Anterieure thalamische kernen: een cruciaal substraat voor niet-ruimtelijk gekoppeld geheugen bij ratten, deel 3

3.2|Ruimtelijk werkgeheugen in het RAM

Zoals verwacht vertoonden beide groepen ratten met ATN-laesies ernstig verminderde prestaties toen het ruimtelijke werkgeheugen werd getest in het acht-armige RAM (Figuur 3). De aanvankelijke gelijkenis in prestaties tussen de groepen is dat de meeste ratten 10 minuten renden maar relatief weinig arminvoer maakten bij het begin van het testen.

Werkgeheugen en geheugen zijn twee zeer belangrijke geheugenmethoden in het menselijk brein. Hoewel er enkele verschillen zijn tussen deze twee geheugenmethoden, zijn ze beide even nuttig voor de prestaties van mensen op het gebied van studie, werk, leven en andere aspecten.

In de eerste plaats betekent werkgeheugen dat we tijdelijk de informatie of taken onthouden die we in een korte periode moeten gebruiken. Met andere woorden, het is de geheugencapaciteit die we gebruiken bij het verwerken van nieuwe dingen. Geheugen verwijst naar de informatie of ervaringen die we gedurende een lange periode bewaren. Deze informatie kan ons helpen problemen bij toekomstig gebruik te begrijpen en op te lossen.

Hoewel deze twee soorten geheugen verschillende functies hebben, staan ​​ze niet los van elkaar. Werkgeheugen en geheugen beïnvloeden elkaar. Tijdens het werkgeheugen moeten we nieuwe informatie in een korte periode tijdelijk opslaan en verwerken en deze verbinden met eerdere kennis en ervaring. Dit soort verbinding en referentie is wat het geheugen gebruikt.

Daarnaast kan een goed werkgeheugen ook verbeterd worden door training. Onderzoek toont aan dat de verbinding tussen geheugen en werkgeheugen beide kanten op gaat. Door het werkgeheugen voortdurend te oefenen en te trainen, kunnen we de geheugencapaciteit van de hersenen verbeteren en ons geheugen versterken. Daarom kunnen we, zolang we onze hersenen actief blijven oefenen en de geheugentraining versterken, ons werkgeheugen en geheugen effectief verbeteren.

In het dagelijks leven moeten we goede gewoonten ontwikkelen en actief gebruik maken van het werkgeheugen en geheugen om ons te helpen taken beter uit te voeren. We kunnen bijvoorbeeld ons geheugen voor nieuwe kennis versterken door voortdurende verfijning en evaluatie. Alleen door ons werkgeheugen en geheugen voortdurend te verbeteren, kunnen we ons comfortabeler voelen in het realiseren van ons potentieel in studie, werk en leven. Het is duidelijk dat we het geheugen moeten verbeteren, en Cistanche deserticola kan het geheugen aanzienlijk verbeteren, omdat Cistanche deserticola een traditioneel Chinees medicinaal materiaal is dat veel unieke effecten heeft, waaronder het verbeteren van het geheugen. De werkzaamheid van gehakt komt voort uit de verschillende actieve ingrediënten die het bevat, waaronder zuren, polysachariden, flavonoïden, enz. Deze ingrediënten kunnen op verschillende manieren de gezondheid van de hersenen bevorderen.

Klik op 10 manieren kennen om het geheugen te verbeteren

Het aantal fouten gemaakt door Sham- en ATN-laesieratten liep uiteen op dag 2 van de training, waarna beide ATN-laesiegroepen geen bewijs van verbetering vertoonden vergeleken met beide Sham-groepen (Groep, F3,27=39.66, p < {{7 }}.001;Groepsdag, F27,{{10}}.75, p < 0.001). De twee schijngroepen verschilden niet, maar ze verschilden allebei aanzienlijk (p < 0,001) van elk van de ATN-laesiegroepen, die niet verschilden. Ratten in beide ATN-laesiegroepen maakten ook minder correcte armkeuzes vóór de eerste fout, terwijl ratten in beide sham-groepen geleidelijk meer armen binnengingen voordat ze een fout maakten naarmate het testen vorderde (Groep, F3,27=27.53, p < 0,001; elk Shamgroup versus elke ATN-groep, p < 0,001; Group Day,F27,243=2.21, p < 0,001).

Een verminderd ruimtelijk werkgeheugen kan worden beschouwd als een maatstaf voor de effecten van ATN-laesies (Aggleton & Nelson, 2015). Omdat de twee ATN-laesiegroepen een vergelijkbaar niveau van stoornissen in het ruimtelijk werkgeheugen vertoonden, is het onwaarschijnlijk dat daaropvolgende vergelijkingen van de niet-ruimtelijke taken worden beïnvloed door laesieverschillen tussen deze twee groepen.

3.3|Niet-ruimtelijke eenvoudige discriminatietaken

Verwerving van zowel de eenvoudige geur- als de eenvoudige object-, go-no-go-discriminatietaken worden getoond in figuur 4a, b. Allrats verwierf deze taken snel. De latentieverschilscores voor de vier groepen verschilden niet in de simpleodor-discriminatietaak (Groep, F3,27=0.97, p=0.42; Groepsdag, F15,135=1.4, p=0.15). Het duurde gemiddeld vier tot vijf dagen voordat de groepen het criterium bereikten in de taak voor het onderscheiden van eenvoudige geuren (Groep, F3,27=1.99, p=0.13).

De vier groepen leerden ook de eenvoudige objectonderscheidingstaak zonder noemenswaardige verschillen (Groep, F3,27=1.07, p=0.37; Groepsdag,F18,162=0.97, p=0.49). Het duurde gemiddeld vijf tot zes dagen voordat ratten het criterium bereikten voor de eenvoudige taak om objecten te onderscheiden (Groep, F3,27=0.30, p=0.82).

3.4|Niet-ruimtelijke gepaarde taken

3.4.1|Acquisitie

De gemiddelde lopende latentie tijdens acquisitie door de vier groepen wordt weergegeven in Figuur 5. Latenties tijdens acquisitie werden overgedragen voor ratten die het criterium bereikten. De belangrijkste bevindingen waren duidelijk. De twee Sham-laesiegroepen verwierven hun respectievelijke taken, maar geen enkele ATN-laesierat vertoonde taakverwerving, ongeacht de opname van een 10-s spoor tussen de geur- en objectstimuli. Het belangrijkste bewijs voor acquisitie is de vraag of de ratten hebben geleerd hun reactie op het object te remmen in de niet-beloonde onderzoeken (Figuur 5a).

Op basis van deze maatstaf vertraagden de twee Sham-groepen geleidelijk de respons op het object op niet-beloonde geur-objectparen tijdens de training (dwz vertoonden verminderde wederzijdse latentiescores). Daarentegen vertoonden alle ratten in beide ATN-laesiegroepen steeds snellere responslatenties naarmate de training vorderde. Dat wil zeggen dat bij niet-beloonde onderzoeken de ATN-laesieratten alleen leerden sneller onder het object te zoeken, ondanks dat de geur-object-paring onjuist was. Merk op dat de twee ATN-laesiegroepen in ieder geval langzamer reageerden dan de Sham-laesie. groepen aan het begin van de training in de niet-beloonde onderzoeken, dus algemene hyperactiviteit was niet duidelijk na ATN-laesies in deze taak (latentiebereik blok 1: ATN-laesie 2,5-5,0 s, Shamlesion 1,9-4,5 s; blok 1 0: ATN-laesie 1,4–3,0 s, Shamlesie 5,5–7,6 s).

ANOVA van latenties in de niet-beloonde onderzoeken produceerde een significant hoofdeffect in de vier groepen (F3,27=22.63, p < 0.001) en een significante groep Blokkeer interactie (F27,243=26.27,p < 0,001). De twee Sham-groepen verschilden niet op deze maatstaf, en de twee ATN-groepen verschilden niet, maar beide Sham-groepen verschilden van elk van de ATN-laesiegroepen (p < 0,001).

Toen de combinatie van geur en object werd beloond, vertoonden alle vier de groepen steeds snellere responslatenties (dwz verhoogde wederzijdse scores) over de blokken van proeven heen (hoofdeffect blok, F9,27=75.78, p < 0.{ {18}}01;Figuur 5b), ongeacht de groep (Groepsblok,F27,243=0.63, p=0.92; Figuur 5b). Het hoofdeffect van de groep was opnieuw significant (F3,27=5.67, p=0.003), wat in dit geval te wijten was aan hogere loopsnelheden in de Sham-Trace-groep vergeleken met beide ATN-groepen ( p < 0,008) en de Sham-No-Trace-ratten (p=0.02). De resterende drie groepen vertoonden echter een vergelijkbare responslatentie bij de beloonde onderzoeken. Merk opnieuw op dat de twee groepen met ATN-laesies langzamer reageerden aan het begin van de training op de beloonde tests, vergeleken met de groepen met schijnlaesies.

De directe vergelijking tussen latenties voor niet-beloonde en beloonde onderzoeken wordt weergegeven in figuur 5c, uitgedrukt als latentieverschilscores. Figuur 5c laat duidelijk zien dat er in beide ATN-laesiegroepen geen leerproces plaatsvond, terwijl beide Sham-laesiegroepen de taak op zich namen (groepsblokinteractie, F27,243=23.99,p < 0.001 ). De latentieverschilscore suggereert dat de Sham-Trace-groep de taak sterker verwierf dan de Sham-No Trace-groep, en de gemiddelde verschillen tussen deze twee groepen waren significant voor de laatste drie blokken van onderzoeken (p <0,01). Dit verschil tussen de twee schijngroepen werd echter voornamelijk veroorzaakt door hun verschillen in onderzoeken met beloonde stimulusparen (vergelijk Figuur 5b met Figuur 5a).

3,5|Retentietest

Alle groepen vertoonden een reactie op de niet-beloonde sessie tijdens de retentietest van 5-dagen die vergelijkbaar was met hun overeenkomstige prestaties in blok 10 van de training[Groepsblok (retentietest vs. blok 1{{26 }}),F3,27=2.00, p=0.13; Figuur 5a]. Ondanks de niet-significante groepsblokinteractie was er een algemeen verschil in latentie tussen blok 10 en de retentietest (retentie versus blok 10, F1,27=7.22, p=0.01), wat vooral lijkt doordat ratten met ATN-laesie sneller reageerden in de retentietest. Een significant groepshoofdeffect (F3,27=73.13, p < 0,001) werd veroorzaakt doordat schijngroepen de respons op de niet-beloonde onderzoeken bleven remmen, in tegenstelling tot de ATN-laesiegroepen (elke sham-groep vs. elke ATN-laesiegroep , p<0,001).

Bij proefnemingen met beloning vertoonden alle vier de groepen vergelijkbare gemiddelde reactielatenties in de retentietest vergeleken met de latentie in blok 10 van de training (Blok, F1,27=3.75,p=0.06; Groep Blok, F3,27=1.02, p=0.39). Hogere hardloopsnelheden in de Sham-Trace-groep dan alle andere groepen waren duidelijk in blok 10 en de retentietest (Groep, F3,27=3.85, p=0.02; Sham-Trace vs. alle andere groepen, p <0,03).

De directe vergelijking van beloonde en niet-beloonde onderzoeken op de retentietest, uitgedrukt als een latentieverschilscore (Figuur 5c), bevestigde dat alle vier de groepen vergelijkbare prestaties op deze maatstaf behielden vergeleken met hun acquisitieprestaties van Blok 10 (Groep, F3,27=189.43, p < 0,001; Blok, F1,27=0.08, p=0.76;Groepsblokinteractie, F3,27=0.22, p=0.88).

3.6|Zif268-expressie

Ons voornaamste belang was het vaststellen van groepsverschillen in de interessegebieden. Gegeven de verkregen gedragsresultaten rapporteren we geen associaties tussen Zif268-expressie en prestaties, omdat deze valse correlaties zouden opleveren die worden aangestuurd door de duidelijke verschillen in niet-laesie versus schijnstatus en kleine variaties binnen de groep op de primaire maatstaf van belang, dat wil zeggen latenties op niet-beloonde proeven. Op dezelfde manier zouden alle associaties die zichtbaar zijn in regio's zoals de retrospleniale cortex opnieuw een kunstmatige correlatie creëren als gevolg van de duidelijke verschillen op groepsniveau in de Zif268-expressie.

3,7|Prefrontale regio's

De Zif268-expressie over de vier groepen in de prelimbische prefrontale cortex (A32V) en de anterieure cingulatecortex (A32D; A24b; A24a) wordt weergegeven in Figuur 6. Er was een significant groepshoofdeffect voor gebied 32V (F2,37=5.49 , p < {{10}}.01; Figuur 6b). Hier vertoonden de twee ATN-groepen een vergelijkbare algehele expressie als elkaar (p=0.32), evenals de Sham-No Trace-groep (p > 0.1), maar beide laesiegroepen vertoonden een lagere expressie dan in de Sham-Trace-groep (p < 0.02). De lagere Zif268-expressie in de Sham-No Trace-groep vergeleken met de Sham-Trace-groep bereikte geen significantie (p=0.06). Er was ook een significant hoofdeffect over de vier lagen heen (F3,81=147.8, p < 0,001), maar geen groepslaaginteractie (F9,181=1.15,p > 0,3).

Voor de voorste cingulaire (Cg) regio's (Figuur 6c) vertoonden de twee ATN-laesiegroepen een lagere Zif268-expressie dan beide twee Sham-laesiegroepen (groep F3, 27=12.47, p < 0 .001; beide schijngroepen verschilden van elk van de ATN-groepen, p < 0.{{20}}04, maar niet van elkaar, p=0.31). Een significante Groepslaag-interactie (F6,54=4.02, p < 0.002) weerspiegelde grotere verschillen tussen ATN en Shamgroups voor Laag II en Laag III (p < 0,001) dan voor Laag V, waarbij de groepen niet significant verschilden (p > 0,1). De expressie verschilde tussen de drie cingulaire regio's (hoofdeffect regio, F2,54=11.41, p < 001), en was het laagst voor A24a (posterieur) vergeleken met zowel A32D als A24b (p < 0,002), en was het hoogst voor Laag III ( Laag, F2,54=242.38, p < 0,001), maar de grootte van deze verschillen varieerde tussen lagen in de drie cingulaire gebieden (Regiolaag, F4, 108=5.29,p < 0,001). De interacties tussen de groepsregio en de groepsregiolaag waren echter niet significant (allemaal F < 1,0).

3,8|Hippocampale en parahippocampale regio's

Figuur 7 toont de Zif268-expressie voor de vier groepen in de hippocampale en parahippocampale regio's. Voor de hippocampus vertoonden de dorsale CA1- en CA3-subregio's, vooral CA1, een hogere expressie dan de ventrale hippocampale CA1 en CA3 (dorsaal vs. ventraal,F1,24=541.4, p < {{10}} .001; CA1 versus CA3, F1,24=759.3,p < 0.{{40}}{{56} }1; interactie tussen deze twee factoren,F1,{{20}}.4, p < 0.001). De meest interessante bevinding was echter dat er een hogere expressie was in de dorsale CA1 in de Sham-Trace-groep dan in elk van de andere drie groepen (p <0,02), ondersteund door een significante drievoudige interactie voor Groep [dorsale regio vs. ventrale regio ] [CA1 vs. CA3], F3,24=6.09, p < 0,003). Voor de andere drie groepen was de dorsale CA1-expressie het laagst in de ATN-Trace-groep (ATN-Trace vs. Sham-No Trace en ATN-No Trace, p < 0,03), terwijl de twee No Trace-groepen niet significant verschilden (p {{42 }}.84). Analyse van de dorsale dentate gyrus (DG; alleen dorsale werd onderzocht) toonde hogere expressie in de hilus dan de granulaire cellaag (F1,27=386.1, p < 0,001), die groter was voor de Sham-Trace en ATN-No Traceergroepen dan voor de Sham-No Trace- en ATN-Trace-voorwaarden (Group DGSubregion, F3,27=4.07, p < 0,01). Het ventrale subiculum vertoonde een hogere expressie dan het dorsale subiculum (F1,27=9.02, p < 0,005), maar er was geen groepseffect (F3,27=1.41, p=0.25 ) of Groep [dorsale vs. ventrale regio's] interactie (F3,27=0.15, p=0.92). In de parahippocampale gebieden vertoonde de perirhinale cortex een lagere expressie dan de twee entorhinale cortexgebieden (F2,54=16.2, p < 0,001), maar de groepen verschilden niet op deze plaatsen (Groep, F3,27 < 1,0; Groep Regio,F6,54=1.8, p > 0,1).

3,9|Retrospleniale cortex

Figuur 8 toont de Zif268-expressie in de oppervlakkige en diepe lagen van Rga, Rgb en Rdg. De twee ATN-groepen vertoonden een aanzienlijk lagere expressie in deze drie regio's dan werd aangetoond door de twee Sham-groepen (hoofdeffect van de groep, F3.27=40.9, p < 0.0{{22} }1). Voor de geaggregeerde waarden in de drie regio's hadden de twee Shamgroups hogere gemiddelde Zif268-waarden dan beide ATNlesion-groepen (p=0.0001), maar de Sham -Tracegroep vertoonde ook hogere niveaus dan de Sham-No Trace-groep (p=0.04). Het verschil tussen schijngroepen en ATN-groepen was het kleinst voor de regio Riga (Groepsregio, F6,54=2.72, p < 0,02). Het niveau van Zif268-expressie tussen groepen varieerde ook tussen lagen (Groepslaag, F3,17=40.0, p < 0,001). Deze interactie weerspiegelde verschillen tussen beide Sham-groepen vergeleken met beide ATN-groepen, die groter waren in de oppervlakkige lagen dan in de diepe lagen. Niettemin waren de effecten van de Sham- versus ATN-groep nog steeds significant in de diepe lagen (p <0,001). Bovendien vertoonde de Sham-Trace-groep een hogere expressie in de oppervlakkige lagen vergeleken met de Sham-NoTrace-groep (p=0.03), terwijl de expressie in de diepe spelers niet verschilde tussen deze twee groepen (p=0 .23). Er was geen interactie tussen groepsregiolagen (F6,54=1.0, p=0.43).

3.10|Auditieve controlecortex

Er werden geen verschillen gevonden in de auditieve (controle) cortex (Groep, F3,27=1.2, p=0.35).

4|DISCUSSIE

Deze studie had tot doel de effecten van ATN-laesies op het niet-ruimtelijke gekoppelde geheugen en de invloed van een expliciete vertraging (dat wil zeggen een 10-s spoor) tussen de gepresenteerde geur- en objectstimuli te onderzoeken. Bewijs van een verminderd gekoppeld geheugen na ATN-laesies is eerder alleen gerapporteerd wanneer een van de gepaarde componenten de verwerking van distale ruimtelijke signalen vereiste (Dumont et al., 2014; Gibb et al., 2006; Sziklas &Petrides, 1999).

We hadden verwacht dat de effecten van ATN-laesies op het niet-ruimtelijke gekoppelde geheugen in onze taak het duidelijkst zouden zijn als een expliciete traceerprocedure werd gebruikt. Dit kwam doordat werd gesuggereerd dat CA1-laesies alleen het niet-ruimtelijke gekoppelde geheugen aantasten wanneer een 'trace' van 10- wordt gebruikt (Kesneret al., 2005) en dat de microstructurele integriteit van CA1-neuronen door beide wordt verminderd. ATN-laesies (Harlandet al., 2014) en laesies van het mammillothalamische kanaal die ATN-disfunctie veroorzaken (Dillingham et al., 2019).

Bovendien onderzochten de belangrijkste voorbeelden van niet-ruimtelijke geheugenstoornissen na ATN-laesies temporele discriminatie tussen meerdere objecten of geuritems die binnen een enkel blok onderzoeken werden gepresenteerd (Dumont & Aggleton, 2013; Wolff et al., 2006). Geen van de 17 ratten met ATN-laesies vertoonde echter bewijs van het verwerven van de geur-object-gepaarde-geassocieerde taak, inclusief degenen die niet waren getraind met een expliciete vertraging tussen de niet-ruimtelijke stimuli. Ondanks een langere trainingsperiode waren de ATN-laesieratten niet in staat een geremde respons te vertonen op de niet-beloonde geur-objectparen. Algemene hyperactiviteit bij ratten met ATN-laesie lijkt geen kenmerk van deze stoornis, omdat ze tijdens de beginfase van de verwerving een langzamere respons vertoonden dan de ratten met schijnlaesie.

De Sham-Trace-groep vertoonde kortere latenties dan de andere drie groepen in de beloonde onderzoeken, maar dit verschil kan een weerspiegeling zijn van een grotere verwachting van beloning wanneer ze worden vastgehouden gedurende een vertraging van 10-s, in plaats van een maatstaf voor snellere verwerving door deze groep. Verwacht werd dat de snellere acquisitie zou worden weerspiegeld door responsremming in de niet-beloonde onderzoeken, maar de twee schijnlaesiegroepen verschilden niet op deze maatstaf.

Het onvermogen om de gepaarde geheugentaken te leren na ATN-laesies lijkt niet te wijten te zijn aan slechte remming of verminderde sensorische verwerking. De ATN-laesieratten vertoonden een snelle acquisitie in zowel de eenvoudige objectdiscriminatietaak als de eenvoudige geuronderscheidingstaak, die gelijk was aan die van schijnlaesieratten. De taakvereisten voor deze eenvoudige discriminaties waren identiek aan die van de gepaarde taak en gebruikten hetzelfde apparaat. Om dezelfde reden is het ook onwaarschijnlijk dat het tekort aan gepaarde geassocieerde personen na ATN-laesies te wijten is aan een eenvoudig gebrek aan aandacht voor de gebruikte individuele stimuli. ATN-laesies belemmeren het vermogen om een ​​aandachtsset te leren en faciliteren extradimensionale verschuivingen, maar veranderen de aanhoudende aandacht of gedragsflexibiliteit niet (Chudasama & Muir, 2001; Kinnavane et al., 2019;Wright et al., 2015). De snelle verwerving van de eenvoudige discriminaties in de huidige baantaak stond in contrast met de langzamere verwerving toen we een eerdere groep ratten trainden op een open circulair platform om eenvoudige geurdiscriminatie en vooral eenvoudige objectdiscriminatie te leren (Bell, 2007). Het is dus mogelijk dat het gebruik van een landingsbaan en de expliciete vermindering van afleidende ruimtelijke signalen, plus de actieve interactie met het object om naar voedsel te zoeken, de aandacht voor de niet-ruimtelijke stimuli in het huidige onderzoek vergemakkelijkten.

De ernst van de laesiestoornis bij het leren van de associatie tussen geur- en objectstimuli suggereert dat deze taak sterk afhankelijk is van de integriteit van het ATN. Dit bewijs staat op gespannen voet met de suggestie dat gepaarde geassocieerde stoornissen na ATN-laesies het gebruik van multimodale ruimtelijke stimuli vereisen (Dumont et al., 2014; Nelson, 2021). Een mogelijke verklaring voor het verschil tussen de uitkomsten van het huidige onderzoek en die van Dumont et al. (2014) is dat discrete niet-ruimtelijke stimuli bij leertaken met bivoorwaardelijke discriminatie, zoals specifieke objecten of geuren, een grotere aandachtsvraag kunnen stellen bij het tot stand brengen van een unieke geïntegreerde representatie vergeleken met het gebruik van een algemene lokale context, zoals de thermische, visuele of tactiele lokale omgeving . Op een vergelijkbare manier kan de grote gevoeligheid van ruimtelijke gepaarde taken voor beperkingen na ATN-laesies ook berusten op de integratie van relationele ruimtelijke aanwijzingen in combinatie met een opvallende discrete aanwijzing, omdat de verwerving van een eenvoudige ruimtelijke discriminatie op zichzelf slechts gedeeltelijk werd aangetast (Dumont et al. ., 2014; Gibb et al., 2006). Een onverwachte bevinding is dat ratten met ATN-laesies geen tekort vertoonden wanneer ze een bepaalde locatie in een kruisdoolhof moesten selecteren op basis van een conditioneel visueel signaal op een keuzepunt (Sziklas & Petrides, 2007). In die situatie werd de voorwaardelijke relatie echter bepaald door een enkele opvallende aanwijzing die op een enkele plaats werd gepresenteerd en die geen dubbelzinnigheid of ingebedde associatie had met de verschillende posities van de juiste ruimtelijke locatie. Dit staat in contrast met een volledig falen bij ratten met ATN-laesie toen ze een object-plaats-associatie moesten leren waarbij ze een van de twee correcte objecten moesten selecteren op basis van de bijbehorende locatie (Sziklas & Petrides, 1999).

De bevinding dat ATN-laesies een groot tekort veroorzaakten in het geur-object-gepaarde-geassocieerde geheugen, ongeacht de aanwezigheid van een 10-s spoor tussen de stimuli, draagt ​​bij aan ons eerdere bewijs van een tekort aan gepaarde-geassocieerde geheugen wanneer het object en geur werden gelijktijdig gepresenteerd op een kaasplankplatform (Bell, 2007). Samen suggereert dit dat de geheugenstoornissen na ATN-laesies op geur-object-gepaard-geassocieerd geheugen een bijkomend voorbeeld zijn dat ATN-laesies niet altijd het patroon weerspiegelen van conditionele associatieve geheugentekorten geproduceerd door laesies aan het hippocampussysteem (Sziklas & Petrides, 2004, 2007).

Terwijl ATN-laesies grotere ruimtelijke geheugenstoornissen kunnen veroorzaken dan fornix-laesies (Warburton & Aggleton, 1999), of tekorten in object-plaats- en geometrische discriminatietaken die niet worden aangetroffen bij fornix-laesies (Aggletonet al., 2009; Sziklas et al., 1998), is er Er is minder bewijs dat ATN-laesies ernstige geheugenstoornissen kunnen veroorzaken bij taken die over het algemeen niet worden beïnvloed door laesies van de hippocampusformatie. Wat niet-ruimtelijke willekeurige associaties betreft, werd het bewijs dat de hippocampus alleen van cruciaal belang is wanneer een spoor van 10-s tussen de twee stimuli wordt gebruikt, verkregen door de acquisitie bij twee verschillende taken te vergelijken. Gilbert en Kesner (2002) rapporteerden dat grote laesies in de hippocampus het object-geur-gepaarde geassocieerde geheugen niet aantasten wanneer ze werden getest op een kaasplankplatform waarop de twee stimuli gelijktijdig werden gepresenteerd. Op een vergelijkbare landingsbaan als de onze, maar met een object gepresenteerd vóór blootstelling aan geurig zand die areward zou kunnen bevatten, Kesner et al. (2005) toonden aan dat dorsale CA1-laesies, maar geen CA3-laesies, een tekort veroorzaakten bij gebruik van een 10-s-spoorconditie.

Noch wij, noch Kesner en collega's onderzochten de effecten van hippocampale laesies tijdens de startbaantaak zonder de sporenconditie. We kunnen er dus niet zeker van zijn dat ratten met laesies in de hippocampus niet aangetast zouden worden als er geen sporen aanwezig zijn, wanneer ze met behulp van onze procedures op de landingsbaan worden getraind. Desalniettemin breidt onze studie de voorspelde associatie tussen CA1-functie en temporele verwerking in een niet-ruimtelijke gepaarde taak uit door verhoogde Zif268-expressie indorsale CA1 te vinden in de Sham-laesiegroep die is getraind met behulp van een 10-spoor relatief aan de Sham-laesie Geen traceergroep. Daarentegen was de gemiddelde Zif268-expressie in de dorsale CA1 het laagst in de ATN-laesie Trace-groep.

Er was ook bewijs, zij het zwakker, dat de sporenconditie bij schijnlaesieratten geassocieerd was met verhoogde Zif268-expressie in de oppervlakkige lagen van de retrospleniale cortex. Het patroon van verschillende gedragsprestaties in de laesie- en niet-laesiegroepen bij retentie maakte het ongepast om onderzoek het verband tussen variaties in prestaties en variaties in Zif268-expressie. Net als in eerdere onderzoeken (Aggleton & Nelson, 2015; Perry et al., 2018) was het sterkste effect een duidelijke vermindering van de IEG-expressie na ATN-laesies in de retrospleniale cortex, vooral de oppervlakkige lagen. Het lijkt waarschijnlijk dat deze bevinding te wijten is aan het verlies of de verminderde activiteit in de directe input van het ATN naar het RSC (Barnett et al., 2021).

Er is een groeiend besef dat ATN-laesies invloeden kunnen uitoefenen die verder gaan dan beperkingen in het ruimtelijk geheugen (Nelson, 2021; Wolff et al., 2006). Een voorbeeld is wanneer ATN-laesies de verwerving van niet-ruimtelijk aandachtsgericht leren vertragen, wat te wijten kan zijn aan een functionele relatie tussen het ATN en de midcingulaire gebieden van de cingulaire cortex in plaats van mediale prefrontale cortexverbindingen (Bubb et al., 2021; Wright et al. al., 2015). Voor zover wij weten is deze aandachtsgerichte taak echter niet onderzocht bij hippocampale laesies bij ratten. Een duidelijker voorbeeld van een dissociatie tussen ATN-laesies en laesies van de hippocampus is dat alleen het eerstgenoemde letsel de aandachtsprocessen belemmert die verband houden met latente remming (Nelson et al., 2018). Het is mogelijk dat een verarmd vermogen om de relevantie of voorspellende waarde van stimulus-stimulusassociaties vast te stellen, niet alleen een verenigend verslag oplevert van het leren van de aandachtsset en latente inhibitie (zie Nelson et al., 2018), maar ook van gevallen van verminderd leren van paren en geassocieerden na ATN-laesies . In plaats van de rol van het ATN toe te schrijven vanuit het perspectief van hippocampale (voor ruimte en tijd) of frontale (voor aandacht) processen, is de bredere implicatie dat het ATN de geheugenverwerking kan ondersteunen door actief de aandacht te orkestreren op bepaalde klassen van stimulus-stimulusassociaties en hun representatie. over meerdere hersenstructuren (Leszcynski & Staudigl, 2016). Hoe de klassen van verminderd geheugen precies moeten worden gekarakteriseerd, blijft een experimentele uitdaging voor de toekomst. Wat uit het huidige onderzoek duidelijk is, is dat verklaringen die alleen gebaseerd zijn op een spatiële/niet-ruimtelijke dichotomie geen rekening kunnen houden met ernstige geheugenstoornissen die in beide domeinen na ATN-laesies kunnen worden aangetroffen.

Onze bevindingen brengen de effecten van ATN-laesies bij ratten dichter in lijn met gepaarde geheugenstoornissen bij klinisch geheugenverlies na letsel aan de mammillarybody-ATN-as (Rempel-Clower et al., 1996; Squireet al., 2020). Er is echter een duidelijk verschil tussen de langzame verwerving van gekoppeld geheugen bij intacte ratten en de snelle verwerving van gekoppeld geheugen bij mensen met intacte geheugensystemen. Er wordt aangenomen dat gepaarde taken een episodisch geheugen weerspiegelen door het vermogen te meten om unieke representaties van meerdere stimuli te vormen in plaats van het geheugen voor individuele componenten (Crystal & Smith, 2014; Eichenbaum & Fortin, 2009). In onze studie hadden de intacte ratten echter 4 tot 5 weken en meer dan 300 trainingsproeven nodig voordat er duidelijk bewijs was voor acquisitie, wat suggereert dat de taak bij deze ratten meer op regels gebaseerd of semantisch zou kunnen zijn.

Deze beperking zou in toekomstig werk kunnen worden omzeild door eerst intacte ratten te trainen op een of meer niet-ruimtelijke gepaarde geassocieerde taken voordat de verwerving van een nieuwe geur-objectkoppeling na ATN-laesies wordt getest. Op deze manier zou de algemene regel voor het maken van een associatie al zijn vastgesteld, en misschien zou de verwervingssnelheid dan relatief snel zijn voor een nieuwe taak bij intacte ratten. Bovendien zouden tijdelijke chemogenetische of optogenetische manipulaties van het ATN een mogelijkheid kunnen bieden om de impact te onderzoeken die deze kernen hebben op het vertragen van acquisitie in plaats van het voorkomen van acquisitie, of op hun impact op retentie in plaats van acquisitie. Het zou ook informatief zijn om te weten te komen of veel of slechts enkele neurale projecties van de ATN dit voorbeeld van niet-ruimtelijk leren met gekoppelde medewerkers ondersteunen.

Neuroanatomisch bewijs suggereert een ander patroon van neurale verbindingen met limbische en corticale geheugenstructuren tussen de drie ATN-kernen, dat wil zeggen de anterodorsale kernen, anteroventrale kernen en de anteromediale kernen (Bubb et al., 2017; Lomi et al., 2021; Nelson, 2021). ). Bovendien hebben deze ATN-componentkernen verschillende moleculaire en elektrofysiologische kenmerken die ten grondslag kunnen liggen aan verschillende gedragsfuncties (Jankowski et al., 2013; Roy et al., 2021, 2022; Safari et al., 2020). Laesies of genetische manipulaties van de individuele kernen van de ATN zouden inzicht kunnen verschaffen in de vraag of het gekoppelde geheugen afhankelijk is van een of meer van de AD, AV of AM. Het kan zijn dat de impact van ATN-laesies op deze taak bij voorkeur de frontale hersengebieden en/of de retrospleniale cortex en hun respectievelijke betrokkenheid bij op regels gebaseerde en op kennis gebaseerde systemen betreft, in plaats van op gebeurtenissen gebaseerd geheugen (Hunsaker & Kesner, 2018). Deze problemen zouden ook kunnen worden aangepakt met behulp van contralaterale ontkoppelingslaesies waarbij de ATN betrokken is, aangezien deze experimentele aanpak is gebruikt om met succes de systeembrede invloed van de ATN-hippocampale as bij ruimtelijke taken aan te tonen (Dumont et al., 2010; Warburton et al., 2000, 2001). ).

De huidige studie levert ondubbelzinnig bewijs dat ATN-laesies aanzienlijke beperkingen veroorzaken in het niet-ruimtelijke gekoppelde leren en geheugen, ongeacht de aanwezigheid van een expliciete temporele component. Uitgebreide training toonde geen bewijs van leren bij deze ATN-laesieratten. Het feit dat er relatief weinig tot minimale schade was aan de onmiddellijk aangrenzende intralaminaire of mediodorsale thalamusgebieden suggereert dat deze stoornissen specifiek waren voor de ATN-laesie. Bewijs uit deze niet-ruimtelijke gepaarde taken suggereert een nieuw perspectief op de rol van de ATN's, een cruciaal knooppunt binnen het 'hippocampale-diencephalische-cingulaire' geheugennetwerk (Bubb et al., 2017). Dit versterkt de opvatting dat het ATN niet primair functioneert als doorgeefluik voor informatie over de hippocampus (Wolff &Vann, 2019). In plaats daarvan zou het ATN actief de generatie van bepaalde klassen van willekeurige geheugenrepresentaties in de hersenen kunnen controleren.

DANKWOORD

Dit onderzoek werd ondersteund door apparatuur en onderzoekssubsidies van de Universiteit van Canterbury en Early Career Support (JJH) van Brain Research New Zealand – RangahauRoro Aotearoa. Open access publiceren mogelijk gemaakt door de Universiteit van Canterbury, als onderdeel van de Wiley-Universiteit van Canterbury-overeenkomst via de Council of Australian University Librarians.

REFERENTIES

Aggleton, JP, Amin, E., Jenkins, TA, Pearce, JM, en Robinson, J. (2011). Laesies in de voorste thalamische kernen van ratten verstoren de verwerving van het leren van stimulussequenties niet. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 64(1), 65–73.https://doi.org/10.1080/17470218.2010.495407

Aggleton, JP, en Brown, MW (1999). Episodisch geheugen, geheugenverlies en de hippocampus-voorste thalamus-as. Gedrags- en hersenwetenschappen, 22(3), 425–444.https://doi.org/10.1017/s0140525x99002034

Aggleton, JP, en Nelson, AJD (2015). Waarom veroorzaken laesies in de voorste thalamuskernen van knaagdieren zulke ernstige ruimtelijke tekorten? Neurowetenschappen en biogedragsrecensies, 54, 131–144.https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2014.08.013

Aggleton, JP, Poirier, GL, Aggleton, HS, Vann, SD, en Pearce, JM (2009). Laesies van de fornix en de voorste thalamische kernen dissociëren verschillende aspecten van hippocampaal-afhankelijk ruimtelijk leren: implicaties voor de neurale basis van scène-leren. Gedragsneurowetenschappen, 123(3), 504–519.https://doi.org/10.1037/a0015404 (Engelstalig)

Barnett, SC, Parr-Brownlie, LC, Perry, BA, Young, CK, Wicky, HE, Hughes, SM, McNaughton, N., en Dalrymple-Alford, JC (2021). Neuronen van de anterieure thalamische kernen ondersteunen het geheugen. Huidig ​​​​onderzoek in neurobiologie, 2, 100022.https://doi.org/10.1016/j.crneur.2021.100022

Bell, R. (2007). Anterieure en laterale thalamische laesies bij object-geurgepaard geassocieerd leren (niet-gepubliceerde masterproef). Universiteit van Canterbury, Christchurch, Nieuw-Zeeland.

Bubb, EJ, Aggleton, JP, O'Mara, SM, & Nelson, AJD (2021). Chemogenetica onthult een anterieure cingulate-thalamische route voor het bijwonen van taakrelevante informatie. Hersenschors, 31(4), 2169–2186.https://doi.org/10.1093/cercor/bhaa353

Bubb, EJ, Kinnavane, L., en Aggleton, JP (2017). Hippocampus-diencephalic-cingulaire netwerken voor geheugen en emotie: een anatomische gids. Vooruitgang in hersenen en neurowetenschappen, 1(1),1–20.https://doi.org/10.1177/2398212817723443

For more information:1950477648nn@gmail.com