El xoc fred altera la memòria generada per l'entrenament massiu a Drosophila

Resum:

La consolidació de la memòria és un procés que depèn del temps que es produeix durant hores, dies o més en diferents espècies i requereix síntesi de proteïnes. Una aparent excepció és un tipus de memòria a Drosophila provocat per un únic episodi de condicionament olfactiu, que aparentment es consolida ràpidament, fent-lo resistent a la interrupció per anestèsia freda unes hores després de l'entrenament. Aquesta memòria resistent a l'anestèsia (ARM), és independent de la síntesi de proteïnes. La memòria independent de la síntesi de proteïnes també es pot obtenir a Drosophila mitjançant múltiples cicles massius de condicionament olfactiu, i això va conduir a la idea predominant que aquests dos règims d'entrenament diferents operacionalment produeixen ARM. De manera significativa, mostrem que, a diferència de l'ARM de bona fe, la memòria provocada pel condicionament massiu segueix sent sensible al tractament amnèstic dues hores després de l'entrenament i, per tant, no és ARM. Per tant, hi ha dos tipus de memòria independents de la síntesi de proteïnes a Drosophila.

La memòria fa referència a la capacitat del cervell humà per rebre, processar, emmagatzemar, reproduir i utilitzar informació externa en aspectes físics i psicològics. La consolidació de la memòria fa referència al procés d'enfortiment i estabilització de la nova informació mitjançant diferents mètodes i tècniques per facilitar-ne el record i l'extracció. Hi ha una connexió inextricable entre la consolidació de la memòria i la memòria.

En primer lloc, la consolidació de la memòria pot millorar la memòria. El procés de memòria del cervell humà és un procés complex d'activitat neuronal, que requereix que la connexió entre les neurones s'enforti i s'estabilitzi per aconseguir un registre fiable de la informació. Per tant, mitjançant diferents mètodes i tècniques de consolidació de la memòria, és possible ajudar a reforçar aquesta connexió entre neurones, millorant així la memòria.

En segon lloc, la consolidació de la memòria pot estalviar "oblit". A la vida diària, la gent sovint s'oblida per alguns motius, com no revisar durant molt de temps, sobrecàrrega de memòria, etc. Mitjançant la consolidació de la memòria, aquest tipus d'oblit es pot evitar de manera efectiva, ajudant a les persones a recordar millor la informació i mantenir la memòria a llarg termini.

A més, la consolidació de la memòria també pot afavorir l'aprenentatge. En el procés d'aprenentatge, sovint és necessari memoritzar molta informació, i consolidar la memòria pot fer que la informació estigui més arrelada al cor de les persones, adonar-se de l'associació de salt entre els punts de coneixement i així millorar l'eficiència global de l'aprenentatge.

En resum, hi ha una estreta relació entre la consolidació de la memòria i la memòria, que és una de les maneres importants de millorar la memòria, millorar l'efecte d'aprenentatge i evitar l'oblit. Per tant, hauríem de prestar atenció a l'ús de diversos mètodes i habilitats de consolidació de la memòria, consolidar constantment la memòria i millorar la memòria. Per tant, cal millorar la memòria i el cistanche pot millorar significativament la memòria perquè la pasta de carn és la medicina tradicional xinesa i té moltes propietats úniques, una de les quals és millorar la memòria. Els beneficis de la carn picada provenen dels nombrosos ingredients actius que conté, inclosos àcids, polisacàrids, flavonoides, etc., que poden promoure la salut del cervell de diverses maneres.

Feu clic a Saber per millorar la memòria a curt termini

Paraules clau:

Memòria; memòria resistent a l'anestèsia; condicionament olfactiu; condicionament massiu; Drosophila.

1. Introducció

Les memòries no consolidades són làbils i alterades per agents amnèstics en tots els animals provats [1, 2]. A Drosophila, un breu xoc fred immediatament després d'un condicionament olfactiu reforçat negativament provoca una pèrdua completa de memòria de l'associació. Tanmateix, si es lliura un parell d'hores després de l'entrenament, és incompletament pertorbador, amb la memòria residual anomenada memòria resistent a l'anestèsia (ARM), ja que persisteix en el xoc fred aparentment anestèsic i immobilitzador [3] i és independent de la síntesi de proteïnes [2] ,4]. ARM sembla consolidar-se relativament ràpidament, ja que és parcialment làbil minuts després del condicionament [5] i estable durant 2 hores després de l'entrenament [3,6]. També sorgeix una memòria independent de la síntesi de proteïnes després de múltiples rondes consecutives (condicionament massiu-MC) de condicionament olfactiu reforçat negativament [3]. Tot i que el tractament de xoc fred després d'una sola ronda de condicionament s'utilitza normalment per investigar la memòria 3-h i el protocol MC s'utilitza per a l'avaluació de la memòria 24-h, la suposada independència de la síntesi de proteïnes ha donat lloc a aquests dos tipus de memòria s'anomena ARM.

Malgrat l'evidència que suggereix que aquests dos tipus de memòria diferenciats operacionalment i temporalment participen en mecanismes comuns o similars [4,7,8], no està clar si reflecteixen el mateix resultat cognitiu assajat en diferents moments o són tipus de memòria diferents.

Tot i que els protocols de xoc fred i MC de cinc o deu rondes s'utilitzen àmpliament per abordar preguntes sobre ARM [3,4,7], les dades adquirides per un mètode d'entrenament no solen contrastar-se amb l'altre. Per dilucidar si la memòria amb les mateixes propietats es forma amb els dos mètodes, vam plantejar la hipòtesi que si l'ARM és equivalent o el mateix que MC va produir memòria 24-h, un xoc fred lliurat 2 hores després de l'entrenament hauria de tenir un efecte similar. en tots dos. Tanmateix, aquesta noció no seria compatible si aquest tractament amnèstic perjudica 24-h la memòria MC. Amb aquesta finalitat, vam condicionar la Drosophila de tipus salvatge per associar una olor aversiva amb una descàrrega elèctrica del peu entrenant amb cinc rondes MC. Els vam sotmetre a un sol xoc de fred abans de la prova, o 2 hores després de l'entrenament. Hem estat utilitzant un MC de cinc rondes [4] perquè a les nostres mans ofereix una resolució més alta que els protocols més intensius que poden produir efectes de "sostre". Informem que 2 hores després de l'entrenament, MC de cinc rondes produeix una memòria sensible al xoc fred i un ARM.

2. Resultats
El condicionament es va realitzar mitjançant el paradigma clàssic de condicionament aversiu que combina una olor aversiva (estímul condicionat-CS+) amb descàrregues elèctriques del peu (l'estímul no condicionat-EUA), mentre que una segona olor igualment aversiva no aparellada explícitament amb el xoc del peu (CS-) serveix com a un control [9]. La memòria immediatament després d'una ronda de condicionament conté un component ARM [5,10]. Tanmateix, el xoc fred breu que s'utilitza normalment per revelar el component de memòria ARM no làbil 3 h després d'una sola ronda de condicionament [3, 11], no s'ha aplicat després de cinc rondes de MC segons el que sabem. El xoc fred immediatament després d'una ronda d'entrenament altera la memòria completament [11]. Tanmateix, aquest efecte immediat no es pot abordar en els nostres experiments, ja que el temps que triga a oferir cinc rondes d'entrenament condueix inevitablement a la prova vint minuts després de l'associació de xoc/olor del primer peu. Per tant, en tots els nostres experiments el xoc fred es lliura en els moments indicats després de l'última ronda d'entrenament.

Tal com es mostra a la figura 1A, la memòria 8-min després de cinc rondes de MC també és en gran part làbil i s'interromp per un breu xoc fred. Inesperadament, un xoc fred de 2-min 2 h després de cinc rondes de MC va provocar una reducció significativa de la memòria de 3- h (figura 1B). Aquest efecte no és específic de la soca w 1118, ja que es va descobrir una disminució de memòria idèntica a les mosques Canton S (figura 1B). Per tant, la memòria obtinguda per cinc rondes de MC no produeix només ARM, sinó components de memòria sensibles a xocs freds i insensibles a xocs freds. Es dedueix, doncs, que la memòria consolidada després de la MC no és el mateix que després d'una sola ronda d'entrenament. No és sorprenent, tenint en compte la cinètica de la memòria a llarg termini sensible a la síntesi de proteïnes (LTM) [3], cinc rondes de condicionament espaiat, un paradigma on les rondes d'entrenament estan separades quinze minuts, la qual cosa condueix a la formació de LTM [2,3, 6], també va produir un component de memòria consolidat i làbil 3 hores després de l'entrenament (figura 1C). Això suggereix que els records provocats per condicionament tant massificats com espaiats es componen de components làbils fins i tot a les 3 hores posteriors a l'entrenament. El tractament amnèstic persistent de la memòria residual després de l'entrenament espaiat és probablement ARM, tal com es va suggerir anteriorment [3].

Els records consolidats 2 hores posteriors al condicionament després d'una o cinc rondes de MC són equivalents o proporcionals a la intensitat de l'entrenament? Per comparar directament els nivells de memòria, vam entrenar mosques amb una o cinc rondes MC i vam administrar un xoc fred 2 h després. La memòria 3-h de cinc animals entrenats amb MC no tractats difereix significativament de la de les mosques entrenades d'una ronda (figura 1D), cosa que indica que l'entrenament intensiu de MC condueix a una memòria de tres hores més robusta. Tanmateix, els records resistents al xoc fred no eren significativament diferents, cosa que suggereix que el component ARM consolidat no es veu afectat per la intensitat de l'entrenament. Les observacions anteriors també van ser evidents quan es va calcular la memòria relativa no consolidada posterior al xoc fred, la qual cosa va demostrar que, tot i que no hi ha una diferència estadísticament significativa entre els dos paradigmes, el valor absolut mitjà de la disminució de la memòria és superior al que produeixen els cinc paradigmes. MC rodó (Figura 1E). Això probablement reflecteix l'elevada memòria làbil que produeix MC.

Vam plantejar la hipòtesi que el component sensible al xoc fred després de la MC pot reflectir la consolidació de la memòria amb una cinètica lenta. Per tant, es va administrar un xoc fred 1 h abans de l'avaluació de la memòria 24-h després de la MC per investigar l'estabilitat de la memòria en aquest punt. Aquest xoc fred previ a la prova no va afectar la memòria, ja que el rendiment no era diferent de les mosques entrenades de manera similar no sotmeses al tractament amnèstic (figura 2A). Aquest resultat demostra que la memòria provocada per MC es va consolidar a les 23 hores posteriors a l'entrenament i verifica que el tractament de xoc fred no afecta generalment el record. En canvi, un xoc fred lliurat 2 h després d'un MC de cinc rondes va donar lloc a una memòria de 24-h significativament reduïda en comparació amb la de les mosques o animals sotmesos al tractament amnèstic 1 h abans de la prova (figura 2B) . Per tant, la memòria provocada per un MC de cinc rondes inclou un component làbil significatiu a les 2 hores posteriors a l'entrenament, que quan es bloqueja es reflecteix en la memòria associativa olfactiva 24-h compromesa. Col·lectivament, aquests resultats suggereixen fortament que un MC de cinc rondes produeix un tipus de memòria que es consolida lentament, sent labil a les 3 h, mentre que ARM no ho és [3].

3. Discussió

El condicionament massiu (MC) en una tasca de condicionament olfactiu reforçada negativament produeix una memòria 24-h independent de la traducció. Des de 1995, quan es va informar per primera vegada del protocol, s'ha suposat que la memòria produïda pel condicionament massiu és equivalent a 3- h de memòria provocada per una sola ronda de condicionament i es va revelar com a resistent a un xoc fred 2 hores després de l'entrenament. . La memòria 3-h ARM i 24-h generada per MC són independents de la síntesi de proteïnes [2,3] i s'informa que incorporen components moleculars estàndard [3,4,12]. Tanmateix, a diferència de l'ARM, la memòria de cinc rondes provocada per MC no és resistent al tractament amnèstic 2 hores després de l'entrenament (figura 1E). A més, el tractament amnèstic a les 2 hores posteriors a l'entrenament gairebé elimina 24-h la memòria de l'esdeveniment, donant suport encara més a la idea que, a diferència d'ARM, aquesta memòria provocada per MC no està consolidada en aquell moment.

Per tant, MC provoca un tipus diferent de memòria de consolidació lenta que segueix sent sensible al xoc fred amnèstic dues hores després del condicionament, a diferència de la memòria resistent a l'amnèstic present dues hores després d'una sola ronda de condicionament. Per tant, argumentem que els dos records són diferents i que el MC de cinc rondes aparentment no produeix ARM sol, sinó també una memòria làbil. Suggerim el terme memòria independent de síntesi de proteïnes (PSIM) per a la memòria làbil provocada pels protocols MC, i ARM per a la memòria 3-h resistent al xoc fred després d'una sola ronda d'entrenament per distingir-los. L'evidència col·lectiva presentada aquí suggereix fortament que una ronda d'entrenament provocada per ARM no és equivalent a la memòria produïda per cinc rondes i molt probablement deu rondes de MC, que produeix ARM i PSIM; per tant, els termes no s'han d'utilitzar de manera intercanviable

Tot i que s'ha informat que diversos gens i vies moleculars funcionen a l'ARM, l'evidència que avala la seva implicació prové en gran part d'un dels dos assajos, ja sigui la memòria 3-h després d'un xoc fred (ARM) o després de la MC, amb pocs provats. en ambdós assajos [4,7,13] descobrint defectes similars. No obstant això, per a aquests i d'altres que s'han caracteritzat únicament mitjançant protocols MC, no s'ha avaluat l'efecte del xoc fred 2 h després de l'entrenament en la memòria 24-h, de manera que queda una qüestió oberta sobre si hi ha defectes en aquests. els mutants resulten del component ARM o PSIM. Els mutants arquetípics com el rave amb dèficits clars en ARM [12,14] no han estat sotmesos al nostre coneixement dels tractaments amnèstics després de la MC, de manera que el seu dèficit de memòria 24-h reportat després de la 10-ronda MC [3] , també pot albergar un dèficit PSIM. A més, seria interessant investigar si el PSIM està afectat o és paral·lel a la memòria làbil compromesa en mutants com l'amnèsic [15,16]. Els components moleculars comuns del PSIM i d'altres tipus de memòria labil suggeririen mecanismes moleculars superposats almenys parcialment, però potser prou diferents per diferenciar els dos processos, una hipòtesi que s'està investigant.

4. Materials i Mètodes

4.1. Cultiu i soques de Drosophila

Les soques de tipus salvatge Cantonized w 1118 i Canton S es van cultivar en aliments de farina de blat i sucre tal com es va descriure anteriorment [4] i es van criar en un cicle de 12 hores nit / fosc, a 25 ◦ C i un 50% d'humitat.

4.2. Experiments de comportament

Les mosques de 2-4-dies es van utilitzar en tots els experiments, que es van realitzar a 25 ◦ C i 55-65% d'humitat sota una llum vermella tènue. El condicionament olfactiu aversiu va utilitzar cops elèctrics de 90 volts com a estímuls no condicionats (EUA), combinats amb un dels odorants aversius 5% benzaldehid (BNZ) o 50% octanol (OCT) diluït en miristat d'isopropil com a estímuls condicionats (CS). Un cicle d'entrenament va consistir en 12 aparellaments CS/US d'1,25 s amb un interval interestímul 4-s, seguit de 30 s de repòs abans de presentar una altra olor en absència de xoc. Ambdues olors es van combinar amb el xoc, mentre que l'altra va servir de control. El condicionament massiu (MC) va implicar cinc cicles d'entrenament consecutius amb 30 s entre cicles. L'entrenament espaiat era idèntic, excepte que l'interval entre cicles era de 15 minuts. El tractament de xoc fred es va administrar tal com es va descriure anteriorment [4] a 1 min, 2 o 23 h després de la ronda d'entrenament final, tal com s'indica a cada experiment. Les proves de memòria van implicar la presentació simultània d'ambdues olors durant 90 s com es descriu [4]. Per calcular ∆, la diferència entre els records làbils i consolidats, es van entrenar simultàniament dos grups d'animals amb 1 ronda d'entrenament i la meitat van ser sotmeses a un xoc fred mentre que els altres no. ∆ es va calcular com la diferència de rendiment entre els animals no tractats i els amb xoc fred entrenats simultàniament. Es va utilitzar un mètode similar per calcular el ∆ per als animals entrenats amb 5 rondes MC.

4.3. Anàlisi de dades

L'anàlisi de dades en brut es va realitzar amb el programari JMP7 (SAS Institute Inc., Cary, NC, EUA). Les comparacions estadístiques es van realitzar tal com es detalla a la llegenda de la figura. La comparació entre dos grups es va dur a terme amb ANOVA i comparacions posteriors planificades per LSM o, en casos de variacions diferents entre grups, prova t de Welch paramètrica no aparellada quan les variacions de les mesures eren desiguals. Els detalls estadístics es presenten a la taula 1. Els gràfics es van crear amb el programari GraphPad Prism 8.0.1 i mostren mitjans ± SEM.

Aportacions de l'autor

Conceptualització, AB i EMCS; metodologia: AB i EMCS; anàlisi formal: AB; redacció—preparació de l'esborrany original, AB; redacció—revisió i edició: EMCS; supervisió: EMCS Tots els autors han llegit i acceptat la versió publicada del manuscrit.
Finançament:

Aquesta recerca va comptar amb el suport d'una beca de la Fondation Santé a EMCS.

Declaració de la Junta de Revisió Institucional:

No aplicable.

Declaració de consentiment informat:

No aplicable.

Declaració de disponibilitat de dades:

Totes les dades rellevants es presenten en aquest manuscrit.

Agraïments:

Els autors volen donar les gràcies a M. Loizou per l'ajuda tècnica, Maroulakou pel consell i la Fondation Santé pel suport.

Conflictes d'interès:

Els autors declaren no conflicte d'interessos.

Referències

1. Alberini, C.; Milekic, M.; Tronel, S. Mecanismes d'estabilització i desestabilització de la memòria. Cel·lular Mol. Ciència de la vida. 2006, 63, 999–1008. [CrossRef] [PubMed]

2. DeZazzo, J.; Tully, T. Dissecció de la formació de la memòria: de la farmacologia conductual a la genètica molecular. Tendències Neurosci. 1995, 18, 212–218. [Ref creuat]

3. Tully, T.; Preat, T.; Boynton, SC; Del Vecchio, M. Genetic dissection of consolidated memory in Drosophila. Cell 1994, 79, 35–47. [Ref creuat]

4. Kotoula, V.; Moressis, A.; Semelidou, O.; Skoulakis, la senyalització mediada per EMC Drk a la Rho cinasa és necessària per a la memòria resistent a l'anestèsia a Drosophila. Proc. Natl. Acad. Ciència. EUA 2017, 114, 10984–10989. [CrossRef] [PubMed]

5. Bouzaiane, E.; Trannoy, S.; Scheunemann, L.; Placais, PY; Preat, T. Dos circuits de sortida del cos de bolets independents recuperen els sis components discrets de la memòria aversiva de Drosophila. Cell Rep. 2015, 11, 1280–1292. [CrossRef] [PubMed]

6. Margulies, C.; Tully, T.; Dubnau, J. Deconstructing Memory in Drosophila. Curr. Biol. 2005, 15, R700–R713. [CrossRef] [PubMed]

7. Lee, PT; Lin, HW; Chang, YH; Fu, TF; Dubnau, J.; Hirsh, J.; Chiang, A. SSerotonina-circuit corporal de bolets que modula la formació de memòria resistent a l'anestèsia a Drosophila. Proc. Natl. Acad. Ciència. EUA 2011, 108, 13794–13799. [CrossRef] [PubMed]

8. Noyes, N.; Walkinshaw, E.; Davis, R. Ras actua com un interruptor molecular entre dues formes de memòria consolidada a Drosophila. Proc. Natl. Acad. Ciència. EUA 2020, 117, 2133–2139. [CrossRef] [PubMed]

9. Tully, T.; Quinn, W. Condicionament i retenció clàssics en Drosophila melanogaster normal i mutant. J. Comp. Physiol. 1985, 157, 263–277. [CrossRef] [PubMed]

10. Knapek, S.; Sigrist, S.; Tanimoto, H. Bruchpilot, una proteïna de zona activa sinàptica per a la memòria resistent a l'anestèsia. J. Neurosci. 2011, 31, 3453–3458. [CrossRef] [PubMed]

11. Quinn, WG; Dudai, Y. Fases de memòria a Drosophila. Natura 1976, 262, 576–577. [CrossRef] [PubMed]

12. Folkers, E.; Waddell, S.; Quinn, WG El gen del rave Drosophila codifica una proteïna necessària per a la memòria resistent a l'anestèsia. Proc. Natl. Acad. Ciència. EUA 2006, 103, 17496–17500. [CrossRef] [PubMed]

13. Drago, I.; Davis, RL La inhibició de l'Uniporter de calci mitocondrial durant el desenvolupament deteriora la memòria en drosophila adulta. Cell Rep. 2016, 16, 2763–2776. [CrossRef] [PubMed]

14. Folkers, E.; Desguàs, P.; Quinn, WG Rave, un mutant de Drosophila amb deficiència de memòria consolidada. Proc. Natl. Acad. Ciència. EUA 1993, 90, 8123–8127. [CrossRef] [PubMed]

15. Turrel, O.; Goguel, V.; Preat, T. Amnesiac es requereix al cos del bolet adult per a la formació de la memòria. J. Neurosci. 2018, 38, 9202–9214. [CrossRef] [PubMed]

16. Waddell, S.; Armstrong, JD; Kitamoto, T.; Kaiser, K.; Quinn, WG El producte del gen amnèsic s'expressa en dues neurones del cervell de Drosophila que són crítiques per a la memòria. Cel·la 2000, 103, 805–813. [Ref creuat]

For more information:1950477648nn@gmail.com