Activity of hippocampal CA1 field neurons during aversive memory formation and reactivation in mice in vivo

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

According to modern concepts, the dorsal hippocampus, specifically the CA1 field, plays a crucial role in the formation and reactivation of contextual fear conditioning (CFC) memory [1–5]. However, the extent to which the neurons of the dorsal hippocampus participate in CFC learning or memory reactivation remains poorly understood. The aim of this study was to examine the in vivo activity of neurons in the hippocampal CA1 field during CFC memory training and testing. The study conducted experimentations on male mice of the C57Bl/6 line (N=4). Miniature fluorescence microscopes, also known as miniscopes, were used to monitor neuronal activity in the CA1 field. The CA1 field in the hippocampus was injected with an AAV vector carrying the GCaMP6s calcium sensor, and implanted with a GRIN lens in the same area as the miniscope lens. The mice underwent CFC task training and the duration of freezing was then measured.

After the training session, the mice exhibited a notable increase in freezing duration, suggesting the formation of context aversive memory. Throughout the training, a total of 591 active neurons were recorded (147.8±74.9 neurons per mouse), while 512 (128.0±40.6 neurons per mouse) neurons were recorded. The average frequency of calcium events per second during the complete duration of training session was 0.037±0.003, while for the testing, it was 0.042±0.015 events/second. Around 46% of the registered neurons remained active throughout the complete training procedure. The mean frequency of calcium events in these neurons surged considerably following the application of an electric shock (from 0.035±0.007 events/sec to 0.086±0.013 events/sec). Using k-means clustering, certain neurons showed increased activity after electric shock exposure, while others showed decreased activity. However, the type of activity change did not affect subsequent neuronal dynamics during memory retrieval. During memory retrieval, we observed that an average of 30–40% of neurons were reactivated. The number of active neurons notably decreased during episodes of freezing and almost all registered neurons were activated during episodes of movement. The average frequency of calcium events in the reactivating neurons did not change from the training to testing session.

Thus, new data was obtained on the activation of neurons in the hippocampal CA1 area during memory formation and retrieval in CFC.

全文:

According to modern concepts, the dorsal hippocampus, specifically the CA1 field, plays a crucial role in the formation and reactivation of contextual fear conditioning (CFC) memory [1–5]. However, the extent to which the neurons of the dorsal hippocampus participate in CFC learning or memory reactivation remains poorly understood. The aim of this study was to examine the in vivo activity of neurons in the hippocampal CA1 field during CFC memory training and testing. The study conducted experimentations on male mice of the C57Bl/6 line (N=4). Miniature fluorescence microscopes, also known as miniscopes, were used to monitor neuronal activity in the CA1 field. The CA1 field in the hippocampus was injected with an AAV vector carrying the GCaMP6s calcium sensor, and implanted with a GRIN lens in the same area as the miniscope lens. The mice underwent CFC task training and the duration of freezing was then measured.

After the training session, the mice exhibited a notable increase in freezing duration, suggesting the formation of context aversive memory. Throughout the training, a total of 591 active neurons were recorded (147.8±74.9 neurons per mouse), while 512 (128.0±40.6 neurons per mouse) neurons were recorded. The average frequency of calcium events per second during the complete duration of training session was 0.037±0.003, while for the testing, it was 0.042±0.015 events/second. Around 46% of the registered neurons remained active throughout the complete training procedure. The mean frequency of calcium events in these neurons surged considerably following the application of an electric shock (from 0.035±0.007 events/sec to 0.086±0.013 events/sec). Using k-means clustering, certain neurons showed increased activity after electric shock exposure, while others showed decreased activity. However, the type of activity change did not affect subsequent neuronal dynamics during memory retrieval. During memory retrieval, we observed that an average of 30–40% of neurons were reactivated. The number of active neurons notably decreased during episodes of freezing and almost all registered neurons were activated during episodes of movement. The average frequency of calcium events in the reactivating neurons did not change from the training to testing session.

Thus, new data was obtained on the activation of neurons in the hippocampal CA1 area during memory formation and retrieval in CFC.

×

作者简介

M. Roshchina

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences

Email: lucky-a89@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow

M. Roshchin

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences

Email: lucky-a89@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow

A. Borodinova

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences

Email: lucky-a89@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow

N. Aseyev

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences

Email: lucky-a89@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow

A. Zuzina

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: lucky-a89@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow

P. Balaban

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences

Email: lucky-a89@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Holt W, Maren SJ. Muscimol inactivation of the dorsal hippocampus impairs contextual retrieval of fear memory. The Journal of Neuroscience. 1999;19(20):9054–9062. doi: 10.1523/JNEUROSCI.19-20-09054.1999
  2. Goshen I, Brodsky M, Prakash R, et al. Dynamics of retrieval strategies for remote memories. Cell. 2011;147(3):678–689. doi: 10.1016/j.cell.2011.09.033
  3. Reijmers LG, Perkins BL, Matsuo N, Mayford M. Localization of a stable neural correlate of associative memory. Science. 2007;317(5842):1230–1233. doi: 10.1126/science.1143839
  4. Liu X, Ramirez S, Pang PT, et al. Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall. Nature. 2012;484(7394):381–385. doi: 10.1038/nature11028
  5. Tayler KK, Tanaka KZ, Reijmers LG, Wiltgen BJ. Reactivation of neural ensembles during the retrieval of recent and remote memory. Current Biology. 2013;23(2):99–106. doi: 10.1016/j.cub.2012.11.019

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Eco-Vector, 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».