يؤدي التعطيل البصري للحاجز الإنسي إلى إضعاف تكوين ذاكرة التعرف على الأشياء على المدى الطويل

خلاصة

ثيتا هي واحدة من أبرز التذبذبات المتزامنة خارج الخلية في دماغ الثدييات. يعتمد الحصين على الحاجز الإنسي السليم (MS) وقد تم تسجيله باستمرار خلال مرحلة التدريب على بعض نماذج التعلم، مما يشير إلى أنه قد يكون متورطًا في معالجة الذاكرة طويلة المدى المعتمدة على الحصين.

تعد معالجة الذاكرة وظيفة مهمة في الدماغ البشري. يتضمن عمليات مثل تحديد المعلومات وترميزها وتخزينها واسترجاعها. إنها قدرة مهمة في حياتنا اليومية وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالتعلم والعمل والتفاعل الاجتماعي وغيرها من الجوانب. وتشير الذاكرة إلى قدرة الدماغ البشري على الاحتفاظ بالمعلومات، وهو ما يحدد قدرتنا على التعلم من تجارب الماضي وتطبيقها في حياتنا المستقبلية.

معالجة الذاكرة هي الأساس لتحسين الذاكرة. من خلال قدرات معالجة الذاكرة الفعالة، يمكننا تشفير المعلومات وتخزينها واسترجاعها بشكل أفضل، وبالتالي تحسين الذاكرة. عندما نحتاج إلى حفظ جزء من المعلومات، نحتاج أولاً إلى تحديد المعلومات وترميزها في البداية، ثم تخزين المعلومات المشفرة في بنك الذاكرة طويلة المدى في الدماغ. وأخيرا، عندما نحتاج إلى استخدام هذه المعلومات، يمكننا استرجاعها من خلال الاسترجاع. إذا تم تنفيذ هذه العمليات بكفاءة، فسوف تتحسن ذاكرتنا بشكل طبيعي.

وبطبيعة الحال، لا يتم تحقيق القدرة على معالجة الذاكرة بين عشية وضحاها، بل تحتاج إلى تحسين من خلال التدريب المتراكم مع مرور الوقت. على سبيل المثال، فيما يتعلق بتحديد المعلومات، يمكننا تحسين حساسيتنا للمعلومات من خلال التمرين المستمر، لإجراء التعرف الأولي؛ فيما يتعلق بتشفير المعلومات وتخزينها، يمكننا تحسين تأثيرات الذاكرة باستخدام طرق مثل قصور الذاكرة؛ وفيما يتعلق باسترجاع المعلومات، يمكننا تحسين سرعة ودقة الاسترجاع من خلال الممارسة المتكررة.

باختصار، معالجة الذاكرة والذاكرة لا ينفصلان. من خلال التدريب والتراكم المستمر للخبرة، يمكننا تحسين قدرتنا على معالجة الذاكرة، وبالتالي تحسين ذاكرتنا وجعل حياتنا أكثر تنوعًا. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين ذاكرتنا. يمكن لـ Cistanche deserticola أن يحسن الذاكرة بشكل كبير لأن Cistanche deserticola هي مادة طبية صينية تقليدية لها العديد من التأثيرات الفريدة، أحدها هو تحسين الذاكرة. تأتي فعالية اللحم المفروم من المكونات النشطة المختلفة التي يحتوي عليها، بما في ذلك الأحماض والسكريات والفلافونويد وغيرها. ويمكن لهذه المكونات تعزيز صحة الدماغ بطرق مختلفة.

انقر فوق معرفة كيفية تحسين الذاكرة قصيرة المدى

تتيح ذاكرة التعرف على الكائنات (ORM) للحيوانات التعرف على العناصر المألوفة وهي ضرورية لتذكر الحقائق والأحداث. في القوارض، يتطلب تكوين ORM على المدى الطويل حصينًا وظيفيًا، لكن مشاركة MS في هذه العملية لا تزال مثيرة للجدل. لقد وجدنا أن تدريب ذكور فئران ويستار البالغة على مهمة تعليمية طويلة الأمد محفزة لـ ORM تتضمن التعرض لمحفزين جديدين مختلفين، ولكن مكافئين سلوكيًا، أدى إلى زيادة قوة الحصين، وأن قمع ثيتا عن طريق تعطيل مرض التصلب العصبي المتعدد البصري الوراثي تسبب في فقدان الذاكرة.

والأهم من ذلك، أن فقدان الذاكرة كان خاصًا بالجسم الذي كانت الحيوانات تستكشفه عندما تم تعطيل مرض التصلب العصبي المتعدد. تشير نتائجنا مجتمعة إلى أن مرض التصلب العصبي المتعدد ضروري لتكوين ORM على المدى الطويل وتشير إلى أن نشاط ثيتا الحصين يرتبط سببيًا بهذه العملية.

الكلمات الدالة:

إيقاع ثيتا، فقدان الذاكرة، الحصين، تذبذبات الدماغ، والذاكرة طويلة المدى.

النص الرئيسي

التذبذبات العصبية هي أنماط إيقاعية متكررة من النشاط الكهربائي التي تحدث بشكل عفوي أو استجابة للمنبهات. تيتا هو تذبذب عصبي بطيء (5-10 هرتز) يوجد في الغالب في الحصين، خاصة في منطقة CA1، حيث يكون أكثر انتظامًا ويظهر أقصى سعة [1]. الحصين حساس لآفات الحاجز الإنسي (MS) [2]، وعلى الرغم من أن ارتباطاته السلوكية لم يتم توضيحها بشكل كامل بعد، إلا أن هناك أدلة واسعة النطاق تشير إلى أنها تدعم التعلم [3-5].

في الواقع، تسهل ثيتا تقوية الحصين على المدى الطويل (LTP) [6]، وهو النموذج الخلوي الرئيسي للذاكرة طويلة المدى المعتمدة على الحصين. تسمح ذاكرة التعرف على الكائنات (ORM) للحيوانات بتحديد مدى إلمام العناصر وهي ضرورية لتذكر الأحداث وتخطيط الإجراءات. في القوارض، يؤدي التدريب على نموذج التعلم القائم على ORM إلى تنشيط العديد من مسارات الإشارات المرتبطة باللدونة ويحفز LTP indorsal CA1، مما يشير إلى أن الحصين ضروري لتكوين ORM على المدى الطويل [7-9]. وعلى العكس من ذلك، فإن مشاركة الدول الأعضاء في هذه العملية لا تزال مثيرة للجدل. على سبيل المثال، لا تؤثر آفات الحاجز التي تضعف الذاكرة المكانية والعملية على ORM على المدى الطويل [10، 11] ولكن تحفيز مرض التصلب العصبي المتعدد يخفف من عجز ORM على المدى الطويل الذي لوحظ في الفئران المصابة بالصرع عن طريق زيادة نشاط ثيتا الحصين [12].

لذلك، شرعنا في تحليل ما إذا كانت ثيتا الحصين التي ينظمها مرض التصلب العصبي المتعدد مرتبطة بالفعل بالاحتفاظ بـ ORM على المدى الطويل. أولاً، حددنا ما إذا كان تكوين ORM على المدى الطويل يؤثر على ثيتا الحصين. للقيام بذلك، قمنا بزرع مصفوفات الأقطاب الكهربائية في المنطقة الظهرية CA1 لذكور فئران ويستار البالغة (عمرها 3 أشهر، 300-350 جم). لقد قمنا بتدريبهم على نموذج التعرف على الأشياء الجديد، وهي مهمة طويلة المدى تحفز ORM استنادًا إلى تفضيل القوارض الطبيعي للحداثة والتي تتضمن التعرض لكائنين جديدين مختلفين ولكن مكافئين سلوكيًا A وBin، وهي ساحة حقل مفتوحة مألوفة لـ {{10} } دقيقة (الشكل 1 أ) [13]. تم استخدام كاميرا فيديو رقمية مثبتة فوق الساحة لتتبع وتسجيل وتحليل موقف الحيوانات وسلوكها باستخدام برنامج نظام ObjectScan (لمزيد من التفاصيل، انظر الملف الإضافي 1).

تم تعريف أحداث الاستكشاف على أنها أكبر من أو تساوي {{0}}.5- العصور الطويلة التي قامت خلالها الحيوانات باستنشاق و/أو لمس الأشياء المحفزة بخطمها و/أو أقدامها الأمامية. تم اعتبار جميع العصور الأخرى التي تزيد عن أو تساوي 0.5 ثانية بمثابة أحداث بين الاستكشاف، ومن بينها، نظرنا أيضًا فقط في تلك التي كان متوسط ​​سرعة الحركة خلالها أقل من أو يساوي متوسط ​​سرعة الحركة لجميع أحداث الاستكشاف. الأحداث دائمة< 0.5 s were excluded from the analysis. Local field potentials (LFP) were recorded continuously during the training session. Signals were amplified, digitized, filtered at cutoff frequencies of 0.3 and 250 Hz, and sampled at 1 kHz. Data from time windows corresponding to exploration and inner exploration events were extracted and analyzed often using built-in or custom-written routines (see Additional file 1 for details). As expected, the exploration time and the number of exploration events during training did not differ between objects A and B (Fig. 1b; t (5)=0.79, P=0.46 for exploration time; t (5)=1.21, P=0.28 for exploration events in paired t-test). 

تمت ملاحظة النشاط الاستكشافي طوال جلسة التدريب (الشكل 1 ب). وكان نشاط تيتا واضحًا أيضًا طوال هذه الجلسة (الشكل 1 ج)، لكن قوة ثيتا، التي تتنبأ بالتعلم [14]، كانت مرتفعة بشكل خاص أثناء استكشاف الأشياء (الشكل 1 د، هـ). ). في الواقع، أظهر تحليل أطياف القدرة أن الطاقة أثناء فترات استكشاف الأجسام كانت أعلى بنسبة 36 ± 7% مما كانت عليه خلال فترات الاستكشاف البينية (الشكل 1f، g;F (2, 10)=15.55; P{{12} }.0009.Obj A vs IE, P=0.002, ObjB vs IE, P=0.001 في اختبار مقارنات Bonferroni المتعددة بعد RM ANOVA أحادي الاتجاه).

Teta peak frequency did not differ between exploration and inter-exploration events (Fig. 1f; F (2, 10)=3.29; P=0.079 in RM one-way ANOVA). Neither the power nor the peak frequency of theta differed between object A and object B exploration epochs (Fig.  1f; Obj A vs Obj B, P>0.99 للتاباور؛ Obj A vs Obj B، P=0.13 لذروة التردد في اختبار مقارنات Bonferroni المتعددة بعد RM ANOVA أحادي الاتجاه). بعد يوم واحد من التدريب، تم تقييم ORMretention على المدى الطويل من خلال إعادة تعريض الحيوانات لجسم مألوف A وجسم جديد C. كما هو متوقع، استكشفت الحيوانات بشكل تفضيلي الكائن الجديد في الاختبار (TT؛ الشكل 1 ح؛ ر (5) { {9}}.95، P=0.0009 في اختبار t لعينة واحدة مع المتوسط ​​النظري=50).

يعتبر الأداء الطبيعي لمرض التصلب العصبي المتعدد ضروريًا لنشاط ثيتا الحصين [2]. تم استخدام تعطيل مرض التصلب العصبي المتعدد من قبل كأداة لإلغاء ثيتا الحصين أثناء التعلم [15]. سابقًا، أظهرنا أن تحفيز الضوء الأصفر (565 نانومتر) للتصلب المتعدد لدى الفئران الذي يعبر عن كاتم الصوت العصبي البصري المستشعر للضوء الأصفر أرتشيرودوبسين T (ArchT؛ انظر الملف الإضافي 1 للحصول على التفاصيل الفنية) [16] يلغي ثيتا بسرعة وبشكل عكسي في CA1 الظهري [17] . لذلك، لتحليل مشاركة مرض التصلب العصبي المتعدد في تكوين ORM على المدى الطويل ومواصلة تقييم ما إذا كانت ثيتا الحصين مرتبطة بالفعل بهذه العملية، تم تدريب الفئران التي تعبر عن ArchT في مرض التصلب العصبي المتعدد على نموذج التعرف على الكائنات الجديد باستخدام كائنات المحفزات A و B، والأصفر تم تسليم الضوء إلى MSjust أثناء استكشاف الكائن A (الشكل 1i).

لم يؤثر هذا الإجراء على النشاط الحركي (الشكل 1j، k؛ t (39)=1.29، P=0.20 لـ LigthOFF vs LightON A في اختبار t غير المقترن)، ووقت استكشاف الكائن (الشكل 1l; t (39)=1.33, P=0.18 forLigthOFF vs LightON A في اختبار t غير المقترن)، أو عدد أحداث الاستكشاف (الشكل 1l; t (39){ {16}}.93، P=0.06for LigthOFF vs LightON A في اختبار t غير المقترن). تم تقييم ORM طويل المدى أثناء جلسة اختبار الاحتفاظ في وجود كائن مألوف A أو كائن مألوف B إلى جانب الكائن الجديد C الذي تم تنفيذه 24-h بعد التدريب. لقد وجدنا أن الحيوانات المعبرة عن ArchT غير المحفزة تميز الكائنات A و B عن الكائن الجديد C (الشكل 1 م، ن؛ ر (10) =5.96، P<0.0001 for test AC, t (10)=7.48, P<0.0001 for test BC in one sample t-test with theoretical mean=50); however, rats that had been delivered yellow light on the MS during object A exploration at training discriminated object B but not object A from novel object C at test (Fig. 1m, n; t (9)=1.38, P=0.19 for test AC, t (8)=7.30, P<0.0001 for test BC in one sample t-test with theoretical mean=50).

تعتمد سعة ثيتا الحصين على سرعة الحركة [18]، ولكن من غير المحتمل أن تكون التغييرات في هذا المتغير مسؤولة عن الزيادة في قوة ثيتا التي لاحظناها أثناء التدريب لأننا قارنا فقط أحداث الاستكشاف مع أحداث الاستكشاف البينية المتطابقة مع سرعات مماثلة. ومن غير المحتمل أيضًا أن يكون فقدان الذاكرة الناجم عن تعطيل مرض التصلب العصبي المتعدد بسبب ضعف الاستدعاء، أو أداء التدريب دون المستوى، أو الإفراط في التعبير عن البناء الوراثي البصري، أو تأثير ضار لتحفيز الضوء في حد ذاته، لأنه كان محددًا للكائن الذي كانت الحيوانات تستكشفه عند تطبيق تثبيط علم البصريات الوراثي، وتوصيل الضوء. لم يؤثر على استكشاف الكائن. لا يمتد مرض التصلب العصبي المتعدد إلى الحصين فحسب، بل أيضًا إلى القشرة الحزامية الأمامية (ACC) [19]. ولذلك، فإن فقدان الذاكرة الناجم عن تعطيل MS يمكن أن يكون ناجما عن ضعف هذا التفاعل.

ومع ذلك، لا تشارك ACC في تكوين ORM على المدى الطويل [20] ولا يؤثر تثبيط إسقاطات MS-ACC على هذا النوع من الذاكرة المشابهة للتصريحات [21]. ومن ثم، فمن غير المعقول أن يكون تعطيل وظيفة ACC مسؤولاً عن نتائجنا التي من المحتمل أن تكون بسبب تثبيط ثيتا الحصين. لقد حظيت فكرة أن الحصين مطلوب لمعالجة ORM بدعم تجريبي واسع، لكنها لم يتم قبولها بالإجماع [22]. على سبيل المثال، تؤثر الإدارة العضلية داخل الحصين قبل التدريب على ORM فقط عندما تكون فترة التدريب أطول من 10 دقائق [23]، مما يشير إلى أن الحصين ليس مطلوبًا لاستدعاء ORM على المدى القصير، وأن مناطق الدماغ الأخرى تتولى دور الحصين على المدى القصير. مصطلح معالجة ORM عندما يظل معطلاً لفترة طويلة، أو أن ORM قصير المدى وطويل الأجل يتضمن آليات مستقلة، كما تم الإبلاغ عنه بالنسبة لأنواع الذاكرة الأخرى [24].

في هذا الصدد، تشير بياناتنا إلى أن الحصين هو المفتاح لتكوين ORM على المدى الطويل وتدعم بشكل أكبر فكرة أن ذاكرتي الكائن طويل الأمد المكتسبة أثناء التدريب في مهمة التعرف على الأشياء الجديدة مستقلتان [13]. علاوة على ذلك، فإن حقيقة أن الحيوانات كانت فاقدة للذاكرة فقط فيما يتعلق بالجسم الذي كانوا يستكشفونه عندما تم تعطيل مرض التصلب العصبي المتعدد بقوة تشير إلى أن ثيتا ليست مجرد نتيجة ثانوية لللدونة العصبية المستحثة بالتعلم ولكنها مرتبطة وظيفيًا بالحسابات التي تحدث في الحصين أثناء تكوين ORM على المدى الطويل.

مراجع

1. Buzsáki G. تذبذبات ثيتا في الحصين. نيورون.2002;33(3):325–40.https://doi.org/10.1016/s0896-6273(02)00586-x.

2. يودر آر إم، بانغ كيه سي. تورط الخلايا العصبية الحاجزية الإنسية GABAergic والكولين في إيقاع ثيتا الحصين. الحصين.2005;15(3):381-92.https://doi.org/10.1002/hipo.20062.

3. سيجر إم إيه، جونسون إل دي، شابوت إس، أساكا واي، بيري إس دي. حالات الدماغ التذبذبية والتعلم: تأثير التدريب على وحدات ثيتا الحصين. Proc Natl Acad Sci USA. 2002;99(3):1616–20. https://doi.org/10.1073/pnas.032662099 (Epub 2002، 29 يناير).

4. Düzel E، Penny WD، Burgess N. تذبذبات الدماغ والذاكرة. العملة OpinNeurobiol. 2010;20(2):143–9. https://doi.org/10.1016/j.conb.2010.01.004 (النشر الإلكتروني 2010، 22 فبراير).

5. بيري إس دي، سيجر إم إيه. تذبذبات ثيتا الحصين والتكييف الكلاسيكي. نيوروبيول تعلم م. 2001;76(3):298–313.https://doi.org/10.1006/nlme.2001.4025.

6. هويرتا بي تي، ليسمان جي. اللدونة المتشابكة أثناء تذبذب تردد ثيتا الكوليني في المختبر. قرن آمون. 199;6(1):58–61.https://doi.org/10.1002/(SICI)10981063(1996)6:1%3c58:AID-HIPO10%3e3.0.CO;2-J.

7. إيل راجا جي، كوهلر سي، راديسك إيه، ليما آر إتش، روزين إم دي، مونيوز إف جيه، كاماروتا إم. يتطلب توحيد ذاكرة التعرف على الكائنات الفسفرة المعتمدة على كيناز HRI لـ eIF2 في الحصين. قرن آمون. 2013;23(6):431–6. https://doi.org/10.1002/hipo.22113 (النشر الإلكتروني، 18 مارس 2013).

8. ميسكيو جي سي، روساتو جي، بيفيلاكوا إل آر، ميدينا جيه إتش، إزكويردو آي، كاماروتام. حول مشاركة mTOR في ذاكرة التعرف. نيوروبيول ليرن م. 200؛89(3):338-51. https://doi.org/10.1016/j.nlm.2007.10.002 (Epub 2007 26 نوفمبر).

9. كلارك جي آر، كاماروتا إم، جروارت إيه، إزكويردو آي، ديلجادو-غارسيا جيه إم. التعديلات البلاستيكية الناجمة عن معالجة ذاكرة التعرف على الكائنات. ProcNatl Acad Sci الولايات المتحدة الأمريكية. 2010;107(6):2652–7. https://doi.org/10.1073/pnas.0915059107 (النشر الإلكتروني 25 يناير 2010).

10. كورنيكوك تي جيه، كيبين تي إي، بينيل جي بي. تلف الدماغ الأمامي القاعدي والتعرف على الأشياء في الفئران. بيهاف الدماغ الدقة. 199;98(1):67–76.

For more information:1950477648nn@gmail.com