimostrando il congelamento post-shock (Fig. 6b e Fig. 1h supplementare).

Durante il richiamo, la stimolazione ottica ha prodotto diminuzioni in tempo reale del congelamento nei topi ChR2 rispetto ai controlli eYFP (Fig. 6c) e queste differenze sono persistite nell'estinzione (Fig. 6d) inclusi i primi 3 minuti di EXT1 e gli ultimi 3 minuti di EXT2 (Figura 1h supplementare). Nessuna differenza di gruppo è stata osservata durante lo shock immediato (Fig. 6e). Durante il ripristino, i topi ChR2 hanno continuato a mostrare un congelamento ridotto (Fig. 6f, g).

Per determinare se questi topi avessero meno neuroni sovrapposti dall'epoca originale di condizionamento alla paura al test di reintegrazione rispetto ai controlli eYFP, i topi sono stati perfusi 90 minuti dopo la reintegrazione e i livelli di c-Fos sono stati quantificati. Per ciascun esperimento, sono state scattate immagini rappresentative di ciascuna strategia di marcatura neuronale ( Fig. 7a–d e Fig. 5a–e supplementare) eutilizzati per ottenere il conteggio delle cellule.

Per prima cosa abbiamo calcolato il numero totale di celle etichettate con DAPI per ciascun gruppo (Fig. 7e, f). Per gli esperimenti in cui abbiamo contrassegnato un'epoca comportamentale utilizzando un promotore c-Fos (Fig. 1–3, 6), la dimensione dell'engramma è stata determinata come percentuale di neuroni marcati con DAPI (Fig. 7g, eYFP; Fig. 7h, Cherry) .

Indipendentemente dalla valenza, le cellule marcate associate a una particolare esperienza comportamentale, inclusa un'esperienza in gabbia domestica38, consistevano in circa l'8% di neuroni marcati con DAPI in dDG (M=8.015, SD=0.572). La percentuale di cellule etichettate come c-Fos+, che rappresentano l'insieme di cellule attive durante il test di reintegrazione (Fig. 7g, i, RFP; Fig. 7h, j, RFP e BFP) era di circa l'1,5% (M=1 .438, SD=0.21).

Nella prima serie di esperimenti, la percentuale di sovrapposizione (giallo) (Fig. 7g, k) tra l'engramma contrassegnato utilizzato per interferire con la memoria della paura durante il richiamo (eYFP) (Fig. 7g) e l'engramma al reinserimento (RFP) (Fig. 7g, i) può essere interpretato come una misura del fatto che la nostra manipolazione basata sul riconsolidamento abbia portato alla fusione delle due memorie.

Abbiamo osservato una maggiore percentuale di sovrapposizione per le esperienze negative rispetto alle esperienze neutre, suggerendo che le esperienze negative condividevano una maggiore somiglianza con il ricordo della paura rispetto alle esperienze neutre. Tuttavia, non sono state osservate differenze tra la percentuale di sovrapposizione per le esperienze negative rispetto alle esperienze positive o alle esperienze positive. rispetto alle esperienze neutre.

Ipotizziamo che il grado di sovrapposizione tra le esperienze negative e il ricordo della paura possa impedire la riattivazione di questi gruppi di engram non diluiti rispetto ai gruppi diluiti basandosi semplicemente sul numero di cellule marcate.

Nei gruppi non diluiti, abbiamo marcato circa il 40% (M=37.16, SD=5.5) di neuroni marcati con DAPI e nei gruppi diluiti abbiamo marcato un simile 8% di cellule (M {{ 7}}.57, SD=0.4) come i nostri engram associati all'epoca (Fig. 7h). Infine, abbiamo cercato di determinare se il ricordo originale della paura fosse stato modificato dal condizionamento al ripristino data la riduzione della paura, nonostante non fossimo influenzati a incorporare le cellule attivate artificialmente durante il ricordo.

La percentuale di sovrapposizioni (magenta) (Fig. 7h, l) tra questi gruppi di neuroni, quelli etichettati nell'engramma della paura originale (mCherry) (Fig. 7h) e l'engramma della paura al ripristino (BFP) (Fig. 7h, j) può essere interpretato come una misura del fatto che il nostro intervento basato sul riconsolidamento abbia prodotto un'alterazione della memoria della paura originale.

Abbiamo trovato significativamente meno sovrapposizioni nella memoria della paura attraverso il condizionamento e il ripristino nel gruppo ChR2, suggerendo che mentre non abbiamo unito la memoria della paura con gli insiemi interferenti (Fig. 7m), le nostre manipolazioni, tuttavia, hanno alterato la memoria della paura originale (Fig. 7n), che crediamo possa aiutare a spiegare le corrispondenti riduzioni della paura.

Ipotizziamo che la nostra manipolazione basata sul riconsolidamento abbia causato un disimpegno di questi insiemi in modo ortogonale, separando queste memorie in popolazioni neuronali disparate (Fig. 7m, n).

È interessante notare che la proporzione di cellule marcate/attivate casualmente (eYFP) che facevano anche parte dell'engramma della paura originale (mCherry) era superiore alla probabilità (giallo) e la proporzione di cellule marcate/attivate casualmente (eYFP) che facevano anche parte dell'engramma della paura anche al ripristino (BFP) era al di sopra del caso (ciano), così come la sovrapposizione di tutti e 3 i tipi di cellule (bianco) nel gruppo eYFP (Fig. 7l); tuttavia, non sono state osservate differenze tra i gruppi.

Nel loro insieme, questi risultati forniscono prove preliminari della potenziale efficacia terapeutica della modulazione artificiale dei ricordi per sopprimere sia in modo acuto che duraturo le risposte alla paura, alterando la memoria della paura originale durante il periodo di riconsolidamento.

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