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应激后记忆变差,梨状皮层参与了哪一部分?

Translational psychiatry · 2022-09-10

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Translational psychiatry · 研究前沿

应激后记忆变差,梨状皮层参与了哪一部分?

小鼠研究将梨状皮层CaMKIIα相关群体活动与应激后的记忆任务表现联系起来。抑制该群体改善部分记忆指标,情绪相关行为却未同步改变。

原论文Figure 2C易感组单一合并视野局部:绿色c-Fos与紫色CaMKIIα标记相关细胞及完整箭头

经历长期社会压力后,记不住与不愿探索可以一起出现,但它们是否由同一群细胞推动?2022年9月10日发表于 Translational Psychiatry 的小鼠研究,把目光投向通常与嗅觉联系在一起的梨状皮层(PC)。在社会挫败应激易感小鼠中,这一区域的CaMKIIα相关细胞活动更强;降低该群体活动,可改善部分记忆任务表现,却未显著改变同时受测的情绪相关行为。研究由此把常常相伴的改变,拆出了不同的神经参与环节。

关键发现

应激易感小鼠PC相关细胞更活跃;降低其活动改善新臂探索和水迷宫目标区域偏好,学习阶段潜伏期及所测情绪行为未显著改变。增强活动也影响记忆,但伴随其他行为和异常活动的复杂变化。

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同一段经历,留下多种行为改变

研究先根据社会互动表现区分应激后的易感与韧性小鼠,后续主要比较易感组和对照。易感小鼠在Y迷宫新臂停留较少,在水迷宫撤去平台后的目标区域停留也较少,但学习阶段找到平台的时间未显著不同。

同一易感组在开放场中央和高架开放臂停留更少,游泳与悬尾时不动时间更长。开放场总运动距离和开放臂进入次数则没有显著改变,说明各项行为并非整齐地一起升降。

记忆任务表现与探索、应对行为在同一背景中同时变化,提出了一个具体问题:是否存在主要影响其中一部分结果的神经环节?

原论文图 1同一段经历,留下多种行为改变
同一段经历,留下多种行为改变
Figure 1:易感小鼠的新臂和目标区域停留减少,部分情绪相关指标改变;学习潜伏期、总运动及开放臂进入次数未达显著。
来源:Wang H et al. · Translational psychiatry · CC BY
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嗅觉相关皮层,出现更强活动

社会互动测试后,易感小鼠PC的c-Fos活动相关标记增加,基底外侧杏仁核也有增加;若干其他受测区域没有显著差异。PC并不是唯一改变的地方,却为研究提供了一个此前较少被关注的切入点。

在PC内,与CaMKIIα相关标记重叠的活跃细胞更多;群体钙记录也显示,社会接触开始附近的响应在易感组更强。PC与嗅觉、杏仁核及记忆网络的联系,让这种活动变化具有值得追问的功能意义。

原论文图 2嗅觉相关皮层,出现更强活动
嗅觉相关皮层,出现更强活动
Figure 2:PC的活动标记、CaMKIIα相关共标记与社会互动附近的群体钙响应在易感组增加。
来源:Wang H et al. · Translational psychiatry · CC BY
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提高PC活动,记忆与其他行为走向不同

在没有同样应激背景的小鼠中,提高PC CaMKIIα相关群体活动,会减少Y迷宫新臂和水迷宫目标区域的停留,学习阶段的逃避潜伏期比较则未达显著。活动增强因此能够伴随记忆相关表现变差。

情绪相关结果没有复制易感小鼠的同一模式:高架开放臂指标和悬尾不动时间未显著改变,游泳不动时间反而缩短。记忆表现变差,与部分应对行为朝另一方向移动,可以同时出现。

原论文图 3提高PC活动,记忆与其他行为走向不同
提高PC活动,记忆与其他行为走向不同
Figure 3:PC相关活动增强减少新臂及目标区域停留,游泳不动时间缩短,高架探索、悬尾和学习潜伏期比较未达显著。
来源:Wang H et al. · Translational psychiatry · CC BY
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光激活起始出现短暂抽搐,随后记忆表现受损

光激活同一类PC相关细胞,也减少新臂和目标区域停留,并延长水迷宫学习时寻找平台的时间。与此同时,开放臂停留增加、游泳不动时间缩短,开放臂进入次数和悬尾比较仍未达到显著。

这组实验在激活起始时出现短暂抽搐,作者在现象消退后才评估行为。因此,记忆任务表现还可能受到先前异常活动的影响。两种增强方式的结果相互呼应,也把PC过度兴奋的网络状态带入了机制问题。

原论文图 4光激活起始出现短暂抽搐,随后记忆表现受损
光激活起始出现短暂抽搐,随后记忆表现受损
Figure 4:光激活组记忆相关表现较差,部分探索和游泳指标反向改变;起始抽搐消退后进行行为测试。
来源:Wang H et al. · Translational psychiatry · CC BY
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应激之后降低活动,记忆指标得到改善

在应激经历之后、行为评估阶段降低PC相关群体活动,易感小鼠在新臂和水迷宫目标区域的停留增加,学习阶段寻找平台的时间没有显著改变。这个结果把PC活动与应激后的记忆任务表现进一步联系起来。

但开放场中央停留、运动距离、高架探索及游泳、悬尾不动时间,相对易感对照均未显著改善。部分记忆指标的变化,因此可以与仍然存在的情绪相关行为分开,显示这些共同出现的表现未必共享全部调节环节。

原论文图 5应激之后降低活动,记忆指标得到改善
应激之后降低活动,记忆指标得到改善
Figure 5:应激后PC抑制改善新臂与目标区域停留,学习潜伏期和所测情绪相关比较未显著改变。
来源:Wang H et al. · Translational psychiatry · CC BY
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梨状皮层怎样接入应激后的记忆网络?

PC既接收嗅觉信息,也与杏仁核、内嗅皮层和海马等区域联系。长期社会经历中的感觉线索,可能参与塑造它的活动;活动增加又怎样影响空间任务,需要从具体连接和细胞亚群继续寻找答案。

本研究没有把某一条下游投射或突触变化单独定位,也没有直接区分嗅觉相关变化与更广的异常兴奋对行为的贡献。它提供的是区域、细胞标记和功能调节相互联系的一组证据。

应激后的记忆下降与情绪相关行为可以一起出现,也可以在功能调节中分离。PC的线索让这种分离变得具体:部分记忆任务得到改善时,探索与应对指标仍保持原有差异。不同表现怎样在更大的网络中相互关联,仍是下一步的问题。

论文信息

Wang H, Li F, Zheng X, Meng L, Chen M, Hui Y, Li Y, Xie K, Zhang J, Guo G.
Social defeat drives hyperexcitation of the piriform cortex to induce learning and memory impairment but not mood-related disorders in mice
Translational psychiatry · 2022-09-10
DOI: 10.1038/s41398-022-02151-1