Dissociação funcional ao longo do eixo rostrocaudal do hipocampo de codorna japonesa, parte 1

Abstrato

O hipocampo dos mamíferos (Hp) pode ser funcionalmente segregado ao longo do seu eixo septotemporal, com o envolvimento do hipocampo dorsal (dHp) na memória espacial e do hipocampo ventral (vHp) nas respostas ao estresse e no comportamento emocional.

O eixo septotemporal é uma estrutura importante do cérebro humano, que controla a audição, a linguagem, a memória e outras funções do corpo. A memória é uma das habilidades importantes do cérebro humano e está intimamente relacionada às nossas vidas. Então, qual é a relação entre o eixo septotemporal e a memória?

A pesquisa mostra que o eixo septotemporal desempenha um papel muito importante no processo de memória. No processo de formação da memória, o eixo septotemporal é responsável por processar e armazenar informações como sons, palavras e imagens. Quando tentamos lembrar de alguma informação, os neurônios do eixo septotemporal armazenam rapidamente a informação no cérebro. Além disso, o eixo septotemporal também está relacionado às emoções e às emoções, o que pode nos ajudar a armazenar e recuperar melhor as memórias perceptivas e emocionais.

Além disso, à medida que as pessoas envelhecem, o eixo septotemporal degenera gradualmente, o que também leva ao declínio da memória. No entanto, existem várias maneiras de proteger o eixo septotemporal e melhorar a memória. Por exemplo: exercitar-se mais, manter bons hábitos de sono e horários regulares de trabalho e descanso, manter uma atitude feliz, desenvolver hábitos de leitura, praticar mais exercícios mentais e de raciocínio, etc.

Em suma, existe uma relação inseparável entre o eixo septotemporal e a memória. Compreender esta relação pode proteger melhor o nosso cérebro, melhorar a nossa memória e viver uma vida mais feliz e saudável. Percebe-se que precisamos melhorar nossa memória. Cistanche deserticola pode melhorar significativamente a memória porque Cistanche deserticola é um material medicinal tradicional chinês com muitos efeitos únicos, um dos quais é melhorar a memória. A eficácia da carne picada vem dos vários ingredientes ativos que ela contém, incluindo ácidos, polissacarídeos, flavonóides, etc. Esses ingredientes podem promover a saúde do cérebro de várias maneiras.

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No presente estudo, investigamos a segregação funcional comparável em homólogos propostos dentro do cérebro aviário. Usando codornas japonesas (Coturnix Japonica), relatamos que lesões bilaterais do hipocampo rostral (rHp) produzem déficits robustos na discriminação espacial do labirinto Y (YMD) teste enquanto poupa o desempenho durante o condicionamento contextual do medo (CFC), comparável aos resultados de lesões em regiões homólogas em mamíferos.

Em contraste, as lesões do hipocampo caudal (cHp) não produziram déficits no CFC ou no YMD, sugerindo que, diferentemente dos mamíferos, tanto o cHpan quanto o rHp das aves podem suportar o comportamento emocional. Estas observações demonstram a segregação funcional ao longo do eixo rostrocaudal do Hp aviário que é comparável em parte às distinções observadas ao longo do eixo septotemporal do hipocampo dos mamíferos.

Introdução

O hipocampo (Hp) é uma estrutura crítica para muitas formas de memória e navegação espacial em diversas espécies. Dados os muitos cálculos que esta estrutura deve realizar para servir estas funções cognitivas complexas, não é surpreendente que o Hp não seja uma estrutura unitária, mas sim segregado em múltiplas sub-regiões funcionalmente distintas.

Uma distinção funcional importante ocorre ao longo do eixo dorsoventral, também chamado de eixo septotemporal ou eixo "longo". Evidências de distinções funcionais ao longo deste eixo foram observadas desde os primeiros estudos que examinaram os efeitos comportamentais das lesões de Hp [1–3], e numerosos estudos confirmaram e ampliaram essas observações (revisadas em [4]). Embora a natureza precisa dos domínios funcionais dentro do Hp permaneça um tópico de debate [4–6], há consenso de que o Hp dorsal (dHp), por exemplo, é crítico para a memória espacial em ambientes pequenos [7, 8], enquanto o a região ventral (vHp) é mais crítica para o comportamento emocional e as respostas ao estresse, incluindo o medo contextual [9–12].

Uma maneira de considerar essa dissociação é como uma diferença na resolução. Lesões do dHp prejudicam gravemente o desempenho de tarefas que exigem lembrança de alta resolução das localizações espaciais precisas de recompensas ou objetos, como encontrar armas com iscas em um labirinto radial de braços [13–15] ou a localização de uma plataforma escondida em um labirinto aquático. [7, 8], ou reconhecer e aproximar-se de um objeto que está em uma nova localização espacial [16]. Em contraste, as lesões ao vHp não afetam estes comportamentos. Em contraste, tarefas que exigem o emparelhamento de um evento com um contexto em termos gerais, como o condicionamento contextual do medo (CFC), são afetadas por lesões pré-treinamento para vHp [17, 18] e não para dHp [19–21].

O Hp aviário é um homólogo proposto do Hp de mamíferos por inúmeras razões, incluindo semelhanças no desenvolvimento, conectividade e neurotransmissores, e por causa de seu papel na cognição espacial (ver [22–25] para revisão). Semelhante aos gradientes funcionais observados ao longo do eixo dorsoventral em mamíferos, vários estudos propõem um gradiente funcional comparável ao longo do eixo rostrocaudal do Hp aviário. Estudos de conectividade [26], expressão gênica [27, 28] e características de células locais [29] sugerem semelhanças entre o pólo rostral do Hp aviário (rHp) e o pólo dorsal do Hp de mamífero (ver [30] para revisão ). O que permanece desconhecido é se o pólo caudal do Hp aviário (cHp) é funcionalmente comparável ao pólo ventral do Hp de mamíferos e, em caso afirmativo, se existe uma dissociação funcional entre os pólos rostral e caudal.

Para resolver isso, grupos de codornas japonesas (Coturnix Japonica) foram submetidos a lesões seletivas no pólo rostral ou caudal do Hp. Os indivíduos foram então testados usando uma tarefa de discriminação espacial Y-Maze (YMD), bem como CFC, já que esses tipos de informação são conhecidos por tributar os pólos do Hp dos mamíferos de maneira diferente.

Materiais e métodos

assuntos

Vinte e sete codornas japonesas fêmeas adultas (Spring Creek Quail Farms, Saint Ann's, ON), com aproximadamente 3 meses de idade, foram utilizadas neste experimento. Faixas plásticas nas pernas foram colocadas em cada codorna no momento da chegada para identificação. As codornas foram alojadas em grupos com uma área mínima de 400 cm2 por ave, em baias medindo 213 cm x 305 cm, com ciclo de luz 12:12 e mantidas a 20–25˚C e 45–75% de umidade. A roupa de cama consistia em roupa de cama Teklad Aspen com Teklad Tek-fresh fornecida como material de nidificação.

Os animais tiveram acesso improvisado à água para iniciar aves de caça exóticas Mazuri e para criar aves de caça Mazuri. As peles eram fornecidas na forma de recipientes de plástico virados com entradas recortadas e bandejas de rolos de pintura cheias de areia eram fornecidas para banhos de areia. Antes dos testes comportamentais, todos os animais foram manuseados 15 min/dia durante pelo menos 7 dias. Todos os procedimentos foram aprovados pelo comitê de cuidados com animais da Universidade Wilfrid Laurier pelas diretrizes do Conselho Canadense de Cuidados com Animais.

Cirurgia

Todas as cirurgias foram realizadas antes de qualquer teste comportamental. Cada grupo de lesões consistia em 9 indivíduos (9 rHp, 9 cHp, 9 Sham). Os procedimentos cirúrgicos foram modificados daqueles descritos por Damphousse e colegas [31]. As codornizes foram anestesiadas com isoflurano utilizando uma máquina de anestesia SomnoSuite (Kent Scientific, Torrington, CT) e colocadas num instrumento estereotáxico (Kopf Instruments, Tujunga, CA).

Uma vez fixada a cabeça com protetores auriculares e cone nasal, as penas foram removidas e a área preparada com limpador antibacteriano (Phenrex1), álcool isopropílico 70% e solução de gluconato de clorexidina (Baxedin1). Após injeção subcutânea de lidocaína e epinefrina (Bimeda, Cambridge, ON) ao longo da linha média do crânio, foi feita uma incisão na linha média, o couro cabeludo foi retraído e uma craniotomia foi feita no local da lesão. O Hp foi removido por aspiração de acordo com coordenadas determinadas usando um atlas cerebral de codorna publicado [32].

As coordenadas das lesões foram determinadas em relação ao ponto de interseção da sutura parieto-occipital com a linha média. Para lesões de rHp, as aspirações foram de 1 mm a 5 mm anteriores ao bregma, 1,5 mm de cada lado da linha média e 3 mm de profundidade (Fig. 1). As lesões do cHp eram 1 mm anterior ao bregma, 3 mm posterior, 1,5 mm de cada lado da linha média e 3 mm de profundidade (Fig. 2). Craniotomias para animais simulados foram realizadas nas coordenadas para lesões de rHp.

As craniotomias foram tamponadas com esponja hemostática, seladas com cera óssea e a pele suturada. Depois de se recuperarem em uma almofada térmica e recuperarem a mobilidade, as codornas foram colocadas em gaiolas individuais suspensas para pombos em uma sala de recuperação separada para se recuperarem por 1 semana, enquanto eram submetidas a tratamento com antibióticos e analgésicos. As codornizes permaneceram nessas gaiolas durante o restante do experimento.

As experiências aqui descritas foram realizadas em 2 lotes separados de codornas. Dentro de cada lote de codornas, todos os animais foram testados no mesmo dia em ordem aleatória, pelo menos 2 horas após o início do ciclo de luz. Antes de começar cada dia do experimento, os indivíduos foram removidos de suas gaiolas na sala de recuperação e colocados em gaiolas individuais em caixas de sapatos em uma prateleira sem comida, mas com acesso improvisado à água. Uma mortalha cobriu cada gaiola e os indivíduos foram deixados em repouso por 1 hora. Os indivíduos foram transportados individualmente em suas gaiolas cobertas para a sala de testes.

No primeiro lote, as aves foram testadas no YMD imediatamente após o período de recuperação de uma semana (ou seja, no 8º dia pós-cirúrgico). Após os 4 dias de YMD (ou seja, dias pós-cirúrgicos 8 a 11), as codornas foram então testadas em CFC, o que ocorreu em um dia (ou seja, Dia 12), seguido por um teste remoto no dia seguinte (Dia 13). No segundo lote de codornas, a ordem de treinamento foi invertida, de modo que o CFC foi treinado primeiro. Em ambos os lotes, as codornas foram anestesiadas e seus cérebros foram coletados no 14º dia pós-cirúrgico.

Condicionamento contextual do medo (CFC)

Este experimento consistiu na exposição a duas arenas visualmente distintas em duas salas diferentes contendo pistas locais e distais únicas, denominadas Contexto A e Contexto B (ver Figura 2A). O Contexto A consistia em uma arena circular de 90 cm de diâmetro com paredes de 45 cm de altura construídas em lona plástica corrugada branca, com piso do mesmo material revestido de papel pardo. O contexto B consistia em uma arena quadrada com 90 cm de lado e paredes de 45 cm de altura construída em compensado pintado, com piso de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) de células ciliadas pretas. O comportamento foi monitorado usando uma webcam suspensa e o rastreamento foi feito em tempo real usando ANY-maze (Stoelting, Wood Dale, IL).

O procedimento CFC consistiu em quatro fases: habituação, treinamento, teste e teste remoto. Antes de iniciar cada dia do experimento, os indivíduos foram retirados de suas gaiolas na sala de recuperação e colocados em gaiolas individuais de caixa de sapatos em uma prateleira sem comida, mas com anúncio. -lib acesso à água. Uma mortalha cobriu cada gaiola e os indivíduos foram deixados em repouso por 1 hora. Os indivíduos foram transportados individualmente em suas gaiolas cobertas para a sala de testes. Habituação, treinamento e teste ocorreram no mesmo dia experimental.

Durante a habituação, o sujeito foi colocado no Contexto A e pôde explorar livremente por 5 min. O sujeito foi prontamente removido e o mesmo procedimento foi seguido no Contexto B com intervalo entre tentativas (ITI) de 1 minuto. O sujeito foi então colocado de volta em uma caixa de sapatos coberta e deixado em repouso por 15 minutos. Durante o treinamento, o sujeito foi novamente exposto ao Contexto A por 5 min, um ITI de 1 min, e então foi colocado no Contexto B. Após 3 min no Contexto B, um estímulo auditivo (1000 Hz, 95 dB) foi emitido por 3 segundos, seguido por 2 minutos de exploração. O contexto em que o estímulo foi apresentado foi contrabalançado entre os sujeitos.

O sujeito foi então novamente colocado de volta na gaiola coberta e deixado em repouso por 15 minutos. Durante o teste, os procedimentos corresponderam aos de habituação com 5 min no Contexto A seguidos de 5 min no Contexto B. Após cada fase, a arena foi limpa com etanol a 70% para eliminar quaisquer sinais de cheiro. No dia seguinte, os indivíduos receberam um teste remoto. Durante o teste remoto, os procedimentos novamente corresponderam aos seguidos durante a habituação com 5 min no Contexto A, 1 min no ITI e 5 min no Contexto B.

Codornas podem ser consideradas congeladas quando apresentam postura característica de agachamento com a) flexão total das pernas e corpo em contato com o chão ou b) flexão parcial das pernas, grande separação entre pés/pernas e região peitoral em contato próximo com uma das paredes, olhos bem abertos e respiração acelerada. Tal postura, associada à ausência de outros comportamentos observáveis, tem sido repetidamente usada para caracterizar o comportamento de congelamento em pombos [33–36].

Discriminação do labirinto em Y (YMD)

O protocolo YMD usado aqui foi adaptado de uma publicação anterior testando codornas japonesas[37]. Resumidamente, os braços do labirinto em Y mediam 50 x 17 x 45 cm (C x L x A) e foram construídos em acrílico transparente, permitindo que os sujeitos vissem prontamente sinais visuais distintos presentes em todas as quatro paredes da sala. Nos dois braços de exploração foram instalados tratos de estireno de haste quadrada com portas de guilhotina de acrílico opaco removíveis. O piso foi construído com acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) de células ciliadas pretas e coberto com aparas de madeira. O comportamento foi monitorado usando uma webcam suspensa e o rastreamento foi feito usando QUALQUER labirinto (Stoelting, Wood Dale, IL).

As codornizes passaram por três dias consecutivos de sessões de habituação de 10-minutos, nas quais tiveram acesso a todos os braços do labirinto. Durante o teste amostral, as aves tiveram 5 minutos de exploração com um braço do labirinto bloqueado por uma porta de guilhotina. As aves foram então removidas por 1 minuto, durante o qual a porta foi removida e a cama do labirinto foi recolocada para remover sinais de fuga. As aves foram então devolvidas ao labirinto para uma tentativa de escolha de 5-minutos em que ambos os braços estavam abertos. Qual braço foi bloqueado durante o teste de amostra foi contrabalançado entre os sujeitos. Observe que nesta tarefa de memória de reconhecimento espontâneo nenhuma recompensa é fornecida no labirinto.

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