A função de ligação temporal do CA1 dorsal é crítica para a formação da memória declarativa

Contato: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com

A ligação temporal, o processo que permite a associação entre estímulos descontínuos na memória, e a organização relacional, um processo que permite a flexibilidade das memórias declarativas, são dependentes do hipocampo e declinam no envelhecimento. No entanto, como esses dois processos estão relacionados no suporte à formação da memória declarativa e como eles são comprometidos na perda de memória relacionada à idade permanecem hipotéticos. Identificamos aqui um nexo de causalidade entre essas duas características da memória decorativa. A ligação temporal é uma condição necessária para a organização relacional de eventos descontíguos. Demonstramos que a formação de uma memória relacional é limitada pela capacidade de ligação temporal, que depende da atividade dorsal do (d)CA1 ao longo de intervalos de tempo e diminui com o envelhecimento. Por outro lado, a representação relacional é bem-sucedida mesmo em indivíduos idosos quando a demanda de vinculação temporal é minimizada, mostrando que a memória relacional/declarativa per se não é prejudicada no envelhecimento. Assim, a ponte de intervalos temporais pela atividade dCA1 é um fundamento crítico da representação relacional, e uma deterioração desse mecanismo é responsável pelo comprometimento da memória associado à idade.

benefício dos produtos cistanche & cistanche: Melhore a memória e a capacidade de aprendizado

Nossa capacidade de formar memórias declarativas depende do hipocampo, e essa capacidade degrada com a idade (1). Para identificar os determinantes críticos dessa perda de memória associada à idade, exploramos as relações entre duas funções fundamentais do hipocampo conhecidas por serem sensíveis à idade.

Em primeiro lugar, o hipocampo desempenha um papel essencial na formação de uma "organização relacional" que liga memórias adquiridas independentemente por meio de elementos comuns e, consequentemente, suporta a flexibilidade cardinal da memória declarativa, exemplificada na capacidade de fazer inferências a partir da memória(2) ou comparar adquiridas separadamente em -formação para orientar uma decisão de escolha em uma situação nova (3.4). Essa capacidade é comprometida no envelhecimento (5-9). Segundo. como sugerido há três décadas (9), o hipocampo suporta a "ligação temporal", pela qual estímulos discretos podem ser associados na memória apesar de sua separação temporal. Um papel crítico para o hipocampo na ligação temporal foi demonstrado em tarefas de condicionamento "trace", onde um breve intervalo temporal separa as apresentações de estímulo condicionado (CS) e estímulo incondicionado (US) (10-13). Esta função de ligação temporal é interrompida no envelhecimento (14). Assim, a organização relacional e a ligação temporal são funções bem conhecidas do hipocampo e são sensíveis ao envelhecimento, mas as ligações potenciais entre essas funções na memória decorativa e seu declínio relacionado à idade permanecem hipotéticas. Aqui, testamos a hipótese de que a superação de lacunas temporais sustentadas pelo hipocampo é uma condição necessária para a organização relacional das memórias (15,16).

Desvendar a ligação entre a função hipocampal na ligação temporal e na organização relacional e o seu papel crítico no envelhecimento. combinamos abordagens comportamentais, de imagem celular e de intervenção espacialmente direcionadas seguindo uma estratégia de duas etapas. Primeiro, usamos um procedimento de condicionamento de trilha para identificar o limite da capacidade de ligação temporal em camundongos jovens e velhos. e demonstrou com métodos optogenéticos que a ligação temporal depende da atividade dorsal(d)CAl sobre as lacunas temporais. Em seguida, demonstramos que a ligação temporal dependente de dCA1-é necessária para o desenvolvimento de uma organização relacional de memórias, e a perda dessa atividade desempenha um papel crítico no declínio associado ao envelhecimento na memória relacional. Para examinar o desenvolvimento da organização relacional, usamos uma tarefa de labirinto radial de duas fases em camundongos e seu análogo virtual em humanos. A evidência cumulativa dissocia o desempenho quando o hipocampo está comprometido entre as duas fases de nossa tarefa. Camundongos jovens com lesões hipocampais ou inativação(3.4). como ratos velhos (5-7), normalmente adquirem associações de recompensa de braços individuais apresentados sucessivamente na fase inicial de nossa tarefa, mas falham na escolha do braço recompensado quando subsequentemente desafiados a escolher entre um par dos mesmos braços no fase de teste. Da mesma forma, na segunda versão de nossa tarefa de labirinto radial e seu análogo virtual para humanos, camundongos envelhecidos(6). como humanos idosos (17). pode aprender pares individuais de braços (com um braço recompensado e um braço não recompensado em cada par), mas falha na escolha do braço recompensado quando apresentado dentro de um par recombinado dos mesmos braços na fase de teste. Para interpretar a dissociação, propomos que uma organização relacional de associações entre experiências de braços individuais feitas durante a fase inicial de aprendizado é necessária para a expressão flexível da memória, conforme avaliado na fase de teste. Em contraste, o aprendizado de respostas adaptativas a braços ou pares individuais dependeria de simples associações estímulo-recompensa ou estímulo-resposta adquiridas pela repetição na fase inicial. Ao manipular a separação temporal entre experiências de braços individuais na fase inicial, confirmamos nossa interpretação relacional e descobrimos que a formação de uma representação relacional necessária para a expressão de memória flexível é restrita pelos limites da ligação temporal dependente de dCA{14}}.

cistache

Resultados

A atividade das células dCA1 através das lacunas temporais Uma condição necessária para a ligação temporal e uma condição suficiente para reverter a perda de capacidade de ligação temporal relacionada ao envelhecimento.

Todos os experimentos foram conduzidos de acordo com a Diretiva Européia 2010-63-UE e com aprovação do Comitê de Cuidados e Uso de Animais da Universidade de Bordeaux CCEA50 (convênio número A33-063-098: autorização N grau 5012035A-N grau 1377). Camundongos jovens e velhos foram treinados em um procedimento de condicionamento de traço de medo (Fig. Métodos LA e SI). neurônios durante a aquisição (Fig. 1 B e C). A aquisição do condicionamento de tom foi comparável entre todas as condições de traço (assim como a retenção do condicionamento de contexto Fig S14), mas foi mantida apenas com intervalos de traço de menos de 60 s. Assim, a retenção 24-h da associação tom-choque foi semelhante em magnitude entre os grupos treinados com 0-.5-, ou intervalos de rastreamento de 20s, mas foi diminuída em camundongos treinados com um {{16 }}s trace interval e nulo em camundongos treinados com 60-s trace(Fig.1B, teste de tom). Correspondentemente, o condicionamento com um intervalo de rastreamento inferior a 60 s induziu uma ativação específica dos neurônios dCA1. Em dCA1 (mas não em outras áreas estudadas), o nível de Fos pós-condicionamento foi maior em camundongos treinados com um traço 20-s, em comparação com aqueles treinados com um 0-s ou um 60-s traço (Fig.1B, Fos para dCAl e Fig. S1B, outras estruturas). Assim, a ativação de dCA1 está associada à combinação de uma demanda e sucesso na ligação temporal. Por outro lado, a inibição optogenética de neurônios dCA1 durante o intervalo de rastreamento bloqueia a retenção bem-sucedida da associação CS-US. Em camundongos que se movimentam livremente expressando o ArchT inibitório em células dCA1 e implantados cronicamente com fibras ópticas neste subcampo do hipocampo, a inibição transitória da atividade neuronal dCA1 foi realizada durante o condicionamento usando um intervalo de rastreamento 20-s. Camundongos Archi com a luz acesa em cada intervalo de traço que normalmente adquiriam o condicionamento de tom de traço 20-s(Fig SiC.Lefi) foram significativamente prejudicados no teste de retenção de 24-h da associação tom-choque, em comparação com ambos os controles GFP e camundongos ArchT que foram submetidos ao condicionamento com a luz acesa durante períodos equivalentes fora do intervalo de rastreamento (Fig. 1C, teste de tom). Em contraste, o condicionamento de tom adquirido sob a condição de traço 0-s não foi afetado pela luz acesa no período de tom 20-s imediatamente anterior ao choque (Fig, S1C). Além disso, a retenção do condicionamento de contexto foi notavelmente afetada sob todas as condições de inativação (Fig. 1C, teste de contexto). Finalmente, experimentos adicionais mostraram que a inibição do subcampo dCA2/CA3 falhou em produzir qualquer comprometimento (Fig. S1D), confirmando, portanto, que o negócio era a área crítica envolvida no comprometimento da ligação temporal, mesmo que a contribuição marginal de células CA1 extras não possa ser descartado. Assim, a atividade neuronal dCA1 durante o intervalo de rastreamento é uma condição necessária para preencher a lacuna temporal e permitir que os eventos CS e US sejam ligados na memória. Em contraste, a atividade neuronal dupla não parece ser criticamente necessária para ligar as pistas ambientais em uma representação de memória (relacional) do contexto. Uma vez que as pistas ambientais são temporalmente contíguas, a presente dissociação entre memórias de traços e contextuais indica um papel seletivo das células celulares na ligação temporal na memória.

A ativação de células durante o intervalo de traços melhora o comprometimento relacionado à idade na retenção da associação CS-US (Fig. 1D e E). A comparação de camundongos normais jovens e velhos treinados com diferentes intervalos de traços revelou uma redução relacionada à idade na capacidade de ligação temporal. Ambos os camundongos jovens e idosos adquiriram a tarefa de condicionamento com sucesso e exibiram retenção significativa de condicionamento de contexto (Fig. 1D, teste de contexto e Fig. S1E). Em contraste (Fig 1D, teste de tom), enquanto os camundongos velhos treinados com intervalos de traço 0- ou 5-s exibiram retenção significativa 24-h da associação tom-choque, aqueles treinados com um O intervalo de rastreamento de 20- não exibiu nenhuma retenção da associação CS-US. Assim, nem a capacidade de adquirir uma associação ao longo do tempo nem a capacidade de formar memórias associativas duráveis ​​(como a memória contextual) em geral são alteradas em camundongos idosos. O envelhecimento resulta em um déficit seletivo na retenção a longo prazo de uma associação entre eventos separados por 20 s, correspondendo a uma redução na capacidade de ligação temporal em comparação com camundongos jovens. Em seguida, examinamos se esse comprometimento seletivo era devido a uma redução na atividade neuronal de dCAl que fazia a ponte no intervalo de rastreamento. Assim, testamos se a ativação optogenética de neurônios dCAl durante o intervalo de rastreamento poderia reverter o comprometimento relacionado à idade. Em camundongos velhos expressando o canal ativador rodopsina 2(ChR2) em neurônios dCA1, comparamos os efeitos da ativação "em traço" e "fora de traço" e nenhuma ativação de dCA1 (5 Hz, 40s, três vezes) realizada durante o condicionamento usando um traço de 40s, o intervalo de traço mais longo associado à retenção bem sucedida em camundongos jovens (Fig. 1B). O grupo treinado com ativação de dCA1 no traço apresentou apenas retenção significativa da associação tom-choque (Fig. 1E). Assim, manter a atividade neuronal de dCA1, mas não de dCA2/CA3 (Fig. S1F) durante o intervalo entre o tom e o choque é suficiente para restaurar a retenção da associação entre esses eventos em animais idosos. Tomados em conjunto, esses achados revelam que a atividade neuronal dCA1 ligando o intervalo de rastreamento entre o CS e o US é uma condição necessária para o armazenamento subsequente da associação CS-US. Em camundongos jovens, a atividade de dCA1 preenche lacunas temporais de até 40 segundos, permitindo que os eventos separados de CS e US sejam ligados na memória. Essa capacidade de ligação temporal das células dCAl é comprometida em camundongos idosos, resultando na incapacidade de formar memórias associativas de eventos separados por mais de alguns segundos.

A ligação temporal suportada pelo dCA1 é fundamental para o desenvolvimento de uma organização de memória relacional, e a falta de atividade sustentada do dCA1 durante os períodos de ligação temporal é a causa da perda de memória relacional associada à idade em camundongos. Para estudar o papel da ligação temporal na formação da organização relacional que permite a expressão flexível da memória, usamos uma tarefa de labirinto radial na qual camundongos idosos e camundongos com dano ou hipofunção hipocampal conseguem aprender os braços individuais na fase de aquisição, mas falham em o teste de flexibilidade subsequente (4-7). Acredita-se que esse déficit seletivo na expressão da memória flexível venha de um comprometimento da organização relacional dos braços do labirinto e das associações de recompensa na memória.

benefício do cistanche: Melhora a memória e a capacidade de aprendizado

A capacidade de ligação temporal é um fator limitante na formação de memórias relacionais/flexíveis.

Nós aqui manipulamos a separação temporal entre os eventos de aprendizagem individuais durante a fase de aquisição, variando o intervalo entre tentativas (ITI) entre diferentes grupos de camundongos jovens e velhos (Fig. 24). O aumento do ITI não interferiu no aprendizado inicial, pois todos os grupos aprenderam as associações individuais braço-recompensa em taxas semelhantes (Fig. S2A), mas o desempenho no teste de flexibilidade variou com o ITI e a idade (Fig. 2B). Assim, camundongos jovens tiveram um desempenho igualmente bom na sonda de flexibilidade quando eventos sucessivos ocorreram com até 20 segundos de intervalo durante a aquisição. Com ITIs mais longos durante o aprendizado, o desempenho da sonda subsequente diminuiu progressivamente e caiu para o nível de chance quando o ITI estava na década de 60. Camundongos idosos tiveram um bom desempenho no teste de flexibilidade quando o aprendizado ocorreu com um ITI de 0- a 5-s, mas o desempenho caiu drasticamente quando o aprendizado ocorreu em ITIs mais longos (a partir de 20 s). Essas descobertas mostram que experiências de braços separados durante o aprendizado precisam estar relacionadas umas às outras para formar uma memória flexível. e tal organização de memória relacional é limitada pela capacidade de ligação temporal de cada ag. Assim, os resultados demonstram que (i) expressão de memória flexível avaliada em nossa tarefa de labirinto radial depende da organização de memória relacional de experiências de braços individuais, assim como hipotetizamos , e () ligação temporal é um determinante crítico da organização de memória relacional subjacente à expressão de memória flexível. Assim, a flexibilidade per se não é prejudicada em camundongos idosos, porque o desempenho do teste foi normal quando o aprendizado original ocorreu no ITI curto. Essa descoberta demonstra que a memória relacional/declarativa é normal no envelhecimento, mas é a redução da capacidade de ligação temporal necessária para relacionar eventos descontíguos na memória que é responsável pela aparente degradação da memória relacional/declarativa que ocorre no envelhecimento

Fig. 1. No condicionamento de traço-medo, a formação de memória de longo prazo da associação de traço CS-US é limitada a intervalos inferiores a 60-s entre o CS e o US, sustentado pela atividade das células CA1 em todo o intervalo de traços, e interrompido no envelhecimento. (A) Protocolo: Camundongos jovens (3- a 4-mo-old) e idosos (21- to 23-mo-old) foram submetidos à aquisição do condicionamento: três pares de um tom (CS) e choque elétrico leve no pé (US) com um intervalo de tempo entre os dois (traço) de 0, 5, 20, 40 ou 60 s dependendo do grupo. Camundongos jovens dos grupos 0-, 20- e 60-s foram preparados para imunocoloração Fos. Os demais camundongos foram submetidos aos testes de retenção de "tom" e "contexto" no dia seguinte ao condicionamento: percentual de tempo gasto no congelamento durante 2 min de exposição ao tom (em contexto neutro) e ao contexto de condicionamento, respectivamente, em comparação com porcentagem de congelamento durante 2 min antes do tom em um contexto neutro (cf. Métodos SI). (B) Comportamento e imagem Fos em camundongos jovens. (B, Esquerda) Teste de tom: A retenção 24-h da associação tom-choque depende da condição do traço durante o condicionamento {ANOVA de duas vias: traço significativo x tom [medidas repetidas (rep.): sem tom vs. tom] interação (F4,38=15.457; P < 0.0001);="" efeito="" de="" tom="" foi="" significativo="" para="" todas="" as="" condições="" de="" traço,="" exceto="" para="" o="" traço="" 60-s="" [rep.="" medidas:="" p="">< 0.{{190}}01="" para="" 0-,="" 5-="" e="" rastreamento="" de="" 20-s,="" p=""><0,01 para="" {{36)="" }}s="" trace="" e="" p="0.201," não="" significativo="" (ns)="" para="" 60-s="" trace]},="" mostrando="" que="" a="" vinculação="" temporal="" bem-sucedida="" na="" memória="" de="" longo="" prazo="" é="" limitada="" a="" menos="" de="" {{41}="" }="" estímulos="" distantes.="" em="" contraste,="" nem="" a="" aquisição="" do="" condicionamento="" nem="" a="" retenção="" do="" condicionamento="" do="" contexto="" dependiam="" da="" condição="" do="" traço="" (cf.="" fig.="" s1a).="" n="8," 8,="" 8,="" 7="" e="" 12="" para="" o="" grupo="" de="" rastreamento="" 0-,="" 5-,="" 20-,="" 40-="" e="" 60-s)="" ,="" respectivamente.="" (b,="" direita)="" as="" células="" ca1="" fos="" plus="" medidas="" após="" a="" fase="" de="" condicionamento="" também="" são="" dependentes="" da="" condição="" de="" rastreamento="" [anova="" unidirecional:="" efeito="" significativo="" do="" grupo="" (f3,46="10.113;" p="">< 0,0001);="" post="" hoc:="" p="0,0156," p="">< 0,0001="" e="" p="0,0031," respectivamente,="" para="" 0-,="" 20-="" e="" 60-s="" vs.="" ingénuo;="" p="0.0102" e="" p="0.0299," respectivamente,="" para="" 0="" e="" 60="" s="" vs.="" 20="" s;="" e="" p="0.6219," ns="" for="" 0="" vs.="" 60="" s],="" mostrando="" que="" o="" condicionamento="" que="" leva="" à="" ligação="" temporal="" máxima="" (ou="" seja,="" com="" um="" traço="" 20-s)="" está="" associado="" a="" uma="" ativação="" específica="" de="" ca1="" (cf.="" fig.="" s1b).="" n="16," 11,="" 11="" e="" 12="" para="" o="" grupo="" de="" rastreamento="" ingênuo,="" 0-,="" 20-="" e="" 60-s,="" respectivamente.="" (c)="" efeitos="" de="" retenção="" da="" inativação="" optogenética="" de="" ca1="" durante="" a="" aquisição="" de="" condicionamento="" de="" traços="" 20-s="" em="" camundongos="" jovens.="" a="" retenção="" 24-h="" do="" condicionamento="" de="" traço="" de="" tom="" é="" alterada="" pela="" inativação="" no="" traço="" em="" comparação="" com="" ambas="" as="" condições="" de="" controle="" [interação="" significativa="" de="" grupo="" x="" tom="" (f2,52="6.812;" p="0.0024))" ;="" interação="" significativa="" para="" no="" rastreamento="" vs.="" fora="" do="" rastreamento="" (f1,{100}}.622;="" p="0.0043)" e="" vs.="" gfp="" (f1,{105}}.951;="" p="" {{107}="" }.0009),="" mas="" não="" para="" fora="" de="" rastreamento="" vs.="" gfp="" (p="0.4538," ns)].="" em="" contrapartida,="" a="" retenção="" de="" contexto="" avaliada="" pela="" diferença="" de="" congelamento="" entre="" o="" contexto="" neutro="" e="" condicionante="" é="" semelhante="" entre="" os="" grupos="" [grupo="" x="" contexto="" (rep.="" medidas:="" neutro="" vs.="" condicionamento):="" f2,52="2.278;" p="0.1126," ns],="" e="" inibição="" no="" traço="" de="" ca2/ca3="" em="" vez="" de="" ca1="" não="" tem="" efeito="" sobre="" a="" retenção="" de="" tônus="" ​​(figs.="" s1d="" e="" s4,="" histologia).="" assim,="" a="" atividade="" ca1="" ao="" longo="" do="" intervalo="" de="" rastreamento="" durante="" o="" condicionamento="" é="" uma="" condição="" necessária="" para="" a="" ligação="" temporal="" bem-sucedida="" do="" cs="" e="" us="" na="" memória.="" n="18," n="13" e="" n="24" para="" no="" rastreamento,="" fora="" do="" rastreamento="" e="" gfp,="" respectivamente.="" (d)="" retenção="" de="" condicionamento="" em="" camundongos="" velhos.="" a="" retenção="" do="" condicionamento="" de="" tom="" é="" dependente="" do="" traço,="" indicando="" que="" a="" memória="" da="" associação="" cs-us="" só="" é="" retida="" quando="" a="" separação="" temporal="" do="" cs="" e="" us="" foi="" inferior="" a="" 20="" s="" [interação="" traço="" x="" tom="" significativa="" (f2,{{129}="" }.341;="" p="0.0102);" o="" efeito="" de="" tom="" é="" significativo="" para="" as="" condições="" de="" rastreamento="" de="" 0-="" e="" 5-s="" (rep.="" medidas:="" p="0.0034" e="" p="0.0024," respectivamente),="" mas="" não="" para="" o="" {{="" 139}}s="" trace="" (p="0.923," ns)].="" em="" contraste,="" a="" retenção="" de="" contexto="" é="" bastante="" semelhante="" entre="" os="" grupos="" (traço="" x="" interação="" de="" contexto:="" f2,31="2.246;" p="0.1228," ns),="" assim="" como="" a="" aquisição="" de="" condicionamento="" (cf.="" .="" fig.="" s1e).="" assim,="" a="" capacidade="" de="" ligação="" temporal="" é="" limitada="" a="" menos="" de="" 20-s="" gaps="" em="" camundongos="" velhos="" e="" diminuída="" em="" comparação="" com="" animais="" jovens.="" n="12," 8="" e="" 14="" para="" o="" grupo="" de="" rastreamento="" 0-,="" 5-="" e="" 20-s,="" respectivamente.="" (e)="" efeitos="" de="" retenção="" da="" ativação="" optogenética="" de="" ca1="" durante="" a="" aquisição="" do="" condicionamento="" de="" traços="" 40-s="" em="" camundongos="" velhos.="" sem="" afetar="" a="" retenção="" do="" condicionamento="" de="" contexto,="" a="" ativação="" no="" traço="" (mas="" não="" fora="" do="" traço)="" permite="" a="" retenção="" do="" condicionamento="" de="" tom,="" que="" normalmente="" não="" é="" retido="" em="" camundongos="" velhos="" [interação="" significativa="" de="" grupo="" x="" tom="" (f2,{161}}="" 0,17;="" p="0" 0,0196);="" o="" efeito="" de="" tom="" é="" significativo="" para="" o="" grupo="" no="" traço="" (p="0.0002)," mas="" não="" nos="" outros="" dois="" grupos="" (p="0.114," ns="" e="" p="0.335," ns="" ,="" respectivamente,="" para="" fora="" de="" rastro="" e="" sem="" luz)].="" assim,="" a="" atividade="" ca1="" (mas="" não="" ca2/ca3;="" cf.="" fig.="" s1f)="" através="" de="" intervalos="" temporais="" é="" suficiente="" para="" restaurar="" o="" defeito="" relacionado="" à="" idade="" de="" ligação="" temporal="" na="" memória.="" observe="" que="" o="" déficit="" relacionado="" à="" idade="" está="" associado="" ao="" aumento="" geral="" dos="" níveis="" de="" congelamento,="" sugerindo="" generalização="" do="" medo="" que="" foi="" normalizada="" pela="" ativação="" tanto="" no="" traço="" quanto="" fora="" do="" traço.="" n="8," 5="" e="" 5="" para="" os="" grupos="" no="" traço,="" fora="" do="" traço="" e="" sem="" luz,="" respectivamente.="" *p="">< 0,05;="" **p="">< 0,01;="" ***p="">< 0,001.="" os="" dados="" são="" apresentados="" como="" média="" ±="">

benefício dos produtos cistanche & cistanche: Melhore a memória e a capacidade de aprendizado

Regras de ligação temporal na atividade de dCA1 durante o aprendizado Análises da ativação de Fos induzidas pelo aprendizado das associações de braços individuais revelaram um aumento dependente de ITI na ativação de dCA1, semelhante ao observado associado ao condicionamento de medo de traço. Assim, descobriu-se que a ativação de CA1 relacionada ao aprendizado depende de uma combinação de uma demanda e sucesso na ligação temporal (Fig. 2C). Em camundongos jovens, a forte demanda por ligação temporal quando o desempenho da sonda foi bem-sucedido (20-s ITI) resultou em altos níveis de ativação de Fos em dCA1. No entanto, houve menos ou nenhuma ativação de Fos em dCA1 quando não havia demanda por ligação temporal e o desempenho da sonda estava normal (0-s ITI) ou quando o intervalo entre as tentativas excedeu a capacidade de ligação temporal e o desempenho da sonda falhou ({ {10}}s ITI). Em contraste com animais jovens, a atividade neuronal de dCA1 não foi recrutada no 20-s ITI em camundongos idosos, correspondendo ao seu fraco desempenho no teste de sonda subsequente após o treinamento neste ITI. Em vez disso, a ativação de Fos no estriado dorsomedial foi maior em camundongos mais velhos, independente da duração da ITI (Fig. S2B). Além disso, a atividade neuronal em dCA1 é essencial para a ligação temporal que suporta a expressão de memória flexível subsequente. Primeiramente, infusões locais do anestésico lidocaína foram realizadas em camundongos jovens antes de cada sessão diária da fase inicial, mas não antes da sessão de teste de flexibilidade. Descobrimos que a inativação de dCA1 (veja níveis reduzidos de Fos; Fig. S2C) durante toda a fase de aquisição prejudicou a expressão de memória flexível quando os animais foram treinados em 20-s, mas não 0- ou 60-s ITI (Fig. 2D), resultando em um decréscimo na capacidade de ligação temporal semelhante à observada em camundongos idosos. Em segundo lugar, a inibição optogenética de CA1 durante os 20- críticos ITI na fase de aquisição também resultou em um comprometimento subsequente na sonda de flexibilidade (Fig. 2E). Este resultado demonstra uma dependência do processamento de informações dCA1 para preencher uma lacuna temporal. Finalmente, uma droga colinérgica foi encontrada para resgatar o desempenho do teste de sonda em camundongos idosos na dose que concomitantemente recuperou a ativação em dCA1 no crítico 20-s ITI (Fig. S2D).

Fig. 2. A ligação temporal sustentada por CA1 é um determinante crítico da formação da memória declarativa e sua degradação associada à idade: o modelo do labirinto radial em camundongos. (A) Protocolo: Na fase de aquisição, grupos independentes de camundongos jovens (3- a 4-mo-velho) e idosos (21- a 23-mo-velho) aprenderam a valência recompensadora de comida constante ( mais )/sem comida (−) de cada braço por meio de sessões diárias de 24 apresentações individuais sucessivas de braço, separadas por um ITI de duração diferente entre os grupos. Para as análises comportamentais, cada animal foi treinado até atingir o critério de aprendizagem e, 24 h após, foi submetido à sonda de flexibilidade. Neste teste, as contingências de recompensa entre os braços permaneceram inalteradas, mas os braços agora foram apresentados aos pares para avaliar a expressão da memória flexível como um modelo de memória declarativa. Para as análises de Fo, grupos de camundongos foram preparados após a terceira sessão de treinamento da fase de aquisição (Métodos SI). (B) Sondagem de flexibilidade: o desempenho depende da condição ITI sob a qual as memórias foram codificadas, de maneira específica para a idade [idade x ITI (0-, 20- e 60-s ITI)) : F2,46=4.975; P=0.0111; efeito de idade: P=0.0001, P=0.3967, não significativo (ns) e P=0.9 032, ns para 20-, 0- e 60-s ITI, respectivamente]. Assim, a expressão de memória flexível depende da capacidade de relacionar visitas de braço individuais em intervalos de tempo, capacidade limitada a menos de {{30}}s separação entre eventos em camundongos jovens [ITI (20-, {{ 32}}, e 60-s efeito ITI): F2,17=5.045; P=0.019. Post hoc: 20 s vs. 40 e 60 s, P < 0,05]="" e="" apenas="" para="" intervalos="" de="" 5-s="" em="" camundongos="" idosos="" [iti="" (0,="" 5,="" 10="" e="" 20="" s)="" efeito:="" f3="" ,26="5.011;" p="0.0071." post="" hoc:="" 0="" s="" vs.="" 20="" s,="" 5="" s="" vs.="" 10="" e="" 20="" s:="" p="">< 0,05].="" n="7" a="" 10="" por="" grupo.="" ***p="">< 0,001="" vs.="" idade.="" (c)="" células="" ca1="" fos="" plus="" em="" camundongos="" jovens="" e="" velhos:="" o="" treinamento="" na="" fase="" de="" aquisição="" da="" tarefa="" do="" labirinto="" radial="" produz="" um="" padrão="" iti-dependente="" de="" ativação="" de="" ca1="" fos,="" que="" se="" assemelha="" ao="" induzido="" pelo="" condicionamento="" de="" medo="" traço="" em="" camundongos="" jovens,="" mas="" isso="" a="" ativação="" não="" é="" observada="" em="" camundongos="" idosos="" [idade="" x="" iti="" (0-,="" 20-="" e="" 60-s="" iti):="" f2,59="5.582;" p="0.006;" efeito="" de="" idade:="" p="0.0002," p="0.2381," ns="" e="" p="0.885," ns="" para="" 20-,="" 0-="" e="" {{85)="" }}s="" iti,="" respectivamente].="" n="7" a="" 14="" por="" grupo.="" (d)="" a="" inativação="" transitória="" de="" ca1="" através="" da="" infusão="" local="" de="" lidocaína="" durante="" a="" fase="" de="" aquisição="" poupa="" a="" aquisição="" de="" valência="" de="" braço="" individual,="" qualquer="" que="" seja="" a="" condição="" de="" iti="" (cf.="" fig.="" s2c),="" mas="" produz="" prejuízo="" subsequente="" de="" desempenho="" na="" sonda="" de="" flexibilidade="" na="" sola="" {{="" 90}}s="" condição="" iti="" sob="" a="" qual="" a="" ligação="" temporal="" de="" sucessivos="" eventos="" de="" aprendizagem="" normalmente="" ocorre="" [interação="" significativa="" lidocaína="" x="" iti="" (f2,36="4.36;" p="0.0201);" efeito="" da="" lidocaína:="" p=""><0,0001, p="0,4546" e="" p="0,6934" na="" condição="" de="" iti="" 20-,="" 0-="" e="" 60-s,="" respectivamente)="" ],="" imitando="" assim="" o="" efeito="" do="" envelhecimento.="" n="6" a="" 8="" por="" grupo.="" (e)="" a="" inativação="" optogenética="" de="" ca1="" durante="" o="" 20-s="" iti="" entre="" eventos="" na="" fase="" de="" aquisição="" também="" produz="" um="" comprometimento="" subsequente="" do="" desempenho="" na="" sondagem="" de="" flexibilidade.="" aqui="" usamos="" a="" segunda="" versão="" do="" nosso="" projeto="" de="" labirinto="" radial="" (métodos="" si),="" também="" usado="" em="" humanos="" (fig.="" 3).="" a="" aquisição="" inicial="" de="" pares="" separados="" foi="" poupada="" pela="" inativação="" de="" ca1="" em="" 20-s="" iti,="" mas="" o="" desempenho="" foi="" severamente="" diminuído="" no="" teste="" de="" flexibilidade="" "recombinado"="" no="" grupo="" "laser="" ligado"="" em="" comparação="" com="" os="" controles="" [interação="" significativa="" da="" sonda="" de="" aquisição="" do="" grupo="" x="" (f1,14="5.502;" p="0.034)]." assim,="" ca1="" é="" necessário="" para="" preencher="" uma="" lacuna="" temporal,="" e="" essa="" função="" de="" ligação="" temporal="" é="" crucial="" para="" a="" organização="" relacional="" sustentar="" a="" formação="" de="" memória="" flexível/declarativa.="" n="7" a="" 8="" por="" grupo.="" *p="">< 0,05;="" **p="">< 0,01;="" ***p="">< 0,001.="" os="" dados="" são="" apresentados="" como="" média="" ±="">

Ao todo, os presentes achados mostram que um envolvimento crítico de dCA1 é uma condição necessária para preencher uma lacuna temporal para formar uma organização de memória relacional e indicam que o declínio relacionado ao envelhecimento na memória declarativa resulta de uma função dCA1 comprometida na ligação temporal.

O declínio associado à idade na memória declarativa também depende da ligação temporal em humanos. Para testar a validade das conclusões acima sobre o papel da ligação temporal na formação de memória flexível/declarativa para a senescência humana, participantes jovens e idosos selecionados como "cognitivamente normais" para sua idade (métodos SI) foram submetidos ao análogo virtual do radial -tarefa de labirinto usado anteriormente em camundongos (Fig. 3A). Os experimentos foram aprovados pelos seguintes comitês de ética: o CPP Aquitaine (Comité de Protection des Personnes), o CCTIRS (Comité Consultatif sur le Traitement de l'Information en Matière de Recherche dans le Domaine de la Santé) e o CNIL (Commission Nationale de l'Informatique et des Libertés). O consentimento informado por escrito foi obtido de todos os participantes antes de qualquer procedimento relacionado ao estudo. Os participantes foram divididos em três condições de intervalo entre tentativas (0-, 20-, ou 40-s ITI, pareadas por idade e desempenho em outros testes cognitivos; Fig. S3A e Tabela S1). Enquanto todos os grupos de idade normalmente aprenderam os pares iniciais (Fig. 3B, Esquerda), apenas aqueles treinados com um ITI curto (0 ou 20 s) puderam realizar o desempenho do teste de flexibilidade tão bem quanto os adultos mais jovens (Fig. 3B, Direita; replicação Fig. S3B e Tabela S2). Assim, como em camundongos idosos, uma redução na ligação temporal causa o comprometimento associado à idade na organização relacional, permitindo a expressão flexível da memória.

benefício dos produtos cistanche & cistanche: Melhore a memória e a capacidade de aprendizado

Discussão

Os presentes achados em camundongos e humanos estabelecem uma conexão causal entre duas funções bem conhecidas e sensíveis à idade do hipocampo: ligação temporal e organização relacional de memórias. Mostramos que (i) ligação temporal é uma condição necessária para vincular experiências separadas por breves intervalos de tempo em uma representação organizada que suporta expressão de memória flexível, característica da memória declarativa, e () ligação temporal crítica para o desempenho depende da atividade dCA1 em intervalos temporais entre experiências. Nosso estudo, portanto, valida importantes hipóteses estabelecidas através de uma história de pesquisa sobre a função hipocampal em associações ao longo do tempo, formação de memória e envelhecimento cognitivo (9,12,15,18-23).

No nível psicológico, nossas abordagens paralelas em condicionamento de traços e aprendizado em labirinto radial demonstram que a capacidade de ligação temporal é um fator limitante na formação de uma organização relacional associada à memória declarativa. Em camundongos jovens e idosos, a capacidade de relacionar experiências descontíguas de braços individuais em uma memória relacional limitou-se a vincular experiências nos mesmos intervalos que apoiavam uma associação CS-US no condicionamento de traços. Assim, na tarefa de labirinto radial, memórias para experiências individuais foram formadas por meio de exposições repetidas a cada braço individual, mas uma organização relacional foi formada apenas quando a separação temporal permitiu a ligação temporal, uma capacidade medida independentemente em nossos testes de condicionamento de traços .

Os resultados identificam a redução associada à idade da capacidade de ligação temporal como a principal causa para o comprometimento da memória. Além disso, esses resultados suportam a conclusão de que a capacidade de formar uma organização relacional per se não é prejudicada no envelhecimento normal, mas apenas quando a ligação temporal entre as experiências é comprometida. A organização relacional para a memória espacial estava intacta em camundongos e humanos idosos, desde que a demanda de ligação temporal fosse minimizada pela proximidade temporal das experiências de aprendizagem. Esses achados desafiam a visão comum de que o envelhecimento produz prejuízos na aprendizagem e memória declarativa (1,24) e espacial(25,26), e sugerem a possibilidade de que essas tarefas declarativas sensíveis ao envelhecimento incluam uma demanda por memórias de ligação ao longo do tempo.

Fig. 3. O declínio associado à idade na memória flexível/declarativa depende da ligação temporal em humanos: a tarefa do labirinto radial virtual. (A) Protocolo: na fase de aquisição, jovens (18- a 25-anos; n=43) e idosos (59- a 75-anos ; n=40) os participantes aprenderam a valência de recompensa constante ( mais , moeda virtual)/sem recompensa (−) de cada braço por meio de apresentações sucessivas de pares invariantes (1 braço mais , 1 braço−), separados por um ITI de 0, 20, ou 4{{40}} s, dependendo do grupo, até atingir o critério de aprendizagem. Na sonda de flexibilidade, as contingências de recompensa entre os braços permaneceram inalteradas, mas os braços foram reorganizados em novos pares para avaliar a expressão da memória flexível. Os participantes foram pareados entre as condições ITI de acordo com sua idade e desempenho em outros testes cognitivos (Métodos SI, Fig. S3A e Tabela S1). (B) Resultados: Na aquisição, os participantes idosos necessitaram de mais treinamento para atingir o critério de aprendizagem, mas acabaram aprendendo a tarefa tão bem quanto os participantes jovens, qualquer que fosse a condição ITI (Left Top: idade final de desempenho, ITI e idade x ITI: todos P > 0.14, não significativo (ns); Inferior esquerdo: tentativas para o efeito da idade do critério: F1,{{20}}.02, P=0 0,0164; ITI e idade x ITI: P=0,0676, ns e P=0,0729, ns). Em contraste, na sonda de flexibilidade, houve um comprometimento relacionado à idade dependente da condição de ITI sob a qual a tarefa foi adquirida [Direita: flexibilidade idade x ITI (F2,77=3.473, P=0 .036); efeito ITI significativo em grupos de idade (F2,37=3,828, P=0,0308; post hoc 40 s vs. 0 e 20 s, P < 0,05),="" mas="" não="" em="" jovens="" (p="" {{44="" }}.74,="" ns);="" efeito="" de="" idade="" significativo="" para="" 40-="" (p="">< 0,0001),="" mas="" não="" 0-="" ou="" 20-s="" iti="" (todos="" p=""> 0,057, ns)]. Assim, a perda de flexibilidade relacionada à idade é devido a uma redução da capacidade de ligação temporal. n=10 a 18 por grupo. ***P < 0,001.="" os="" dados="" são="" apresentados="" como="" média="" ±="">

Os presentes achados não apenas mostram que a ligação temporal é um determinante crítico da formação da memória declarativa e seu declínio relacionado à idade, mas também fornecem uma base potencial para reconciliar duas teorias conflitantes da função hipocampal, mapeamento espacial e memória declarativa. foram estudados respectivamente em animais e em humanos, dificultando sua comparação. No entanto, uma característica comum do mapeamento espacial e da memória declarativa é que ambos permitem a expressão flexível de memórias em situações de teste modificadas. Portanto, as presentes observações sugerem que a ligação temporal desempenha um papel crítico tanto no mapeamento espacial quanto na memória declarativa, apoiando a capacidade de formar organizações de memória relacional.

Quais podem ser os mecanismos subjacentes de ligação temporal em dCA1? A peculiaridade de estímulos temporalmente distantes é que eles não podem ser associados na memória através de mecanismos hebbianos de plasticidade sináptica, que são conhecidos por sustentar a formação de associações duradouras entre estímulos concomitantes (27). A plasticidade hebbiana é desencadeada pela coativação de conjuntos neuronais que codificam cada estímulo durante o aprendizado. Para superar a limitação da plasticidade Hebbiana para vincular eventos separados no tempo, a presença de células de tempo no subcampo CAl (20) fornece um mecanismo potencial pelo qual eventos distintos separados no tempo podem ser ligados na memória (20.22.23. 28) . Nomeadamente. Descobriu-se que as células de tempo disparavam em momentos sucessivos durante um intervalo temporal vazio entre eventos-chave, de modo que, coletivamente, a população de células preenchia a lacuna temporal e conectava os intervalos de tempo entre os eventos. Tais sequências de células de tempo em CA1 durante intervalos temporais induziriam plasticidade Hebbiana entre células sucessivamente ativadas e, finalmente, poderiam sustentar a formação de uma associação entre eventos separados temporalmente. Essa hipótese implica que a atividade das células CAl ao longo dos intervalos de tempo entre os eventos deve ser uma condição necessária para a codificação de uma memória associativa duradoura desses eventos, assim como demonstrado pelos presentes estudos usando manipulações optogenéticas. Assim, nossos achados são compatíveis com a hipótese da célula do tempo, embora não identifiquem diretamente as "células do tempo" como o mecanismo subjacente. De fato, é surpreendente que a manutenção de um subconjunto de células selecionado aleatoriamente por ativação artificial tenha sido suficiente para restaurar o déficit de memória relacionado à idade. No entanto, é possível que a estimulação artificial de algumas células em dCAl possa levar à ativação concomitante de grandes montagens por meio de ativação colateral recorrente e, assim, induzir plasticidade Hebbiana em contatos sinápticos dentro das montagens e com as células ativadas pelo evento ocorrendo apenas antes e depois do intervalo. Assim, a estimulação optogenética de algumas células dCAl pode permitir que uma associação seja feita ao longo do intervalo em camundongos idosos sem ativação (espontânea) de células de tempo que naturalmente permitiriam o processo de ligação temporal em animais adultos jovens. Seja qual for o caso, nossos achados são consistentes com observações sobre a perda relacionada à idade na excitabilidade das células CAl(18,29, 30) como uma fonte potencial de redução na capacidade de ligação temporal.

Em conclusão, nosso estudo identifica a ponte de intervalos temporais pela atividade dCAl como um determinante crítico de uma organização relacional que sustenta a flexibilidade característica da expressão da memória declarativa e mostra que uma deterioração do mecanismo de ligação temporal é a principal causa da memória declarativa associada à idade imparidade.

benefício dos produtos cistanche & cistanche: Melhore a memória e a capacidade de aprendizado

Referência

1 Leal SL, Yassa MA (2015) Envelhecimento neurocognitivo e o hipocampo entre espécies. Tendências Neurosci 38:800–812.

2. Bunsey M, Eichenbaum H (1996) Conservação da função de memória do hipocampo em ratos e humanos. Natureza 379:255-257.

3. Etchamendy N, Desmedt A, Cortes-Torrea C, Marighetto A, Jaffard R (2003) Lesões hipocampais e desempenho de discriminação de camundongos no labirinto radial: Poupança ou prejuízo dependendo das demandas representacionais da tarefa. Hipocampo 13:197-211.

4. Mingaud F, et ai. (2007) O hipocampo desempenha um papel crítico na codificação de eventos descontíguos para subsequente expressão de memória declarativa em camundongos. Hipocampo 17:264-270.

5. Etchamendy N, et al. (2001) Alívio de um déficit de memória relacional relacionado à idade seletiva em camundongos por normalização farmacologicamente induzida da sinalização de retinóides cerebrais. J Neurosci 21:6423-6429.

6. Marighetto A, et ai. (1999) Saber qual e saber o quê: Um modelo de camundongo potencial para declínio da memória declarativa humana relacionada à idade. Eur J Neurosci 11: 3312-3322.

7. Mingaud F, et ai. (2008) A hipossinalização de retinoides contribui para o declínio relacionado ao envelhecimento na função do hipocampo na organização da memória de curto prazo/trabalho e na codificação da memória declarativa de longo prazo em camundongos. J Neurosci 28:279-291.

8. Rapp PR, Kansky MT, Eichenbaum H (1996) Aprendizagem e memória para relações hierárquicas no macaco: Efeitos do envelhecimento. Behav Neurosci 110:887-897.

9. Rawlins JN, Tsaltas E (1983) O hipocampo, tempo e memória de trabalho. Comportamento Cérebro Res 10:233–262.

10. LaBar KS, Disterhoft JF (1998) Condicionamento, consciência e hipocampo. Hipocampo 8:620-626.

11. Clark RE, Squire LR (1998) Condicionamento clássico e sistemas cerebrais: O papel da consciência. Ciência 280:77-81.

12. Huerta PT, Sun LD, Wilson MA, Tonegawa S (2000) A formação da memória temporal requer receptores NMDA dentro dos neurônios piramidais CA1. Neurônio 25:473-480.

13. Solomon PR, Vander Schaaf ER, Thompson RF, Weisz DJ (1986) Hippocampus e condicionamento de traços da resposta de membrana nictitante classicamente condicionada do coelho. Comportamento Neurosci 100:729-744.

14. Disterhoft JF, Oh MM (2007) Alterações na excitabilidade neuronal intrínseca durante o envelhecimento normal. Célula de Envelhecimento 6:327–336.

15. Wallenstein GV, Eichenbaum H, Hasselmo ME (1998) O hipocampo como associador de eventos descontíguos. Tendências Neurosci 21:317–323.

16. Staresina BP, Davachi L (2009) Mind the gap: Binding experience through space and time in the human hypocampus. Neurônio 63:267-276.

17. Etchamendy N, Konishi K, Pike GB, Marighetto A, Bohbot VD (2012) Evidência para um análogo humano virtual de uma tarefa de memória relacional de roedores: Um estudo de envelhecimento e fMRI em adultos jovens. Hipocampo 22:869–880.

18. Disterhoft JF, Wu WW, Ohno M (2004) Alterações biofísicas de neurônios piramidais do hipocampo na aprendizagem, envelhecimento e doença de Alzheimer. Envelhecimento Res Rev 3: 383–406.

19. Hales JB, Brewer JB (2010) Atividade no hipocampo e regiões de memória de trabalho neocortical prediz memória associativa bem sucedida para eventos temporalmente descontínuos. Neuropsicologia 48:3351–3359.

20. MacDonald CJ, Lepage KQ, Eden UT, Eichenbaum H (2011) Hippocampal "time cells" preenchem a lacuna na memória para eventos descontíguos. Neurônio 71:737-749.

21. Kraus BJ, Robinson RJ, II, White JA, Eichenbaum H, Hasselmo ME (2013) Hippocampal "time cells": Time versus path integration. Neurônio 78:1090-1101.

22. Eichenbaum H (2013) Memória no tempo. Trends Cogn Sci 17:81–88.

23. Kitamura T, Macdonald CJ, Tonegawa S (2015) Circuitos neuronais entorrinal-hipocampais ligam eventos temporalmente descontíguos. Aprenda Mem 22:438–443.

24. Grady CL, et al. (1995) Reduções relacionadas à idade na memória de reconhecimento humano devido à codificação prejudicada. Ciência 269:218-221.

25. Burke SN, Barnes CA (2006) plasticidade neural no cérebro envelhecido. Nat Rev Neurosci 7: 30–40.

26. Gallagher M, Rapp PR (1997) O uso de modelos animais para estudar os efeitos do envelhecimento na cognição. Annu Rev Psychol 48:339–370.

27. Nabavi S, et al. (2014) Engenharia de memória com LTD e LTP. Natureza 511:348-352.

28. Kitamura T, et al. (2014) As células da ilha controlam a memória de associação temporal. Ciência 343:896-901.

29. Kaczorowski CC, Disterhoft JF (2009) Déficits de memória estão associados à capacidade prejudicada de modular a excitabilidade neuronal em camundongos de meia-idade. Aprenda Mem 16: 362–366.

30. Murphy GG, Shah V, Hell JW, Silva AJ (2006) Investigação do declínio cognitivo relacionado à idade usando camundongos como sistema modelo: correlatos neurofisiológicos. Am J Geriatr Psychiatry 14:1012–1021?

31. Potier M, et ai. (2016) A memória temporal e seu aprimoramento pelo estradiol requerem a dinâmica da superfície dos receptores CA1 N-metil-D-aspartato do hipocampo. Biol Psiquiatria 79:735-745.