Īslaicīgas vides bagātināšanas diferenciālā ietekme pēc sociālās izolācijas žurkām 3. daļa

Neironu aktivitāte

Mēs kvantitatīvi noteicām c-Fos+ šūnu skaitu katrā interesējošajā reģionā, katram dzīvniekam paņēmām vidējo aritmētisko un salīdzinājām grupas līmenī (6. attēls). Pārbaudītās sekcijas tika iegūtas līdzīgos rostra-kaudālos līmeņos (no -3.0 līdz -3,6 no Bregmas punkta; Paxinos & Watson, 2006), lai samazinātu topogrāfiskās mainīguma ietekmi uz neironaaktivitāti.

Neironi ir visvienkāršākā neironu vienība smadzenēs, un tiem ir būtiska loma cilvēka organismā. Neironu darbībai ir galvenā loma cilvēka atmiņā, domāšanā, lēmumu pieņemšanā un apziņas stāvoklī. Tālāk mēs iedziļināsimies saistībā starp neironu aktivitāti un atmiņu.

Pirmkārt, neironu aktivitātes ietekmi smadzenēs uz atmiņu var realizēt, izmantojot neironu sinaptiskos savienojumus. Starp neironiem var izveidoties tūkstošiem sinaptisko savienojumu, un šie savienojumi ir svarīgi informācijas pārraides ceļi smadzenēs. Kad neirons tiek aktivizēts, tiek atbrīvoti neirotransmiteri, kas ietekmē blakus esošo neironu aktivitātes stāvokli. Šos sinaptiskos savienojumus var stiprināt, turpinot lietot, tādējādi uzlabojot atmiņas saglabāšanu un atgūšanu.

Otrkārt, neironu aktivitāti var iedalīt divās kategorijās: ierosme un inhibīcija. Kad neironi ir satraukti, to radītie elektriskie signāli var izplatīties uz blakus esošajiem neironiem, pastiprinot neironu ierosmes aktivitāti. Šī stimulējošā darbība ir svarīga, lai uzlabotu atmiņas saglabāšanu un izguvi, jo tā palīdz cilvēkiem labāk atcerēties un saprast informāciju. Turpretim, ja neironi tiek kavēti, to radītie elektriskie signāli nomāc blakus esošo neironu aktivitāti, tādējādi vājinot smadzeņu spēju apstrādāt informāciju. Tāpēc mums jācenšas izvairīties no dažiem neveselīgiem ieradumiem un vides, piemēram, pārmērīgas dzeršanas un miega trūkuma. Šie ieradumi var kaitēt neironu darbībai un kavēt mācīšanos un atmiņu.

Visbeidzot, mums vajadzētu stāties pretī dzīves izaicinājumiem ar optimistisku attieksmi. Tas ir tāpēc, ka optimistisks emocionālais stāvoklis var veicināt savienojumus starp neironiem un vēl vairāk stiprināt atmiņu. Gluži pretēji, negatīvi emocionālie stāvokļi var traucēt savienojumus starp neironiem, izraisot cilvēku atmiņas trauslumu.

Īsāk sakot, neironu darbība ir cieši saistīta ar atmiņu. Nostiprinot sinaptiskos savienojumus starp neironiem, saglabājot neironu uzbudinošo aktivitāti, izvairoties no neveselīgiem ieradumiem un vides, kā arī saglabājot optimistisku attieksmi, mēs varam nepārtraukti uzlabot atmiņu un gūt lielākus panākumus mācībās un dzīvē. Var redzēt, ka mums ir jāuzlabo atmiņa, un Cistanche deserticola var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche deserticola ir tradicionāls ķīniešu ārstniecības materiāls, kam ir daudz unikālu efektu, no kuriem viens ir atmiņas uzlabošana. Maltās gaļas iedarbīgumu nodrošina dažādas tajā esošās aktīvās sastāvdaļas, tostarp skābe, polisaharīdi, flavonoīdi utt. Šīs sastāvdaļas var dažādos veidos veicināt smadzeņu veselību.

Noklikšķiniet uz zināt 10 veidus, kā uzlabot atmiņu

Kā parādīts reprezentatīvajos c-Fos imūnmarķējuma attēlos (6. attēls), mēs atklājām, ka c-Fos+ šūnu skaits RSC bija ievērojami atšķirīgs nepārtrauktai SI (M= 2356.5, SD=438.4). ) un SI uz EE dzīvniekiem (M=3443.7, SD=856.3; t (10)=2.77, p=0.02, d {{17 }}.6, neatkarīgo paraugu t-tests; 7. att.). Tāpat ĶTR nepārtrauktiem SIdzīvniekiem (M=739.7, SD=201.4) bija ievērojami mazāks c-Fos+ šūnu skaits, salīdzinot ar eksperimentālo grupu (M=2398.3, SD).=1070.6; t (10)=3.73, p=0.004,d=2.15, neatkarīgu paraugu t-tests; 7. att.).

Šāda atšķirība netika novērota LA (nepārtraukta SI: M=823.6, SD=225.6 pret SI uz EE: M=957, SD =584.4); t (8)=0.48, p=0.647, neatkarīgi paraugi t-tests; 7. att.) vai BL (nepārtraukts SI: M=588.2, SD {{16) }}.5 pret SI uz EE: M=1176.4, SD=677.7; t (8)=1.66, p=0.136, neatkarīgs paraugu t-tests; 7. att.).

Diskusija

Mēs parādām, ka īsa EE pēc 30 sociālās izolācijas dienām radīja pretējus rezultātus depresijai un trauksmei līdzīgai uzvedībai. Salīdzinot ar kontroles grupu, dzīvnieki, kas pārgāja no SI uz EE, uzrādīja paaugstinātu FST uzvedības izmisumu. Turpretim tajā pašā grupā pēc 5 bagātināšanas dienām mēs atklājām būtisku trauksmi izraisošu efektu.

Īsumā, bagātinātie dzīvnieki pēc SI uzrādīja labāku telpiskās darba atmiņas veiktspēju WYM pirmajās 2 dienās, salīdzinot ar nepārtrauktu SI grupu, kas liecina par ātrāku mācīšanos. Īsa bagātināšana bija saistīta ar neironu aktivitātes līmeņa izmaiņām retrospleniālajā un peririnālajā garozā. SI līdz EE dzīvniekiem šajos kortikālajos reģionos bija ievērojami lielāks c-Fos+ šūnu skaits, salīdzinot ar kontroles dzīvniekiem.

Atkārtojot iepriekšējos pētījumus par EE svara samazināšanos (Harati et al., 2011; Moncek et al., 2004; Zaias et al., 2008), SI un EE dzīvnieku ķermeņa svars ievērojami samazinājās pēc bagātināšanas. Tas bija pretstatā citiem darbiniekiem, kuri ziņoja, ka hroniska (Glueck et al., 2017; Grimmet al., 2016, 2018) vai īslaicīga bagātināšana (Beale et al., 2011) neietekmēja svaru.

Bagātināšanas būrī nodrošinātais ritošais ritenis (Augustsson et al., 2002; Harati et al., 2011; Steinet al., 2016) un sākotnējais īstermiņa barošanas nomākums, kas novērots pāros turētiem dzīvniekiem pēc izolācijas (Lopak & Eikelboom, 2000; O “Connor & Eikelboom, 2000; Weisinger et al., 1989), iespējams, ir izskaidrojuši šo atšķirību.

Ilgstoša izolācija nemaina pārtikas patēriņu (Hellemans et al., 2004) vai ķermeņa svaru (Fone & Porkess, 2008), nepārtrauktas SI dzīvniekiem šādas svara izmaiņas netika novērotas.

Jāatzīmē, ka uzvedības izmisums, kas novērots SI un EE grupā, neatspoguļoja vielmaiņas atšķirības, jo kopējā lokomotorā aktivitāte OFT grupās neatšķīrās. Šis atklājums ir ievērības cienīgs, ņemot vērā, ka hronisku vai subhronisku SI var izmantot kā grauzēju depresijas modeli (Djordjevic et al., 2015; Stanisavljević et al., 2019).

Turpretim ir pretrunīgi rezultāti par EE ietekmi uz uzvedības izmisumu. Dažos pētījumos nav ziņots par būtisku ietekmi (Cui et al., 2006; Simpsonet al., 2012), savukārt citi atklāja palielinātu mobilitāti FST pārbaudes fāzē, kas norāda uz antidepresantu iedarbību (Brenes et al., 2008; Cui et al., 2006). Porsolts et al., 1977).

Viens no iemesliem mūsu pētījumā novērotās īsas EE nomācošajai iedarbībai varētu būt novitātes stress, ko izraisa bagātināšanas būris pēc relatīvi ilgstošas ​​izolācijas ar minimālu vides stimulāciju (Hennessy & Foy, 1987; Miura et al., 2002). Parādība, kas novērota arī cilvēkiem, novitātes stress bija saistīts ar sinaptiskā monoamīna līmeņa izmaiņām un paaugstinātu HPA ass aktivitāti (Miuraet al., 2002). Tomēr īsa EE nomācošā iedarbība mūsu pētījumā bija saistīta ar ievērojamu anksiolītisku efektu, kas novērots EPM (4. attēls).

Vides bagātināšana var darboties arī kā sociāls stressors, radot pūļa stresu, īpaši malerātiem, kuri nav pazīstami viens ar otru (Brown & Grunberg, 1995).

Jāatzīmē, ka astoņi dzīvnieki SI to EE grupā sākotnēji bija no četriem dažādiem mājas būriem, padarot lielāko daļu pārējo EE būru dzīvnieku nepazīstamu. Drūzmēšanās, tāpat kā izolācijas stress, ir saistīta ar paaugstinātu adrenokortikotropā hormona (AKTH) un kortikosterona (CORT) līmeni plazmā (Dronjak et al., 2004).

Lai gan šīs iespējamās izmaiņas, īsa bagātināšana šajā pētījumā radīja dziļu anksiolītisku efektu, kā novērots lielākajā daļā iepriekšējo pētījumu (Galani et al., 2007; Haratiet al., 2013; Leal-Galicia et al., 2008; Leal-Galicia et al. .,2007; Peña et al., 2006; Sampedro-Piquero et al., 2014; bet sk. Goes et al., 2015; Mann & Gervais, 2011). Turpretim ilgstoša izolācija bieži izraisa trauksmi izraisošu efektu EPM (Djordjevic et al., 2015; Hall, 1998), kā arī citus trauksmei līdzīgas uzvedības pasākumus (Spasojevic et al., 2007; Zlatković et al., 2014).

Līdzīgi kā pašreizējā pētījuma plānojumā, Ravenelle et al. (2013) parādīja, ka žurkas, kurām ir augsts nemiers, un pēc atšķiršanas tika pakļautas EE, vairāk laika pavadīja EPM atvērtajās rokās, salīdzinot ar nabadzīgām žurkām ar augstu trauksmi.

Šie atklājumi liecina, ka atšķirībā no uzvedības izmisuma saistība starp dzīves (vides) apstākļiem un trauksmi ir vienkārša: bagātināšanas palielināšanās samazina trauksmi (Benaroya-Milshtein et al., 2004; Ravenelle et al., 2014; Sampedro-Piquero et al., 2013, . ). Saskaņā ar pašreizējiem atklājumiem citi īsi EE eksperimenti ziņoja par anksiolītisku iedarbību 2 nedēļu bagātināšanas laikā (BrionesAranda et al., 2020). Bagātināšanas ilgums un intensitāte, iespējams, nebija pietiekama dažos pētījumos, kuros netika ziņots par bagātināšanas anksiolītisko efektu (sk. Goes et al., 2015; Simpson & Kelly, 2012). Pašreizējā pētījumā EE būris ietvēra skriešanas riteni brīvprātīgiem vingrinājumiem, kas vēl vairāk samazina trauksmei līdzīgu uzvedību EPM (Binderet al., 2004; Burghardt et al., 2004).

Lai novērtētu īsas bagātināšanas kognitīvo ietekmi, mēs izvēlējāmies vienkāršu, bet daudzpusīgu atmiņas uzdevumu - WYM spontānās maiņas testu. Šis telpiskās darba atmiņas mērījums ir atkarīgs no vairākām struktūrām, ieskaitot prefrontālo garozu, hipokampu un bazālo priekšējo smadzeņu daļu. Nabadzīgi mājokļa apstākļi un sociālā izolācija izraisa vairākas ar plastiskumu saistītas izmaiņas garozā (Gregory & Szumlinski, 2008; Ieraci et al., 2016; Popa et al., 2020), ko papildina telpiskās darba atmiņas uzdevumu pasliktināšanās (Gregory & Szumlinski, 2008; Melendez et al., 2004).

Bagātināšana, kontrasts, bieži rada pretēju efektu neironu un uzvedības līmenī (Sampedro-Piquero et al., 2013). Mūsu atklājumi liecina, ka 5 dienu bagātināšana bija pietiekami spēcīga, lai palielinātu telpiskās darba atmiņas veiktspēju pēc 30 dienu SI stresa. Šī atšķirība nepalika arī trešajā testa dienā, kad abām grupām bija ievērojams latentuma samazinājums, lai atrastu pareizo platformu. Iespējams, ka WYM saspringtais raksturs ir veicinājis šos rezultātus.

WYM uzdevums, tāpat kā citi ūdens labirinti, balstās uz dzīvniekam raksturīgo motivāciju izvairīties no nepatīkama stāvokļa (ti, no ūdens). Atšķirības trauksmes līmeņos var ietekmēt atmiņas veiktspēju pirmajās sesijās, pirms dzīvnieki uzzina, ka ir evakuācijas platforma. Šāds diferenciālais efekts būtu pārejošs, jo katru dienu tika veikti seši secīgi izmēģinājumi, un dzīvnieki, kuri nevarēja atrast platformu 60 sekunžu laikā, katra izmēģinājuma beigās tika uzmanīgi virzīti uz to.

Mēs korelējām šos dažādos uzvedības atklājumus ar c-Fos imūnhistoķīmiju. Tā kā c-fosproteīna ekspresijas maksimālais līmenis notiek aptuveni 90 minūtes pirms perfūzijas, neironaaktivitātē novērotās grupas līmeņa atšķirības galvenokārt atspoguļo atšķirīgos vides apstākļus.

Tomēr dažas no šīm atšķirībām var būt saistītas ar ilgstošām ilgtermiņa izmaiņām neironu ķēdēs, ko izraisa īss EE, un turpmāko uzvedības testu atšķirīgo ietekmi. Teorētiski īss EE konkrētos reģionos var būt izveidojis jaunas ķēdes un modificētas vecās, kas tādos pašos apstākļos izraisītu atšķirības aktīvo neironu skaitā (Nikolaev et al., 2002; Zorzoet al., 2019). Mūsu pētījumā nebija iespējams izolēt šīs ilgstošās neironu aktivitātes izmaiņas no pārejošām atšķirībām, kas atspoguļo aktivitāti aptuveni 90 minūtes pirms perfūzijas.

No SI līdz EE dzīvniekiem mēs reģistrējām ievērojami vairākc-Fos+ šūnas retrospleniālajā garozā, asociācijas garozā, kas iesaistīta alocentriskā telpiskajā navigācijā un atmiņā, kā arī vairākas citas funkcijas (Hindley et al., 2014; Vann & Aggleton, 2002). Turklāt šiem dzīvniekiem bija vairāk c-Fos + šūnu peririnālajā garozā, garozas reģionā, kas ir objektu atpazīšanas un asociatīvās atmiņas pamatā (Samarthet al., 2017; Unal et al., 2012). Šī struktūra, kas nodrošina entorinālās garozas blīvāko aferentu, ir nepieciešama arī telpiskajai darba atmiņai (Liu & Bilkey, 2001). Abi rezultāti papildina ātrāku mācīšanos, kas novērota starp SI un EEanimals WYM agrīnajā fāzē.

Grupas līmeņa atšķirības c-Fos-imūnmarķēšanā amigdalas sānu un bazolaterālajos kodolos nebija. Iepriekšējā pētījumā par FosB/DFosB imūnreaktivitāti bazolaterālajā amigdala kompleksā (BLA) un mediālajā prefrontālajā garozā (mPFC) pēc SI pārslēgšanas uz EE (katra 4 nedēļa) tika konstatēts, ka izolētu dzīvnieku BLA ir ievērojami vairāk imūnmarķējuma un SI mPFC pret EEdzīvniekiem (Watanasriyakul) et al., 2019). Mūsu konstatējumos lielāks c-Fos+ šūnu skaits, kas konstatēts SI retrospleniālajā un perirhinālajā garozā EE dzīvniekiem, atbilst iepriekšminētajam mPFC novērojumam. Turpretim mēs nenovērojām būtiskas atšķirības LA vai BL. Visticamāk, ka amigdalā novērotā c-Fos imūnreaktivitāte galvenokārt atspoguļo pārejošas neironu aktivitātes izmaiņas: neironus ar augstu šaušanas līmeni aptuveni 90 minūtes pirms perfūzijas. Tādējādi atšķirīgie uzvedības rezultāti, kas novēroti FST un EPM, nekorelē ar ilgstošu neironu aktivitātes atšķirību.

Lai gan tā ir popularitāte uzvedības neirozinātnē, notiek liela diskusija par FST kā klīniskās depresijas grauzēju modeļa derīgumu. Viens no kritikas virzieniem uzskata, ka nekustīgums FST ir adaptīva uzvedība, nevis uzvedības izmisuma norāde (Anyan & Amir, 2018; Borsini et al., 1986; Molendijk & de Kloet, 2015, 2019). Saskaņā ar šo skatījumu SI palielināta FST-2 nekustīgums pret EE grupu, iespējams, neliecina par uzvedības izmisumu; bet atspoguļo īsi bagātinātās grupas labāku uzvedības adaptāciju (vai mācīšanos). Šo iespēju nevar pilnībā izslēgt (skatiet Unal & Canbeyli, 2019, lai iegūtu detalizētu pētījumu par FST uzvedības adaptācijas teoriju). Tomēr, ja eksperimentālās grupas palielinātā nekustīgums būtu saistīts tikai ar viņu palielināto pielāgošanās spēju, tas, visticamāk, atspoguļotos viņu kopējā WYM sniegumā. FST-2 tika veikts ar četru dienu bagātināšanu, savukārt pēdējā WYM sesija bija darīts pēc 10 dienu pavadīšanas EE būrī. Tāpēc ir iespējams, ka lielākā daļa, ja ne visas, FST nekustīguma atšķirības atspoguļo grupas līmeņa atšķirības afektīvā apstrādē.

Viens no šī pētījuma ierobežojumiem bija žurku tēviņu ekskluzīva izmantošana. Dažādu celmu laboratorijas žurkām, piemēram, cilvēkiem, ir dzimuma atšķirības jutībā pret trauksmi un dažādiem depresijas simptomiem, piemēram, anhedoniju (Unal & Moustafa, 2021). Attiecībā uz lielāko daļu neirobioloģisko pētījumu, izmantojot grauzēju modeļus, šis tehniskais ierobežojums ierobežo mūsu atklājumu vispārināšanu. Vēl viens ierobežojums bija stresa hormona mērījumu trūkums. Mūsu dizains aprobežojās ar stresa uzvedības mērījumiem un nesenās neironu aktivitātes novērtējumu ex vivo, izmantojot c-Fos imūnhistoķīmiju.

Kopumā mēs parādījām, ka īsa EE procedūra bija pietiekama, lai pēc SIstress radītu būtisku anksiolītisku efektu. Pārsteidzoši, tas radīja pretēju rezultātu uzvedības izmisumā. SI uz EE dzīvniekiem FST testa fāzē bija ievērojami lielāka nekustīgums, savukārt nepārtrauktajam SI bija relatīvs antidepresants. Īsais bagātināšanas periods bija pietiekams, lai WYM agrīnajā fāzē paātrinātu telpiskās darba atmiņas veiktspēju. Šo novērojumu papildināja ievērojami augstāka c-Fos proteīna ekspresija SI retrospleniālajā un peririnālajā garozā EE dzīvniekiem. Tā kā sociālā izolācija pārsniedza tās izmantošanu kā laboratorijas modeli un kļuva par parastu ikdienas sastāvdaļu COVID{1}} pandēmijas laikā (Unal, 2021), vides bagātināšana piesaistīja uzmanību kā potenciāli pārvēršama paradigma pret cilvēku izolāciju (Davim et al., 2020;Rojas-Carvajal et al., 2021). Mūsu rezultāti atklāja atšķirīgu ietekmi uz depresiju un trauksmi līdzīgu bagātināšanas uzvedību pēc relatīvi ilgstošas ​​izolācijas. Tas norāda, ka atšķirībā no kognitīvajiem efektiem aktīvās sekas, pārejot no nabadzīga stāvokļa uz bagātinātu stāvokli, nav vienkāršas. Svarīgs jautājums ir par to, vai šie atklājumi attiecas uz cilvēkiem, kuri ir pakļauti salīdzinoši bagātinātiem apstākļiem pēc ilgstošas ​​sociālās izolācijas.

Pateicības Autori pateicas Aybeniz Ece Çetin par c-Fos imūnhistoķīmijas izstrādi un Cem Sevinç, Ege Kingir un Salih Çayır par šūnu skaitīšanas analīzēm. Šo pētījumu atbalstīja dotācijas no EMBO (instalācijas dotācija GU) un Turcijas Zinātniskās un tehnoloģiskās pētniecības padomes (projekta Nr.: 121K260).

Atsauces

Alleva, E., & Santucci, D. (2001). Psihosociālās un "fiziskās" stresa situācijas grauzējiem un cilvēkiem: neirotrofīnu loma. Fizioloģija un uzvedība, 73(3), 313–320.https://doi.org/10.1016/S0031-9384(01)00498-X

Anyan, J. un Amir, S. (2018). Pārāk nomākts, lai peldētu, vai pārāk bail apstāties? Piespiedu peldēšanas testa atkārtota interpretācija kā trauksmei līdzīgas uzvedības mēraukla. Neiropsihofarmakols. 43, 931–933.Skatīt šeit: https://doi.org/10.1038/npp.2017.260

Ashokan, A., Hegde, A., Balasingham, A. & Mitra, R. (2018). Mājokļa vide ietekmē ar stresu saistītos hipokampu substrātus un depresijai līdzīgu uzvedību. Smadzeņu izpēte, 1683, 78–85.Skatīt šeit: https://doi.org/10.1016/j.brainres.2018.01.021

Augustsson, H., Lindberg, L., Höglund, AU, & Dahlborn, K. (2002). Cilvēka un dzīvnieku mijiedarbība un dzīvnieku labturība tradicionāli un aizgaldos turētās žurkās. Laboratorijas dzīvnieki, 36(3), 271–281.Skatīt šeit: https://doi.org/10.1258/002367702320162388

Beale, KEL, Murphy, KG, Harrison, EK, Kerton, AJ, Ghatei, MA, Bloom, SR un Smith, KL (2011). Precīzs ķermeņa svara un barības uzņemšanas mērījums ar vidi bagātinātām Wistar žurkām. Aptaukošanās, 19(8), 1715–1721.Skatīt šeit: https://doi.org/10.1038/oby.2010.331

Bell, JA, Livesey, PJ un Meyer, JF (2009). Vides bagātināšana ietekmē izdzīvošanas līmeni un uzlabo izpēti un mācīšanos, bet rada mainīgas reakcijas uz radiālo labirintu vecām žurkām. Developmental Psychobiology, 51(7), 564–578.Skatīt šeit: https://doi.org/10.1002/dev.20394

For more information:1950477648nn@gmail.com