Funktionell dissociation längs den rostrocaudala axeln hos japansk vaktel Hippocampus del 2

Histologi

Efter testning transporterades försökspersonerna till ett ingreppsrum, sövdes med isofluran, halshöggs och hjärnor extraherades och snabbfrystes i 2-metylbutan (SigmaAldrich, Oakville, ON). Koronala sektioner skars i en tjocklek av 30 μm med en CM3050cryostat (Leica) och tinmonterades på Superfrost Plus™-objektglas (Thermo Scientific, Waltham, MA).

Den septotemporala axeln är en viktig struktur i den mänskliga hjärnan, som styr kroppens hörsel, språk, minne och andra funktioner. Minnet är en av den mänskliga hjärnans viktiga förmågor och är nära relaterad till våra liv. Så, vad är förhållandet mellan den septotemporala axeln och minnet?

Forskning visar att den septotemporala axeln spelar en mycket viktig roll i minnesprocessen. I processen för minnesbildning är den septotemporala axeln ansvarig för att bearbeta och lagra information som ljud, ord och bilder. När vi försöker komma ihåg viss information lagrar neuroner i den septotemporala axeln snabbt informationen i hjärnan. Dessutom är den septotemporala axeln också relaterad till känslor och känslor, vilket kan hjälpa oss att bättre lagra och hämta perceptuella och emotionella minnen.

Dessutom, när människor åldras, degenererar den septotemporala axeln gradvis, vilket också leder till att minnet försämras. Det finns dock flera sätt vi kan skydda den septotemporala axeln och förbättra minnet. Till exempel: träna mer, bibehålla goda sömnvanor och regelbunden arbets- och vilotid, upprätthålla en glad attityd, utveckla läsvanor, ägna dig åt mer tanke- och mentalövningar osv.

Kort sagt, det finns ett oskiljaktigt förhållande mellan den septotemporala axeln och minnet. Genom att förstå detta förhållande kan vi bättre skydda våra hjärnor, förbättra vårt minne och leva lyckligare och hälsosammare liv. Det kan ses att vi behöver förbättra minnet, och Cistanche deserticola kan förbättra minnet avsevärt, eftersom Cistanche deserticola också kan reglera balansen av signalsubstanser, som att öka nivåerna av acetylkolin och tillväxtfaktorer. Dessa ämnen är mycket viktiga för minne och inlärning. Dessutom kan Kött också förbättra blodflödet och främja syretillförseln, vilket kan säkerställa att hjärnan får tillräckligt med näringsämnen och energi, och därigenom förbättra hjärnans vitalitet och uthållighet.

Klicka på vet sätt att förbättra hjärnans funktion

Var sjätte sektion färgades sedan med Methyl Green för att observera placeringen och omfattningen av lesionerna under ett ljusmikroskop. Tina-monterade sektioner fixerades i 5 minuter i buffrad 4% formaldehyd, sköljdes i dubbeldestillerat vatten i 5 minuter och inkuberades sedan i metylgrönt i 5 minuter vid rumstemperatur. Objektglasen dehydrerades sedan i en graderad serie av etanol, rensades med Neo-clear och inbäddades i Neo-mount (alla histologiska reagenser erhölls från Sigma Aldrich, Oakville, ON).

Analys

Två vaktel dog under operationen, medan ytterligare två uteslöts på grund av bristande rörelse i åtminstone ett av de två testerna, vilket gav slutliga data på 25 vaktel (9 rHp, 7 CHP, 7 sham).

Analys av CFC-data utfördes med användning av en variansanalys med upprepade åtgärder (ANOVA) av den tid som tillbringades frysning under de första 2 minuterna av varje försök med användning av kontext (dvs. akustiskt parad vs. kontroll) och tid (dvs. omedelbar vs. . remote) som inom-subjektsfaktorer och grupp (dvs. rHp, cHp och sham) som mellan-subjektsfaktorer. Som en ytterligare kontroll jämfördes också tiden för att frysa i varje sammanhang innan någon akustisk stimulering med en 2 (sammanhang) x 3 (grupp) ANOVA.

I YMD kvantifierades tiden som spenderades inom varje arm som en andel av den totala prospekteringstiden. Försökspersonen ansågs utforska en arm om hela bålen var inuti armen. Tiden som spenderades med att utforska de nya (TN) och bekanta (TF) armarna (exklusive startarmen) omvandlades till ett diskrimineringsförhållande (DR) för varje ämne, enligt följande: DR=(TNTF)/(TN+TF ). Dessa DRs jämfördes mellan grupper med en enkelriktad ANOVA.

Post hoc-tester utfördes med Tukeys HSD. Alla statistiska tester utfördes med JASP [38].

Resultat

Lesioner på antingen den rostrala eller kaudala hippocampus skonar kontextuell rädsla hos vaktel

Analys av CFC (Fig 2) visade ingen signifikant skillnad mellan sammanhang (F1,20=1.03;p=0.32) eller grupper (F2,20=1.42 ; p=0.27) före akustisk stimulering, vilket visar att operationerna inte inducerade några baslinjeskillnader i frysbeteende. Att undersöka tiden för att frysa under försöken efter stimulering visade inte någon signifikant huvudeffekt av tid (F1,20=1.03; p=0.32) eller av gruppen (F2,20=0 .33; sid=0.73). Men en signifikant effekt av sammanhang (F1,20=7.83; p=0.01) såväl som en signifikant interaktion mellan sammanhang (F1,20=9.35;p < 0,01) observerades.

Detta resultatmönster tyder på att vaktel i alla grupper i det omedelbara testet selektivt frös i sammanhanget parat med den akustiska stimulansen och inte i kontrollmiljön (parad kontra oparad kontext: p < 0.05 för alla grupper), vilket indikerar att de kan skilja mellan de två sammanhangen och behålla ett minne för sammanhanget i vilket den akustiska stimulansen hade presenterats.

Det verkar alltså som om den besparade Hp i endera lesionsgruppen stöder detta beteende. Däremot, 24 timmar senare, hade frysningen minskat till den punkt vid vilken ingen signifikant skillnad kunde observeras i någon grupp (p > 0.05 för alla grupper), vilket tyder på att minnet hade försämrats för alla vaktel.

Vaktel rostral hippocampus är avgörande för Y-labyrint diskriminering

Analys av YMD (fig 3) gav en signifikant effekt av tillståndet (F2,20=3.99; p=0.03). Post-hoc-tester visade att medan rHp-skadad vaktel presterade betydligt sämre än shams(p=0.04), gjorde det inte cHp-skadad vaktel (p=0.12). Detta resultatmönster tyder på att rHp för vaktel, liksom däggdjur, kan stödja rumsliga inlärningsuppgifter oproportionerligt mycket.

Diskussion

De aktuella resultaten är de första som rapporterar funktionell segregation längs den rostrocaudala axeln av fågel-Hp. Dessa resultat bekräftar delvis förekomsten av en gradient längs rostrocaudalaxis som på något sätt är jämförbar med däggdjurets dorsoventrala axel. Vi observerar särskilt att rHp är nödvändigt för identifiering av rumslig nyhet under YMD. Denna observation överensstämmer med resultat från gnagare som utför jämförbara uppgifter efter lesioner till dHp ([10, 39]; men se [40]).

Dessutom överensstämmer de aktuella resultaten med rapporter om en gradient av rumslig informationsinnehåll i fågel-Hp, med den största rumsliga informationen representerad i huvudcellerna i rHp [29]. Detta mönster, som speglar förändringen i informationsinnehåll som observerats längs gnagarens dorsoventrala axel [41] stärker ytterligare bevismaterialet som visar att den mest rostrala omfattningen av Hp oproportionerligt stöder högupplöst rumslig informationsbehandling över både Aves och Mammalia.

De nuvarande data replikerar tidigare observationer [37] att vaktel, likt gnagare, kommer att reagera på nya stimuli inklusive nya rumsliga platser genom att närma sig den nya stimulansen, även när nyheten är relativ (dvs den nya stimulansen har setts men färre gånger eller längre sedan). Det är dock värt att notera att under testförsöket med YMD har den nya armen inte setts på 24 timmar. Vid denna fördröjning fryser vaktel inte heller selektivt till ett tidigare rädsla-associerat sammanhang, vilket tyder på att 24 timmar är bortom den rumsliga minneskapaciteten för vaktel.

Observationen av selektiv frysning med kortare intervall under CFC-träning visar att vaktel, liksom däggdjur, kan associera en skadlig stimulans med sammanhanget där den presenterades, vilket leder till att vaktel selektivt fryser i det stimulusassocierade sammanhanget. Observationen att denna association bevaras efter antingen rHp- eller cHp-lesioner stämmer inte överens med majoriteten av data om vHp från däggdjur. Flera slutsatser är möjliga med tanke på denna observation. De kaudala lesionerna kan göra att det finns tillräckligt med vävnad för att förmedla CFC.

Vissa data tyder på att den funktionella ekvivalenten av vHp kan vara betydligt större i en fågel än i ett däggdjur. Anatomiska studier på duvor [26] rapporterar att input från nucleustaeniae i amygdala är frånvarande i den rostrala tredjedelen av HF, men utbredd i caudalt två tredjedelar av denna region. Dessa utbredda kopplingar tyder på att majoriteten av fågelHp är homolog med det ventrala däggdjurs-Hp, och de cHp-lesioner som utfördes här var inte tillräckliga för att ta bort denna distribuerade struktur i sin helhet. Detta kan vara särskilt sant för japansk vaktel (eller Galliformes i allmänhet) i förhållande till andra fågelorder. Detta förslag överensstämmer med observationer av artskillnader i bearbetning av rumslig information. Fågelarter varierar avsevärt när det gäller omfattningen av den högupplösta rumsligt inställda dHp-analogen[29].

Det skulle därför vara intuitivt att anta att fåglar med en mindre rHp (t.ex. fåglar som inte lagrar mat) skulle ha en proportionellt sett större rHp. Nyligen genomförda fysiologiska data som visar en brist på platsceller i vaktel även i relativt rostrala koordinater tyder vidare på att rHp kan vara exceptionellt litet hos vaktel, även bland fåglar som inte fiskar mat. I förlängningen kan kraftvärme vara exceptionellt stor hos dessa fåglar. Detta förslag överensstämmer med en nyligen genomförd MRI-baserad vaktelatlas som stöder närvaron av en stor cHp [42]. Funktionellt är tanken att vaktel kan ha ett exceptionellt stort centrum för "emotionell bearbetning" också överensstämmande med användningen av vaktel som en modell för stressreaktivitet [43, 44]. Slutligen är det fortfarande möjligt att CFC är helt Hp-oberoende hos fåglar. Det finns data från gnagare som implicerar prefrontalcortex i att förmedla CFC (granskas av [45]).

NCL, motsvarande struktur hos fåglar, spelar också en roll i bearbetningssammanhang [46, 47]. Det är möjligt att NCL hos fåglar, till skillnad från däggdjur, kan mediera CFC även vid omfattande skador på hippocampus. Denna möjlighet verkar dock osannolik med tanke på den omfattande homologi som hittills hittats mellan theavian och däggdjurs hippocampus. Detta görs ännu mer osannolikt av två ytterligare observationer. Den första är att även hos däggdjur påverkas i vilken utsträckning dHp eller vHp krävs selektivt för CFC av relativt subtila förändringar i protokollet [48]. Noterbart verkar närvaron av en diskret signal som signalerar närvaron av chock under träning göra att den efterföljande frysningen när den bara exponeras för sammanhanget beror mer på vHp. Denna ledtråd saknades i det aktuella experimentet.

Dessutom har minst ett experiment rapporterat konserverade CFC hos gnagare med selektiva lesioner till antingen dHp eller vHp [12]. Viktigt, i denna studie minskade avlägsnandet av hela Hp dramatiskt frysning i en chockassocierad kontext, även om selektiva lesioner på endera hälften av Hp lämnade CFC intakt. Sammantaget gör dessa observationer det mycket mer sannolikt att, liksom däggdjur under vissa förhållanden, CFC i vaktel kan stödjas av antingen rHp eller cHp enbart.

Trots återstående öppna frågor om CHP:s ​​omfattning och funktionella heterogenitet, visar de aktuella resultaten att, liksom dess däggdjurshomolog, är fågel-Hp funktionellt heterogen, med sin rostrala del specialiserad för beräkningar som stöder rumslig inlärning och minne.

Författarbidrag

Konceptualisering: Chelsey C. Damphousse, Noam Miller, Diano F. Marrone.

Datakurering: Chelsey C. Damphousse, Diano F. Marrone.

Formell analys: Chelsey C. Damphousse, Diano F. Marrone.

Finansieringsförvärv: Noam Miller, Diano F. Marrone.

Utredning: Chelsey C. Damphousse, Diano F. Marrone.

Metod: Chelsey C. Damphousse, Noam Miller, Diano F. Marrone.

Projektadministration: Chelsey C. Damphousse, Diano F. Marrone.

Handledning: Noam Miller, Diano F. Marrone.

Skrift – originalutkast: Chelsey C. Damphousse.

Skrivande – recension & redigering: Chelsey C. Damphousse, Noam Miller, Diano F. Marrone.

Referenss

1. Kimura D. Effekter av selektiv hippocampus skada på undvikande beteende hos råtta. Can J Psychol, 1958; 12:213.

2. Hughes KR. Dorsal och ventral hippocampus lesioner och labyrintinlärning: påverkan av preoperativ miljö. Can J Psychol, 1965; 19: 325–332.

3. Nadel L. Dorsal och ventral hippocampus lesioner och beteende. Physiol Beh, 1968; 3: 891–900.

4. Strange BA, Witter MP, Lein ES, Moser EI. Funktionell organisation av hippocampus longitudinalaxis. Nature Rev Neurosci, 2014; 15: 655–669.

5. Fanselow MS, Dong HW. Är dorsala och ventrala hippocampus funktionellt distinkta strukturer? Neuron, 2010; 65: 7–19.

6. Small SA, Schobel SA, Buxton RB, Witter MP, Barnes CA. En patofysiologisk ram för hippocampus dysfunktion vid åldrande och sjukdom. Nat Rev Neurosci. 2011; 12: 585–601.

7. Moser E, Moser MB, Andersen P. Spatial inlärningsförsämring är parallell med omfattningen av dorsal hippocampus lesioner, men är knappast närvarande efter ventrala lesioner. J Neurosci, 1993; 13: 3916–3925.

8. Moser MB, Moser EI, Forrest E, Andersen P, Morris R. Spatial learning with a mini slab in the dorsal hippocampus. Proc Natl Acad Sci, 1995; 92: 9697-9701.

9. Gray JA, McNaughton N. Jämförelse mellan beteendeeffekterna av septal- och hippocampallesioner: en översyn. Neurosci Biobehav Rev. 1983; 7: 119–188.

10. Hunsaker MR, Fieldsted PM, Rosenberg JS, Kesner RP. Att dissociera rollerna för dorsal och ventralCA1 för den tidsmässiga bearbetningen av rumsliga platser, visuella objekt och lukter. Behav Neurosci, 2008;122:643.

For more information:1950477648nn@gmail.com