3. daļa: Dopamīnerģisko neironu identificēšana, kas var gan izveidot asociatīvo atmiņu, gan akūti pārtraukt tās uzvedības izpausmi
Mar 19, 2022
Kontaktpersona:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
testu, mēs ieviesām gaidīšanas periodu. Šajā periodā kāpuri tika turēti tumsā vai 3 minūtes pakļauti zilai gaismai, lai aktivizētu 864-DAN (7. att.). Kad atsaukšanas tests tika veikts tumsā, nozīmīgsatmiņa- balstīta meklēšana tika novērota neatkarīgi no 864-DAN aktivizēšanas gaidīšanas fāzē (7.A attēls, kreisā un vidējā lodziņa diagramma). Tas liecina, ka 864- DAN aktivizēšana gaidīšanas periodā neveicina aizmiršanu.
Nesen tika atklāts, ka DAN netieša aktivizēšana, izmantojot divpakāpju starpnozaru atgriezenisko saiti no MBON, veicina pieaugušo mušu izzušanu (Felsenberg et al., 2018). Izmiršana attiecas uz mācīšanos, kas notiek, kad tiek parādīta smaka, bet nav ārēja pastiprinājuma. Lai noskaidrotu, vai 864-DAN aktivizēšana veicinātu šo procesu, mēs atkārtojām eksperimentu, taču šoreiz gaidīšanas periodā (bez ārēja pastiprinājuma) tika parādīta iepriekš apmācītā smaka, vai nu bez 864-DAN aktivizēšanas vai ar to. Atkal mēs novērojām spēcīguatmiņa-balstīta meklēšana atsaukšanas testā abos gadījumos (7.B att., pa kreisi un vidējā lodziņā). 864-DAN aktivizēšana pilnībā pārtrauca apgūto meklēšanu abos eksperimentos (7.A, B att.).
Šie rezultāti kopā liecina, ka 864-DAN aktivizēšana, kas droši aptver tikai DAN-i1 neironu, neveicina aizmirstību vai izzušanu. Drīzāk 864-DAN aktivizēšana var dot atlīdzības signālu abiematmiņaveidošanās treniņa laikā un akūts meklēšanas pārtraukšanas signāls atsaukšanas testa laikā.
Tā kā 58E02- un 864-DAN neironi, tāpat kā dabiskie ieguvumi, var būt starpnieki gan atlīdzības, gan meklēšanas beigu signālos, mēs nolēmām sīkāk izpētīt uzvedības saistību starp šo neironu pārnestajiem signāliem un dabisko atlīdzību. .
58E02- un 864-DAN aktivizācijas saistība ar cukura atlīdzību Lai pārbaudītu saistību starp 58E02- un 864-DAN pārnēsātajiem signāliem un dabisko cukura atlīdzību, mēs izmantojām rakstura priekšrocībasatmiņa- balstīta uzvedība kā meklēšana. Attiecībā uz dabiskajiem ieguvumiem mēs iepriekš esam parādījuši, ka aatmiņa- balstīta atlīdzības meklēšana tiek pārtraukta ar atlīdzību tikai tad, ja meklētā atlīdzība sakrīt ar saņemto atlīdzību (Schleyer et al., 2011, 2013, 2015a). Tādējādi, ja šo neironu aktivizēšana un cukura atlīdzība kāpuriem nepārprotami "nozīmētu vienu un to pašu", tad viena meklēšana būtu pilnībā un savstarpēji jāpārtrauc otra klātbūtne. Tomēr 58E02-DAN gadījumā šī ietekme ir daļēja un nav abpusēja; un 864-DAN gadījumā tas ir pilns, taču nav abpusējs (8. attēls):
• AtmiņaMeklēšana, kas balstīta uz 58E02-DAN aktivizāciju treniņa laikā, testa laikā tika samazināta līdz aptuveni uz pusi cukura klātbūtnē (8.A attēls). Izmantojot divu smaržu diferenciālās kondicionēšanas paradigmu, tika novērots tāds pats rezultāts (8. E attēls). Turpretim cukurs pilnībā izbeidzāsatmiņa- balstīta meklēšana, kad apmācībai tika izmantota specifiskāka 864-DAN aktivizēšana (8.B att.; divus šī eksperimenta atkārtojumus skatiet 8. F, G attēlā). Šos rezultātus var izskaidrot ar cukura atlīdzības attēlojumu, kas daļēji sedz 58E02-DAN un pilnībā aptver 864-dienas. Nav zināms, vai šie DAN ir nepieciešami novērotajai cukura ietekmei uz meklēšanas uzvedību.
• Otrkārt, mēs jautājām, vaiatmiņaSavukārt cukura meklēšanu var pārtraukt, aktivizējot 58E02- DAN vai 864-DAN, tas ir, vai šo DAN aktivizēšana būtu pietiekama, lai pārtrauktu cukura meklēšanu. Pašreizējā veida pārbaudēs tas tā nebija (8.C, D attēls). Tādējādi, ņemot vērā tā uzvedības nozīmi, ir galvenie cukura atlīdzības aspekti, kurus neaptver ne 58E02-DAN, ne 864-DAN, kā rezultātā cukura meklēšana turpinās, neskatoties uz to. meklēšanas beigu signāls, ko pārraida šie neironi.
Attiecībā uz uzvedības nozīmību pašreizējā veida testā tā ir ticama darba hipotēze, ka cukura atlīdzības attēlojums daļēji pārklājas ar 58E02-DAN un pilnībā aptver 864-DAN (8. att. ). Lai piešķirtu šim scenārijam vēl lielāku ticamību, mēs izpētījām, vai 864-DAN aktivizēšana nedalītu papildu pamata uzvedības iezīmes ar cukura atlīdzību. Pirmkārt, mēs jautājām, vai 864-DAN aktivizēšana, tāpat kā cukurs, var izraisīt atmiņas par pretēju valenci no nejaušības atkarīgā veidā.
864-DAN aktivizēšana izraisa atmiņas par pretēju valenci no nejaušības atkarīgā veidā
Pēc sapārotas apmācības ar smaržu un cukuru, smaržas izvēles testa laikā tiek palielinātas salīdzinājumā ar sākotnējo līmeni, turpretim pēc smaržas un cukura parādīšanas nesapārotā veidā (ti, atsevišķu izmēģinājumu laikā), smakas izvēles tiek samazinātas (9.A attēls) (Saumweber etal. al., 2011; Schleyer et al., 2011, 2015b; Paisios et al., 2017; apskatu skatiet Schleyer et al., 2018). Tas atbilst plaši pielietotajai mācīšanās teorijai (Rescorla un Wagner, 1972; Sutton and Barto, 1981; Malaka, 1999) un arī intuitīvi: pēc smakas-cukura apmācības, smarža paredz, kur var atrast cukuru; tā kā pēc smaržas parādīšanas atsevišķi no cukura smarža precīzi paredz, kur cukuru nevar atrast. Abos gadījumos dzīvnieku uzvedība atspoguļo aatmiņa-balstīta cukura meklēšana, tomēr viņuatmiņavada tos pretējos virzienos attiecībā pret smaržu. 864- DAN optoģenētiskā aktivizēšana nosaka abus šos veidusatmiņa(9.B att.),
8. attēls. 58E02- un 864-DAN aktivizācijas saistība ar cukura atlīdzību. Kāpuri tika apmācīti ar 58E02-DAN aktivizāciju, kā parādīts 6. attēlā.AtmiņaPamatota meklēšana tiek izteikta, ja atsaukšanas tests tiek veikts bez cukura, bet tiek samazināts tā klātbūtnē. Paraugu izmēri: 31, 21. B, tāds pats kā A, bet ar 864-DAN aktivizēšanu. Uz atmiņu balstīta meklēšana tiek novērota, kad atsaukšanas testu veic bez cukura, bet tiek pārtraukts tā klātbūtnē. Paraugu izmēri: katrs 24. C, Kāpuri tika apmācīti tā, lai smarža būtu saistīta vai nu ar cukuru, vai bez tās. AatmiņaCukura meklēšana tika novērota neatkarīgi no tā, vai atsaukšanas testa laikā 58E02-DAN tika aktivizēts ar zilu gaismu. Paraugu izmēri: 19, 17. D, tāds pats kā C, bet ar 864-DAN aktivizēšanu. Tika novērota uz atmiņu balstīta cukura meklēšana neatkarīgi no tā, vai 864-DAN tika aktivizēts ar zilu gaismu atsaukšanas testa laikā. Paraugu izmēri: 18, 18. E, Eksperiments, kas parādīts A, izmantojot 58E02-DAN, tika atkārtots, izmantojot eksperimenta diferenciālu, divu smaržu versiju ar n-amilacetātu, kas atšķaidīts attiecībā 1:50 un neatšķaidītu {{ 16}}oktanols. Katrs apmācības izmēģinājums ilga 5 minūtes, un apmācība un pārbaude tika veikta uz Petri trauciņa ar 9 cm iekšējo diametru. Kāpuri parādīja uz atmiņu balstītu meklēšanu, ja nebija cukura atlīdzības. Tomēr, kad atsaukšanas testa laikā tika parādīts cukurs, uz atmiņu balstītā meklēšana tika samazināta. Paraugu izmēri: 14, 13. F, B, eksperimenta atkārtojumā, izmantojot 864-DAN, gan apmācība, gan pārbaude tika veikta Petri trauciņā ar 9 cm iekšējo diametru. Kāpuri parādījaatmiņa- balstīta meklēšana bez cukura atlīdzības, bet ne klātbūtnē. Izlases lielumi: 10, 11. G, tālākajā eksperimenta atkārtojumā, kas parādīts B, tika novērots tāds pats rezultāts. Izlases lielumi: 19, 18. H, Rezultāti no A–G kā darba hipotēzi liecina, ka cukura atlīdzības attēlojums daļēji pārklājas ar 58E02-DAN un pilnībā aptver 864-DAN. Dažādi burti virs lodziņa diagrammām norāda uz pāru nozīmīgumu (Mann–Whitney U tests, p , 0.05, labots saskaņā ar Bonferoni-Holmu). *Nozīme no nulles (vienas izlases zīmes tests, p , 0,05, koriģēts pēc Bonferoni-Holma). Visi statistiskie testi un to rezultāti kopā ar avota datiem ir iekļauti paplašināto datu attēlā 1-1.
Tas liek domāt, ka, tāpat kā cukura gadījumā, atlīdzības signāls, ko nes 864- DAN, var izraisīt atmiņas par pretēju valenci atkarībā no tā rašanās iespējamības ar smaku. Pārsteidzoši, ka no tā izrietošās uzvedības tendences,atmiņaUz smakas balstīta pieeja un nepatika tiek pārtraukta ar 864-DAN aktivizēšanu testa laikā (9. C attēls). Tādējādi, tāpat kā cukura, 864-DAN aktivizēšana nodrošina atlīdzības signālu, kas var izraisīt atmiņas par pretēju valenci treniņa laikā, un signālu, lai pārtrauktu meklēšanu, pamatojoties uz jebkuru noatmiņapārbaudes laikā. Pēc tam mēs jautājām, vai konkrētāk 864-DAN aktivizēšana rada tādas pašas meklēšanas uzvedības "mikrouzvedības" modulācijas kā cukurs.
9. attēls. 864-DAN aktivizēšana inducē atmiņas par pretēju valenci no nejaušības atkarīgā veidā. A, Pēc sapārotas smakas-cukura apmācības, kāpuri tuvojās smaržai, kad tos testēja uz parastās agarozes; pēc nesapārotas apmācības viņi izvairījās no smakas. Šī atšķirība tika atcelta cukura klātbūtnē, kas nozīmē, ka kāpuri uzvedās neatkarīgi no to smaržas-cukura asociācijasatmiņa. Tāpēc datus no šī stāvokļa var apvienot kā bāzes līniju, pret kuru attiecas asociatīvā ietekmeatmiņavar novērtēt (punktēta līnija). Tas parāda, ka pāra un nesapārota apmācība ar dabisku atlīdzību rada atmiņas par pretēju valenci, kā rezultātā tiek palielināta vai samazināta izvēle, salīdzinot ar sākotnējo stāvokli, atsaukšanas testa laikā (pārskatu skatiet Schleyer et al., 2018). Izlases lielumi: 29, 29, 28, 28. Šie dati ir pamatā PI rādītājiem, kas parādīti 1.A attēlā. B. Arī pēc pāra apmācības ar 864-DAN aktivizēšanu smakas izvēle tiek palielināta, savukārt pēc nesapārota 864-DAN treniņa tā tiek samazināta, salīdzinot ar sākotnējo izvēli, kad tiek veikta atsaukšanas pārbaude cukura klātbūtne. Tas parāda, ka 864-DAN pārnēsātais atlīdzības signāls var radīt atmiņas par pretēju valenci atkarībā no smaržas nejaušības. Paraugu izmēri: 43, 42, 42, 43. Šie dati ir apkopoti no eksperimentiem, kas parādīti 8.B attēlā, G. C. Tāpat kā cukurs, 864-DAN aktivizēšana atsaukšanas testa laikā pārtrauc gan uz atmiņu balstīto smaku. pieeja pēc pāra apmācības unatmiņa- balstīta izvairīšanās no smakas pēc nesaistītas apmācības. Paraugu izmēri: katrs 47. Šie dati ir apkopoti no datiem, kas parādīti 6.B attēlā, D. Dažādi burti virs lodziņu diagrammām norāda uz pāru nozīmīgumu (Mann–Whitney U tests, p, 0.05, labots saskaņā ar Bonferroni-Holm). Visi statistiskie testi un to rezultāti kopā ar avota datiem ir iekļauti paplašināto datu attēlā 1-1.
cistanche pharma special
864-DAN aktivizēšana ietekmē tos pašus meklēšanas uzvedības aspektus kā cukurs. Kāpuru uzvedību smakas gradientā var raksturot ar relatīvi taisniem skrējieniem, ko pārtrauc sānu HC, kam seko virziena maiņa (10. A, B att.). Mēs atklājam, ka meklēšana ir balstīta uz 864-DANatmiņa, tāpat kā atmiņas par cukuru (Schleyer et al., 2015b; Paisios et al., 2017; Thane et al., 2019), var raksturot ar abu šo divu uzvedības aspektu modulācijām, proti, HCs līmeni un to virziens (10.C, D att.) (Saumweber et al., 2018):
• Pēc treniņa pārī ar smaržu un {0}}DAN aktivizēšanu, kāpuri radīja vairāk HC, virzoties prom no smakas, nekā ejot pretī (1 ātruma modulācija . 0). Šāda to HC ātruma modulācija tuvina dzīvniekus smakas avotam. Pēc nesapārota treniņa ar smaržu un 864-DAN aktivizēšanu, tika novērots pretējais (10. C attēls, otrā lodziņa diagramma no kreisās puses, kas parāda HC ātruma modulāciju, 0).
• Turklāt pēc apmācības pārī dzīvnieki savus HC vairāk novirzīja uz smakas avotu, nevis pēc apmācības, kas nav veikta pārī (10.D att., melni aizpildīti kastes parauglaukumi).
Pēc tam mēs prātojām, vai 864-DAN aktivizēšana testa laikā var arī pārtraukt abas šīs uzvedības sekas, kā ziņots attiecībā uz cukuru (Schleyer et al., 2015b; Paisios et al., 2017), un patiešām konstatējām, ka tas ir korpuss (10.C,D att., zili aizpildīti kastīšu parauglaukumi). Tādējādi atlīdzības signāls, ko nes 864-DAN, izraisa tādas pašas modulācijasatmiņa- balstīta meklēšana kā cukurs, un meklēšanas beigu signāls, ko nes 864-DAN, tāpat kā cukurs, pārtrauc abas šīs uzvedības modulācijas.
cistanche pharma special
Diskusija
Pašreizējais pētījums parāda, ka DAN optoģenētiskajai aktivizēšanai var būt divi efekti: tas var dot atlīdzības signālu apmācības laikā, lai tiktu apgūtas saistītās smakas un vēlāk tās varētu tikt
ko dzīvnieks izmanto, lai virzītu atlīdzības meklējumus. Un atsaukšanas testa laikā to pašu DAN aktivizēšana var dot signālu, lai akūti pārtrauktu šo meklēšanu. Pirms mēs apspriežam, kurš no DAN sinaptiskajiem partneriem varētu saņemt šos signālus, mēs salīdzinām DAN aktivizācijas ietekmi ar cukura ietekmi kā dabisku atlīdzību.
Saikne starp dabisko atlīdzību un optoģenētisko DAN aktivizēšanu
Optoģenētiska 864-DAN aktivizēšana, tāpat kā cukurs kā dabisks atalgojums (9.A att.) (Saumweber et al., 2011; Schleyer et al., 2011, 2015b; Paisios et al., 2017; pārskatu skatiet Schleyer et al., 2018), var izveidot atmiņas par pretēju uzvedības valenci kāpuriem atkarībā no iespējamās smakas (9.B att.). Tādējādi 864-DAN aktivizēšana kā tāda neliecina par valenci. Drīzāk, kas attiecas uz dabiskajiem ieguvumiem, 864-DAN aktivizācijas valence rodas tikai tad, ja konverģence ar ožas apstrādi. Ekstrapolējot no tā, kas tika konstatēts pieaugušajam D. melanogaster, tas fizioloģiskā līmenī varētu atbilst KC!MBON sinapses nomākumam, kas tika novērots pēc sapārotas smakas-DAN apmācības un tās pastiprināšanās pēc to nesapārotās parādīšanās (Cohn et al., 2015; sk. arī Yarali et al., 2012; Handler et al., 2019). Svarīgi ir tas, ka atmiņām no sapārotiem un nesapārotiem 864-DAN treniņiem var novērst uzvedības izpausmes, optoģenētiski aktivizējot 864-DAN atsaukšanas testa laikā (9. C att.), kā tas ir cukura gadījumā (9. att. A). ) (Schleyer et al., 2018). Tas parāda, ka meklēšanas beigu signāls tāpat attiecas uz atmiņām, kuras izveidojis864-DAN, neatkarīgi no to uzvedības lavīnas.
Ožas atmiņas no jebkuras valences 864-DAN aktivizēšanas vairāk līdzinās cukura atmiņām specifiskāsatmiņa-balstīta meklēšanas uzvedība (10. att.) (Paisios et al., 2017; Saumweber et al., 2018). Turklāt gan 864-DAN aktivizēšana, gan cukurs var arī izbeigt pretējos uzvedības modulācijas, kas ir pamatā apgūtās meklēšanas uzvedībai pēc sapārotas un nesapārotas apmācības (10. att.).
1. attēls0. 864-DAN aktivizēšana ietekmē tos pašus meklēšanas darbības aspektus kā cukurs. A, Trases paraugs no video ieraksta, kurā redzams kāpurs ar skrējieniem un HC. HC tiek atklāts ikreiz, kad galvas leņķiskais ātrums pārsniedz 635 grādus /s (sīkāku informāciju skatīt Paisios et al., 2017). B. Kad atsaukšanas testu veic tumsā, kāpuri parasti tuvojās smakai pēc treniņa ar smaržu un 864-DAN aktivizēšanu, un izvairījās no smakas pēc nesapārota treniņa (melniem apļiem). Pārbaudot gaismā (ti, kamēr 864-DAN bija aktivizēts), dzīvnieku izvēle pēc sapārotas un nepāra apmācības nebija atšķirama (zili pildīti apļi). Tiek parādīti četri ierakstu piemēri katram nosacījumam. Bultiņas norāda celiņu sākumu un beigas. C, pēc treniņa ar smaržu un 864-DAN aktivizēšanu, kāpuri modulēja savu HC ātrumu tā, ka tie radīja salīdzinoši vairāk HC, virzoties prom no smakas avota, nekā dodoties uz to. Pēc nesapārotas apmācības tika novērota pretēja modulācija. Kad 864-DAN tika aktivizēts atsaukšanas testa laikā, kāpuri izturējās neatkarīgi no iepriekšējās apmācības. D. Pēc treniņa ar smaku un 864-DAN aktivizēšanu kāpuri savus HC vairāk virzīja uz smakas avotu, nevis pēc treniņa bez pāra. Kad 864-DAN tika aktivizēts atsaukšanas testa laikā, kāpuri izturējās neatkarīgi no viņu apmācības. Šai analīzei tika izmantoti dati no eksperimentiem, kas parādīti 6.B, D attēlā. Izlases lielumi no kreisās puses uz labo: 46, 48, 48, 45. Dažādi burti virs lodziņu diagrammām norāda uz pāru nozīmīgumu (Mann–Whitney U tests, p, 0,05, labots saskaņā ar Bonferroni-Holm). Visi statistiskie testi un to rezultāti kopā ar avota datiem ir iekļauti paplašināto datu attēlā 1-1.
Turklāt meklēšanas beigu signāls no 864-DAN aktivizēšanas, tāpat kā tas, ko nodrošina cukurs (1. att.) (Schleyer et al., 2011, 2015a,b), ietekmē tikaiatmiņa-balstīta ožas meklēšana, bet ne iedzimta smaržas izvēle (6. att.). Šī specifiskā 864- DAN aktivizēšanas ietekme uz tikai apgūto uzvedību ir pretrunā ar nesen ziņoto DAN izraisīto C. elegans iedzimtas pārtikas izmantošanas uzvedības uzlabošanos (Oranth et al., 2018).
Visbeidzot, cukura klātbūtne beidzasatmiņa- balstīta meklēšana pēc 864-DAN apmācības, kas liecina, ka pēc šādas apmācības kāpuri var meklēt cukuram līdzīgu atlīdzību (8.B attēls).
Tomēr meklēšanas beigu signāls, ko pārraida 864- DAN aktivizēšana, ir pietiekams, lai pārtrauktu meklēšanu pēc 864-DAN apmācības (6., 7. att.), bet ne pēc cukura apmācības (8. D att.), kas atbilst {{ 5}}DAN ir tikai to neironu apakškopa, kas pārstāv cukura atlīdzību (8. H attēls). Turklāt nav zināms, vai eksperimentā ir nepieciešama 864-DAN aktivizēšana, lai cukurs varētu pārtraukt meklēšanu. Tādējādi mūsu rezultāti liecina, ka pēc savas uzvedības atbilstības 864-DAN aktivizēšanai ir zināma līdzība ar cukura atlīdzību, taču tā noteikti nav līdzvērtīga.
Kas saņem DAN signālus?
Ņemot vērā divus DAN aktivizēšanas efektus (ti, atlīdzības piešķiršanu un meklēšanas beigu signālu) un to, ka DAN ir divi galvenie mērķi (ti, KC un MBON), rodas jautājums, kādas ir DAN signāla saņemšanas sekas. attiecīgi KC un MBON.
Attiecībā uz KC ir konstatēts, ka treniņu laikā smakas aktivācijas un dopamīnerģiskās ievades sakritība tiek konstatēta ar I tipa adenilāta ciklāzi un pārvērsta par KC!MBON sinapses presinaptisku depresiju (par kāpuriem: apskatu skatīt Widmann et al., 2018; Thum and Gerber, 2019; pieaugušie: Cognigni et al., 2018; Tumkaya et al., 2018). DAN, kas nes atalgojuma signālu, tas samazinātu virzību uz izvairīšanos veicinošiem MBON un līdz ar to arī smaku piesaisti, pamatojoties uz atlikušo, neskarto virzību no KC uz pieeju veicinošiem MBON citos nodalījumos (pieaugušie: Aso et al., 2014b; Hige et al., 2015; Oswald et al., 2015; Felsenberg et al., 2018). No DAN aktivācijas nesadalītas smakas parādīšana var izraisīt KC!MBON sinapses pastiprināšanos (Cohn et al., 2015), un tas ir process, kas molekulārā līmenī vēl nav izprasts. Tādējādi apmācību laikā signalizācijai no DAN var būt pretēja ietekme uz KC atkarībā no KC aktivitātes stāvokļa (sk. arī Aso et al., 2019; Handler et al., 2019). Šajā gadījumā šāda KC!MBON sinapses nomākšana/potenciācija varētu atbalstīt smakas pieeju/izvairīšanos no smakas, ko novērojam pēc smakas parādīšanas, kas attiecīgi ir savienota ar/atdalīta no 864-DAN aktivizēšanas (9. B att.). Rezumējot, atlīdzības signāls, ko rada optogenētiskā 864-DAN aktivizēšana, ļoti iespējams, tiek piegādāts caur DAN!KC sinapsēm.
Par MBON ir zināms daudz mazāk, gandrīz tikai no pieaugušām mušām. Tomēr fakts, ka tie ir nepieciešami apgūtas uzvedības izpausmei (kāpuri: Saumweber et al., 2018; pieaugušie: Sejourne et al., 2011; Places et al., 2013; Bouzaiane et al., 2015; Oswald et al. ., 2015; Shyu et al., 2017; Wu et al., 2017) padara tos par ticamiem kandidātiem, lai atsaukšanas testa laikā saņemtu meklēšanas pārtraukšanas signālu no DAN. Pieaugušo DAN vadīšanai ir monosinaptiska, ierosinoša iedarbība uz MBON, ko mediē dopamīns (Takemura et al., 2017), un pieaugušie MBON ekspresē visus četrus D. melanogaster dopamīna receptoru veidus (Perisse et al., 2016; Crocker et al. , 2016; Takemura et al., 2017; Aso et al., 2019). Tomēr joprojām nav zināms, vai kāds no šiem receptoriem ir starpnieks meklēšanas pārtraukšanas signālam. Patiešām, DAN presinapsēs var būt gan blīva kodola, gan skaidras pūslīši, kas liecina, ka tās var izmantot papildu neirotransmiteru (pieaugušie: Takemura et al., 2017; kāpuri: Eichler et al., 2017), un daži DAN pieaugušajiem var signalizēt, izmantojot slāpekļa oksīds (Aso et al., 2019). Jebkurā gadījumā ticama darba hipotēze ir tāda, ka pēc sapārotas apmācības 864-DAN aktivizēšana testa laikā palielinātu samazināto MBON aktivitāti atpakaļ līdz sākuma līmenim (Takemura et al., 2017), tādējādi nodrošinot līdzsvaru starp izvairīšanos. - un pieeju veicinošie MBON tika atjaunoti un apgūtā uzvedība tika pārtraukta. Pēc nesapārotas apmācības saskaņā ar šādu scenāriju uzlabotā MBON aktivitāte tiktu samazināta, aktivizējot DAN. Citiem vārdiem sakot, ļoti līdzīgi tam, kas tika apspriests iepriekš par DAN aktivizācijas ietekmi uz KC, DAN aktivizēšanai var būt arī pretēja ietekme uz MBON, šajā gadījumā atkarībā no MBON aktivitātes stāvokļa. Mēs vēlamies piebilst, ka alternatīva būtu izmantot DAN signālu, lai īssavienojumu radītu izvairīšanos un pieeju veicinošus MBON, lai MBON tīkla neto izvade būtu neitrāla. Patiešām, pieaugušie MBON ekspresē inneksīna gēnus (Aso et al., 2019), un pastāv precedents no dopamīna atkarīgai elektriskai savienošanai sirds motoro neironos krabjiem, Mautnera šūnām zivīm un zīdītāju tīklenē (Cachope un Pereda, 2012; Lane et al., 2018; Roy and Field, 2019). Rezumējot, lai gan tā ir ticama darba hipotēze, ka meklēšanas beigu signāls no DAN darbojas caur MBON, tiešu pierādījumu joprojām trūkst.
Vispārējs princips?
Pavloviešu terminoloģijā smaka mūsu paradigmā atbilst kondicionētam stimulam, cukurs - beznosacījuma stimulam (ASV) un optoģenētiskā DAN aktivizēšana ASV pastiprinošajai spējai. Turklāt mūsu paradigmā apgūtā uzvedība pret smaržu atbilst nosacītajai reakcijai, savukārt uzvedība pret cukuru atbilst beznosacījuma reakcijai. Tādējādi apgūtās meklēšanas pārtraukšana ASV klātbūtnē Pavlovijas terminos atbilstu beznosacījumu atbildes "dominancei" pār nosacīto atbildi.
Lai gan šķiet, ka tas kopumā ir pielāgojams, jo US ir patiesa vērtība, savukārt nosacītie stimuli nav, nav zināms, kā vispār šāds noteikums tiek piemērots. Patiešām, lai pārbaudītu šī noteikuma piemērojamību, ir jāpārbauda nosacītā reakcija ASV klātbūtnē, tādējādi izaicinot to, ko varētu saukt par Pavlovijas prakses pirmo klauzulu. Šajā gadījumā tas ļāva mums atklāt, ka D. melanogaster kāpura smadzenēs tie paši DAN var meditēt, no vienas puses, atlīdzības signālu apmācības laikā, lai izveidotu asociatīvu.atmiņaun, no otras puses, signāls, kas var pārtraukt tā uzvedības izpausmi. Ņemot vērā DAN lomu pastiprināšanas signālu starpniecībā dzīvniekiem un cilvēkiem, mēs domājam, vai tas atspoguļo DAN funkcijas principu.
cistanche pharma special
Atsauces
Apostolopoulou AA, Hersperger F, Mazija L, Widmann A, Wust A, Thum AS (2014) Agarozes substrāta sastāvs ietekmē Drosophila kāpuru uzvedību. Front Behav Neurosci 8:11.
Aso Y, Rubin GM (2016) Dopamīnerģiskie neironi raksta un atjaunina atmiņas ar šūnu tipam raksturīgiem noteikumiem. Elife 5:e16135.
Aso Y, Rubin GM (2020) Ceļā uz atmiņas engrammu lokalizāciju nanomērogā Drosofilā. J Neurogenet 34:151–155.
Aso Y, Hattori D, Yu Y, Johnston RM, Iyer NA, Ngo TT, Dionne H, Abbott LF, Axel R, Tanimoto H, Rubin GM (2014a) Sēņu ķermeņa neironu arhitektūra nodrošina asociatīvas mācīšanās loģiku. Elife 3: e04577.
Aso Y, Sitaraman D, Ichinose T, Kaun KR, Vogt K, Belliard-Guérin G, Plaçais PY, Robie AA, Yamagata N, Schnaitmann C, Rowell WJ, Johnston RM, Ngo TT, Chen N, Korff W, Nitabach MN, Heberleins U, Preats T, Brensons KM, Tanimoto H u.c. (2014b) Sēņu ķermeņa izejas neironi kodē valenci un ceļvediatmiņa- balstīta darbību atlase Drosofilā. Elife 3: e04580.
Aso Y, Ray RP, Long X, Bushey D, Cichewicz K, Ngo TT, Sharp B, Christoforou C, Hu A, Lemire AL, Tillberg P, Hirsh J, Litwin-Kumar A, Rubin GM (2019) Slāpekļa oksīds darbojas kā raidītājs dopamīnerģisko neironu apakškopā, lai dažādotu atmiņas dinamiku. Elife 8:e49257.
Berck ME, Khandelwal A, Claus L, Hernandez-Nunez L, Si G, Tabone CJ, Li F, Truman JW, Fetter RD, Louis M, Samuel AD, Cardona A (2016) Glomerulārās ožas sistēmas elektroinstalācijas shēma. Elife 5:e14859.
Berry JA, Servantes-Sandoval I, Nicholas EP, Davis RL (2012) Dopamīns ir nepieciešams, lai mācītos un aizmirstu Drosofilā. Neirons 74:530–542.
Berry JA, Servantess-Sandovals I, Chakraborty M, Davis RL (2015) Miegs atvieglo atmiņu, bloķējot dopamīna neironu izraisītu aizmirstību. Šūna 161:1656–1667.
Bilzs F, Geurten BR, Hancock CE, Widmann A, Fiala A (2020) Izkliedētas sinaptikas vizualizācijaatmiņakods Drosophila smadzenēs. Neirons 106:963–976.e4.
Bouzaiane E, Trannoy S, Scheunemann L, Placais PY, Preat T (2015) Divas neatkarīgas sēņu korpusa izvades shēmas izgūst sešus diskrētos Drosophila aversive komponentusatmiņa. Cell Rep 11:1280–1292.
Cachope R, Pereda AE (2012) Divas neatkarīgas no aktivitātes atkarīgas pastiprināšanas formas regulē elektrisko pārvadi jauktās sinapsēs Mauthner šūnā. Brain Res 1487:173–182.
Claridge-Chang A, Roorda RD, Vrontou E, Sjulson L, Li H, Hirsh J, Miesenböck G (2009) Rakstīšanas atmiņas ar gaismas adrešu pastiprinājuma shēmām. Šūna 139:405–415.
Cognigni P, Felsenberg J, Waddell S (2018) Rīkojieties pareizi: neironu tīkla mehānismiatmiņaveidošanās, izteiksme un atjaunināšana Drosophilā. Curr Opin Neurobiol 49:51–58.
Cohn R, Morantte I, Ruta V (2015) Koordinēta un sadalīta neiromodulācijas formu sensorā apstrāde Drosofilā. Šūna 163:1742–1755.
Crocker A, Guan XJ, Murphy CT, Murthy M (2016) Šūnu tipam specifiskā transkripta analīze Drosophila sēņu ķermenī atklāj ar atmiņu saistītas izmaiņas gēnu ekspresijā. Cell Rep 15:1580–1596.
Dawydow A, Gueta R, Ļjaščenko D, Ulrihs S, Hermans M, Emans N, Gao S, Fiala A, Langenhans T, Nāgels G, Kittels RJ (2014) Channelrhodopsin-2-XXL — jaudīgs optoģenētisks rīks zemai vieglas aplikācijas. Proc Natl Acad Sci USA 111:13972–13977.
Eichler K, Li F, Litwin-Kumar A, Park Y, Andrade I, Schneider-Mizell CM, Saumweber T, Huser A, Eschbach C, Gerber B, Fetter RD, Truman JW, Priebe CE, Abbott LF, Thum AS, Zlatic M, Cardona A (2017) Pilnīga mācīšanās unatmiņacentrs kukaiņu smadzenēs. Daba 548:175–182.
Eschbach C, Fushiki A, Winding M, Schneider-Mizell CM, Shao M, Arruda R, Eichler K, Valdes-Aleman J, Ohyama T, Thum AS, Gerber B, Fetter RD, Truman JW, Litwin-Kumar A, Cardona A , Zlatic M (2020) Atkārtota arhitektūra adaptīvai mācīšanās regulēšanai kukaiņu smadzenēs. Nat Neurosci 23:544–555.
Felsenbergs J, Džeikobs PF, Vokers T, Barnstedt O, Edmondson-Stait AJ, Pleijzier MW, Otto N, Schlegel P, Sharifi N, Perisse E, Smith CS, Lauritzen JS, Costa M, Jefferis G, Bock DD, Waddell S ( 2018) Paralēli pretēju atmiņu integrācija ir pamatāatmiņaizmiršana. Cell 175:709–722. e715.
Gerber B, Hendel T (2006) Rezultātu cerības vadīt apgūto uzvedību kāpuru Drosophila. Proc Biol Sci 273:2965–2968.
Groessl F, Munsch T, Meis S, Griessner J, Kaczanowska J, Pliota P, Kargl D, Badurek S, Kraitsy K, Rassoulpour A, Zuber J, Lessmann V, Haubensak W (2018) Dorsal tegmental dopamine neurons gate associative learning of bailes . Nat Neurosci 21:952–962.
Handlers A, Graham TG, Cohn R, Morantte I, Siliciano AF, Zeng J, Li Y, Ruta V (2019) Asociatīvās mācīšanās laika jutīguma pamatā ir atšķirīgi dopamīna receptoru ceļi. Šūna 178:60–75.e19.
Hige T, Aso Y, Modi MN, Rubin GM, Turner GC (2015) Heterosinaptiskā plastiskums ir drozofilas aversīvās ožas mācīšanās pamatā. Neirons 88:985–998.
Holm S (1979) Vienkārša secīgi noraidoša vairāku testu procedūra. Scand JStat6:65–70.
Kaufman RP (2005) Grupu atrašana datos: ievads klasteru analīzē. Ņujorka: Vailijs.
Kaun KR, Rothenfluh A (2017) Dopamīnerģiskie noteikumi saistībā ar atmiņu Drosofilā. Curr Opin Neurobiol 43:56-62.
Kudow N, Miura D, Schleyer M, Toshima N, Gerber B, Tanimura T (2017) Preference for and learning of amino acids in Larval Drosophila. Biol Open 6:365–369.
Kudow N, Kamikouchi A, Tanimura T (2019) Maiguma noteikšana un mācīšanās Drosophila kāpuros. J Exp Biol 222:jeb196329.
Lammel S, Lim BK, Ran C, Huang KW, Betley MJ, Tye KM, Deisseroth K, Malenka RC (2012) Ievadspecifiska atalgojuma un nepatikas kontrole ventrālajā tegmentālajā zonā. Nature 491:212–217.
Lane BJ, Kick DR, Wilson DK, Nair SS, Schulz DJ (2018) Dopamīns uztur tīkla sinhronizāciju, tieši modulējot spraugas savienojumus vēžveidīgo sirds ganglijā. Elife 7:e39368.
Li HH, Kroll JR, Lennox SM, Ogundeyi O, Jeter J, Depasquale G, Truman JW (2014) GAL4 draivera resurss attīstības un uzvedības pētījumiem par Drosophila kāpuru CNS. Cell Rep 8:897–908.
Liu C, Placais PY, Yamagata N, Pfeiffer BD, Aso Y, Friedrich AB, Siwanowicz I, Rubin GM, Preat T, Tanimoto H (2012) Dopamīna neironu apakškopa signalizē par atlīdzību par smaržuatmiņaDrosofilā. Nature 488:512–516.
Malaka R (1999) Klasiskās kondicionēšanas modeļi. Bull Math Biol 61:33–83. Menegas W, Akiti K, Amo R, Uchida N, Watabe-Uchida M (2018)
Dopamīna neironi, kas izvirzīti aizmugurējā striatumā, pastiprina izvairīšanos no apdraudošiem stimuliem. Nat Neurosci 21:1421–1430.
Michels B, Saumweber T, Biernacki R, Thum J, Glasgow RD, Schleyer M, Chen YC, Eschbach C, Stocker RF, Toshima N, Tanimura T, Louis M, Arias-Gil G, Marescotti M, Benfenati F, Gerber B ( 2017) Kāpura Drosophila Pavlovian kondicionēšana: ilustrēta, daudzvalodu, praktiska rokasgrāmata smaržu un garšu asociatīvai apguvei tārpiem. Front Behav Neurosci 11:45.
Oranth A, Schultheis C, Tolstenkov O, Erbguth K, Nagpal J, Hain D, Brauner M, Wabnig S, Steuer Costa W, McWhirter RD, Zels S, Palumbos S, Miller DM III, Beets I, Gottschalk A (2018) Pārtika sajūta modulē kustību ar dopamīna un neiropeptīdu signālu palīdzību sadalītā neironu tīklā. Neirons 100:1414–1428.e1410.
Owald D, Waddell S (2015) Ožas mācīšanās sagroza sēņu ķermeņa izvades ceļus, lai vadītu uzvedības izvēli Drosofilā. Curr Opin Neurobiol 35:178–184.
Owald D, Felsenberg J, Talbot CB, Das G, Perisse E, Huetteroth W, Waddell S (2015) Noteiktu sēņu ķermeņa izejas neironu aktivitāte ir pamatā apgūtajai ožas uzvedībai Drosofilā. Neirons 86:417–427.
Paisios E, Rjosk A, Pamir E, Schleyer M (2017) Divu atšķirīgu nosacītas nepatikas klases mikro uzvedības "pēdas nospiedums". Uzziniet Mem 24:191–198.
Pauls D, Selcho M, Gendre N, Stocker RF, Thum AS (2010) Drosophila kāpuri rada ēstgribas ožas atmiņas, izmantojot embrionālās izcelsmes sēņu ķermeņa neironus. J Neurosci 30:10655–10666.
Perisse E, Owald D, Barnstedt O, Talbot CB, Huetteroth W, Waddell S (2016) Aversīva mācīšanās un ēstgribas motivācija pārslēdz padeves uz priekšu kavēšanu Drosophila sēņu ķermenī. Neirons 90: 1086–1099.
Pfeiffer BD, Jentt A, Hammonds AS, Ngo TT, Misra S, Murphy C, Scully A, Carlson JW, Wan KH, Laverty TR, Mungall C, Svirskas S, Kadonaga JT, Doe CQ, Eisen MB, Celniker SE, Rubin GM (2008) Drosofilas neiroanatomijas un neiroģenētikas instrumenti. Proc Natl Acad Sci USA 105:9715–9720.
Pfeiffer BD, Ngo TT, Hibbard KL, Murphy C, Jenett A, Truman JW, Rubin GM (2010) Instrumentu pilnveidošana mērķtiecīgai gēnu ekspresijai Drosofilā. Genetics 186:735–755.
Placais PY, Trannoy S, Friedrich AB, Tanimoto H, Preat T (2013) Divi sēņu ķermeņa eferento neironu pāri ir nepieciešami apetīti ilglaicīgai atmiņas izgūšanai Drosofilā. Cell Rep 5:769–780.
Rescorla RA, Wagner AR (1972) Pavlova kondicionēšanas teorija: pastiprinājuma un nepastiprināšanas efektivitātes variācijas. In: Klasiskā kondicionēšana: II. Pašreizējie pētījumi un teorija (Black AH, Prokasy WF, eds), 64.–99. lpp. Ņujorka: Appleton-Century-Crofts.
Rohwedder A, Pfitzenmaier JE, Ramsperger N, Apostolopoulou AA, Widmann A, Thum AS (2012) No uzturvērtības atkarīga un no uzturvērtības neatkarīga ietekme uz Drosophila melanogaster kāpuru uzvedību. Chem Senses 37:711–721.
Rohwedder A, Wenz NL, Stehle B, Huser A, Yamagata N, Zlatic M, Truman JW, Tanimoto H, Saumweber T, Gerber B, Thum AS (2016) Četri individuāli identificēti pārī savienoti dopamīna neironi signalizē par atlīdzību kāpurā Drosophila.Curr Biol 26 :661–669.
Roy S, Field GD (2019) Tīklenes apstrādes dopamīnerģiskā modulācija no zvaigžņu gaismas līdz saules gaismai. J Pharmacol Sci 140:86–93.
Saumweber T, Husse J, Gerber B (2011) Iedzimta pievilcība un smaržu asociatīvā apgūstamība var atšķirties no Drosophila kāpuriem. Chem Senses 36:223–235.
Saumweber T, Rohwedder A, Schleyer M, Eichler K, Chen YC, Aso Y, Cardona A, Eschbach C, Kobler O, Voigt A, Durairaja A, Mancini N, Zlatic M, Truman JW, Thum AS, Gerber B (2018) Atalgojuma mācīšanās funkcionālā arhitektūra Drosophila kāpura sēņu ķermeņa ārējos neironos. Nat Commun 9:1104.
Scherer S, Stocker RF, Gerber B (2003) Ožas mācīšanās individuāli pārbaudītos Drosophila kāpuros. Uzziniet Mem 10:217–225.
Schipanski A, Yarali A, Niewalda T, Gerber B (2008) Cukura apstrādes uzvedības analīze, izvēloties, barojot un mācoties kāpuru Drosophila. Chem Senses 33:563–573.
Schleyer M, Saumweber T, Nahrendorf W, Fischer B, fon Alpens D, Pauls D, Thum A, Gerber B (2011) Uz uzvedību balstīts ķēdes modelis par to, kā iznākuma cerības organizē iemācītu uzvedību kāpuru Drosophila. Uzziniet Mem 18:639–653.
Schleyer M, Diegelmann S, Michels B, Saumweber T, Gerber B (2013) 'Decision-making' in larval Drosophila. In: Invertebrate learning and memory (Menzel R, Benjamin P, eds), 41.–55. lpp. Amsterdama: Elsevier.
Schleyer M, Miura D, Tanimura T, Gerber B (2015a) Learning the specific quality of garšas pastiprināšanas in larval Drosophila. Elife 4:e04711.
Schleyer M, Reid SF, Pamir E, Saumweber T, Paisios E, Davies A, Gerber B, Louis M (2015b) Smaržas atlīdzības atmiņas ietekme uz ķemotaksiju kāpuru Drosophila. Uzziniet Mem 22:267–277.
Schleyer M, Fendt M, Schuller S, Gerber B (2018) Asociatīvā mācīšanās par stimuliem, kas ir savienoti pārī un nesavienoti ar pastiprinājumu: pierādījumu novērtēšana no tārpiem, mušām, bitēm un žurkām. Front Psychol 9:1494.
Schroll C, Riemensperger T, Bucher D, Ehmer J, Voller T, Erbguth K, Gerber B, Hendel T, Nagel G, Buchner E, Fiala A (2006) Gaismas izraisīta atsevišķu modulējošo neironu aktivizēšana izraisa apetīti vai aversīvu mācīšanos Drosofilā kāpuri. Curr Biol 16:1741–1747.
Schultz W (2015) Neironu atlīdzības un lēmumu signāli: no teorijām līdz datiem. Physiol Rev 95:853–951.
Schwaerzel M, Monastirioti M, Scholz H, Friggi-Grelin F, Birman S, Heisenberg M (2003) Dopamīns un oktopamīns atšķir aversīvās un ēstgribas ožas atmiņas Drosofilā. J Neurosci 23:10495–10502.
Sejourne J, Placais PY, Aso Y, Siwanowicz I, Trannoy S, Thoma V, Tedjakumala SR, Rubin GM, Tchenio P, Ito K, Isabel G, Tanimoto H, Preat T (2011) Sēņu ķermeņa efferentie neironi, kas atbild par aversīvo ožas atmiņu izguve Drosofilā. Nat Neurosci 14:903–910.
Selcho M, Pauls D, Han KA, Stocker RF, Thum AS (2009) Dopamīna loma Drosophila kāpuru klasiskajā ožas kondicionēšanā. PLoS One 4: e5897.
Shuai Y, Hirokawa A, Ai Y, Zhang M, Li W, Zhong Y (2015) Dissecting neironu ceļi aizmirstam Drosophila ožas aversīvā atmiņā. Proc Natl Acad Sci USA 112:E6663–E6672.
Shyu WH, Chiu TH, Chiang MH, Cheng YC, Tsai YL, Fu TF, Wu T, Wu CL (2017) Neironu ķēdes ilgtermiņa atlīdzībai par ūdeniatmiņaapstrāde izslāpušā Drosophila. Nat Commun 8:15230.
Strauch M, Hartenstein V, Andrade IV, Cardona A, Merhof D (2018) Annotated dendrograms for neurons from the larval fruit fly brain. In: Eurographics Workshop on Visual Computing for Biology and Medicine (Puig Puig A, Schultz T, Vilanova A, eds). Goslar: Eirografikas asociācija
Sutton RS, Barto AG (1981) Ceļā uz modernu adaptīvo tīklu teoriju: gaidīšana un prognozēšana. Psychol Rev 88:135–170.
Takemura SY, Aso Y, Hige T, Wong A, Lu Z, Xu CS, Rivlin PK, Hess H, Zhao T, Parag T, Berg S, Huang G, Katz W, Olbris DJ, Plaza S, Umayam L, Aniceto R , Chang LA, Lauchie S, Ogundeyi O u.c. (2017) A
mācību un atmiņas centra savienojums pieaugušo Drosophila smadzenēs. Elife 6:e26975.
Thane M, Viswanathan V, Meyer TC, Paisios E, Schleyer M (2019) Mikro uzvedības modulācijas ar asociatīvās atmiņas stiprumu Drosophila kāpuros. PLoS One 4:e0224154.
Thum AS, Gerber B (2019) Konnekomika un funkcija aatmiņatīkls: Drosophila kāpura sēņu ķermenis. Curr Opin Neurobiol 54:146–154. Tumkaya T, Ott S, Claridge-Chang A (2018) Sistemātisks Drosophila īstermiņa atmiņas ģenētikas pārskats: metaanalīze atklāj stabilu
reproducējamība. Neurosci Biobehav Rev 95:361–382.
Waddell S (2013) Signalizācijas pastiprināšana Drosofilā: galu galā dopamīns to visu dara. Curr Opin Neurobiol 23:324–329.
Widmann A, Artinger M, Biesinger L, Boepple K, Peters C, Schlechter J, Selcho M, Thum AS (2016) Genetic dissection of aversive associative ožas mācīšanās un atmiņas in Drosophila kāpuri. PLoS Genet 12:e1006378.
Widmann A, Eichler K, Selcho M, Thum AS, Pauls D (2018) Odor-taste learning in Drosophila larvae. J Insect Physiol 106:47–54.
Wu JK, Tai CY, Feng KL, Chen SL, Chen CC, Chiang AS (2017) Ilgtermiņa atmiņai nepieciešama secīga proteīnu sintēze trīs sēņu ķermeņa izejas neironu apakšgrupās Drosophila.Sci Rep 7:7112.
Yarali A, Nehrkorn J, Tanimoto H, Herz AV (2012) Notikumu laiks asociatīvajā mācībā: no bioķīmiskās reakcijas dinamikas līdz uzvedības novērojumiem. PLoS One 7:e32885.