Активность нейронов поля CA1 гиппокампа во время формирования и реактивации аверсивной памяти у мышей in vivo
- Авторы: Рощина М.А.1, Рощин М.В.1, Бородинова А.А.1, Асеев Н.А.1, Зюзина А.Б.1, Балабан П.М.1
-
Учреждения:
- Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 720-722
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://journals.rcsi.science/2313-1829/article/view/256307
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623272
- ID: 256307
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
На сегодняшний день существует большое количество работ, доказывающих, что дорсальный гиппокамп в целом и поле CA1 в частности играют критическую роль в формировании и реактивации памяти об опасной обстановке в задаче условно-рефлекторного замирания [1–5]. При этом вопрос о том, каким образом нейроны дорсального гиппокампа вовлекаются в процедуры обучения или реактивации памяти об опасном контексте в задаче условно-рефлекторного замирания, в настоящее время остаётся малоизученным.
Цель работы. Исследовать in vivo активность нейронов поля CA1 гиппокампа у мышей во время обучения и тестирования памяти в задаче условно-рефлекторного замирания на обстановку. Эксперимент проводили на самцах мышей линии C57Bl/6 (N=4). Для регистрации активности нейронов поля CA1 мы использовали миниатюрные флуоресцентные микроскопы — минископы. Мы вводили вирусный вектор, несущий кальциевый сенсор GCaMP6s в поле CA1 гиппокампа, затем в ту же область имплантировали GRIN-линзу, как объектив для минископа. Мышей обучали задаче условно-рефлекторного замирания на обстановку и рассчитывали длительность замирания.
После обучения мыши демонстрировали достоверно большую длительность замирания, что свидетельствовало о сформировавшейся аверсивной памяти об обстановке. При обучении суммарно был зарегистрирован 591 активный нейрон (147,8±74,9 нейронов на мышь). При тестировании мы зарегистрировали несколько меньше нейронов — 512 (128,0±40,6 нейронов на мышь). Средняя частота кальциевых событий за всё время сессии обучения составила 0,037±0,003 событий/секунду, во время тестирования 0,042±0,015 событий/секунду. Около 46% от всех зарегистрированных нейронов было активно на протяжении всей процедуры обучения. Интересно, что средняя частота кальциевых событий таких нейронов достоверно увеличивалась после нанесения мыши электро-кожного раздражения, с 0,035±0,007 событий/секунду до 0,086±0,013 событий/секунду. С помощью процедуры кластеризации методом k-means мы показали, что одни нейроны увеличивали свою активность после нанесения ЭКР, а другие снижали; при этом тип изменения активности не оказывал влияния на дальнейшую динамику активности нейрона во время извлечения памяти. При извлечении памяти при тестировании мы наблюдали реактивацию в среднем 30–40% нейронов: при этом во время эпизодов замирания число активных нейронов заметно снижалось, а во время эпизодов движения активировались почти все зарегистрированные нейроны. Кроме того, средняя частота кальциевых событий реактивирующихся нейронов не менялась от обучения к тестированию.
Таким образом, мы получили новые данные о том, каким образом нейроны поля СА1 гиппокампа активируются во время формирования и извлечения памяти при обучении в задаче условно-рефлекторного замирания на обстановку.
Ключевые слова
Полный текст
На сегодняшний день существует большое количество работ, доказывающих, что дорсальный гиппокамп в целом и поле CA1 в частности играют критическую роль в формировании и реактивации памяти об опасной обстановке в задаче условно-рефлекторного замирания [1–5]. При этом вопрос о том, каким образом нейроны дорсального гиппокампа вовлекаются в процедуры обучения или реактивации памяти об опасном контексте в задаче условно-рефлекторного замирания, в настоящее время остаётся малоизученным.
Цель работы. Исследовать in vivo активность нейронов поля CA1 гиппокампа у мышей во время обучения и тестирования памяти в задаче условно-рефлекторного замирания на обстановку. Эксперимент проводили на самцах мышей линии C57Bl/6 (N=4). Для регистрации активности нейронов поля CA1 мы использовали миниатюрные флуоресцентные микроскопы — минископы. Мы вводили вирусный вектор, несущий кальциевый сенсор GCaMP6s в поле CA1 гиппокампа, затем в ту же область имплантировали GRIN-линзу, как объектив для минископа. Мышей обучали задаче условно-рефлекторного замирания на обстановку и рассчитывали длительность замирания.
После обучения мыши демонстрировали достоверно большую длительность замирания, что свидетельствовало о сформировавшейся аверсивной памяти об обстановке. При обучении суммарно был зарегистрирован 591 активный нейрон (147,8±74,9 нейронов на мышь). При тестировании мы зарегистрировали несколько меньше нейронов — 512 (128,0±40,6 нейронов на мышь). Средняя частота кальциевых событий за всё время сессии обучения составила 0,037±0,003 событий/секунду, во время тестирования 0,042±0,015 событий/секунду. Около 46% от всех зарегистрированных нейронов было активно на протяжении всей процедуры обучения. Интересно, что средняя частота кальциевых событий таких нейронов достоверно увеличивалась после нанесения мыши электро-кожного раздражения, с 0,035±0,007 событий/секунду до 0,086±0,013 событий/секунду. С помощью процедуры кластеризации методом k-means мы показали, что одни нейроны увеличивали свою активность после нанесения ЭКР, а другие снижали; при этом тип изменения активности не оказывал влияния на дальнейшую динамику активности нейрона во время извлечения памяти. При извлечении памяти при тестировании мы наблюдали реактивацию в среднем 30–40% нейронов: при этом во время эпизодов замирания число активных нейронов заметно снижалось, а во время эпизодов движения активировались почти все зарегистрированные нейроны. Кроме того, средняя частота кальциевых событий реактивирующихся нейронов не менялась от обучения к тестированию.
Таким образом, мы получили новые данные о том, каким образом нейроны поля СА1 гиппокампа активируются во время формирования и извлечения памяти при обучении в задаче условно-рефлекторного замирания на обстановку.
Об авторах
М. А. Рощина
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук
Email: lucky-a89@mail.ru
Россия, Москва
М. В. Рощин
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук
Email: lucky-a89@mail.ru
Россия, Москва
А. А. Бородинова
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук
Email: lucky-a89@mail.ru
Россия, Москва
Н. А. Асеев
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук
Email: lucky-a89@mail.ru
Россия, Москва
А. Б. Зюзина
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: lucky-a89@mail.ru
Россия, Москва
П. М. Балабан
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук
Email: lucky-a89@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Holt W., Maren S.J. Muscimol inactivation of the dorsal hippocampus impairs contextual retrieval of fear memory // The Journal of Neuroscience. 1999. Vol. 19, N 20 P. 9054–9062. doi: 10.1523/JNEUROSCI.19-20-09054.1999
- Goshen I., Brodsky M., Prakash R., et al. Dynamics of retrieval strategies for remote memories // Cell. 2011. Vol. 147, N 3. P. 678–689. doi: 10.1016/j.cell.2011.09.033
- Reijmers L.G., Perkins B.L., Matsuo N., Mayford M. Localization of a stable neural correlate of associative memory // Science. 2007. Vol. 317, N 5842. P. 1230–1233. doi: doi.org/10.1126/science.1143839
- Liu X., Ramirez S., Pang P.T., et al. Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall // Nature. 2012. Vol. 484, N 7394. P. 381–385. doi: 10.1038/nature11028
- Tayler K.K., Tanaka K.Z., Reijmers L.G., Wiltgen B.J. Reactivation of neural ensembles during the retrieval of recent and remote memory // Current Biology. 2013. Vol. 23, N 2. P. 99–106. doi: 10.1016/j.cub.2012.11.019
Дополнительные файлы
