Hringrásarkerfi sem tengir fortíð og framtíð nám í gegnum breytingar á skynjun 2. hluti

Að skýra stjórnrásina sem knýr breytinguna á skynjun

Næst, til að einkenna hringrásarkerfin sem miðla þessari breytingu á skynjun sem orsakast af lærdómi, mældum við virkni í tveimur innri frumum af hærri röð, heila kvið 1a (CV1a) og mynstur-snúin taugafrumu (PRN). Þessar frumur eru skipunarlíkar taugafrumur í inntöku- og inntökurásum, í sömu röð, og, þegar þær eru virkar, duga þær til að knýja viðkomandi hreyfikerfi (16, 31). Innanfrumuupptökur sýndu að CV1a virkni var marktækt uppstýrt 4 klukkustundum eftir sterka þjálfun samanborið við barnaleg dýr, en PRN virkni var marktækt niðurstýrð (mynd 3, A til E).

Skynjunarbreyting er breyting á hugsunarhætti og aðlögun hugarfars. Það felur í sér vitund um umhverfið í kring, meðvitund um sjálfsmynd, skilning á persónulegri reynslu og leit að markmiðum og væntingum. Skynjunarbreytingar geta hvatt fólk til að taka jákvæðari nálgun á lífið og takast betur á við áskoranir. Og þetta jákvæða viðhorf og hugarfar getur bætt minni fólks.

Í fyrsta lagi gerir breyting á skynjun fólki kleift að einbeita sér meira að því jákvæða í lífi sínu. Eins og „Leita að bjartsýnum andlitum“ segir, þá eru oft margir jákvæðir þættir í lífinu, en okkur tekst oft ekki að uppgötva þá. Og með breytingum á skynjun getum við verið betur meðvituð um þessa jákvæðu þætti og veitt þeim næga athygli og mikilvægi. Þessir bjartsýnu þættir geta ekki aðeins safnað hamingju okkar heldur einnig stuðlað að því að við náum betri tökum á upplýsingum í lífinu og þar með bætt minni.

Í öðru lagi getur breyting á skynjun einnig hjálpað fólki að skilja sjálft sig betur, þar með talið styrkleika, veikleika, gildismat o.s.frv. Þessi dýpkun sjálfsvitundar gerir fólki kleift að stjórna tilfinningum sínum og streitu betur og verða áhugasamari til að elta markmið sín og langanir. Svona metnaður og hvatning getur örvað heila fólks til að vera skapandi og hugsandi og bætt minni þess enn frekar.

Að lokum geta skynjunarbreytingar einnig leitt til þess að fólk veiti eigin reynslu og vexti meiri athygli. Hvort sem það er velgengni eða áföll, þá er sérhver reynsla dýrmætur eign. Með breytingum á skynjun getum við betur endurspeglað og dregið saman, ekki aðeins betur uppgötvað vaxtarpunkta okkar og galla, heldur einnig betur tileinkað okkur og munað reynslu og lærdóm.

Í stuttu máli getur breyting á skynjun, þó hún sé einfaldlega andleg aðlögun, haft mjög jákvæð áhrif á líf okkar og nám. Með jákvæðu og sólríku viðhorfi getum við betur tekist á við áskoranir, stundað vöxt og náð betri tökum á upplýsingum og lagt efni á minnið. Leyfðu okkur að fjárfesta virkan í umbreytingu skynjunar og bæta stöðugt vöxt okkar og gæði. Það má sjá að við þurfum að bæta minni okkar. Cistanche deserticola getur bætt minni verulega, því Cistanche deserticola getur einnig stjórnað jafnvægi taugaboðefna, svo sem aukið magn asetýlkólíns og vaxtarþátta. Þessi efni eru mjög mikilvæg fyrir minni og nám. Að auki getur kjöt einnig bætt blóðflæði og stuðlað að súrefnisgjöf, sem getur tryggt að heilinn fái nægilega næringarefni og orku og þannig bætt heilaþrótt og úthald.

Smelltu vita leiðir til að bæta heilastarfsemi

Við rökstuddum að þetta námsdrifna andstæða virknisamband gæti verið útskýrt með sameiginlegu hringrásarmyndefni, þ.e. hömlun á milli samkeppnisrása (32). Í þessari atburðarás myndi uppstýring á virkni í einu neti þjóna til að knýja fram bælingu í hinu andstæða. Þessu til stuðnings fær CV1a mikið hamlandi inntak í gegnum framdráttarfasann á bæði sjálfsprottnum og PRN-drifnum eyðslulotum (mynd 3F). Þessar hindrandi aðföng komu ekki beint frá PRN, sem bendir til þess að niðurstreymis taugafrumur hafi verið ráðnar.

Fig. 2. Previous learning alters the perception of future training by shifting the feeding network state. (A) Example frames showing mouth movements during ingestion or egestion. Frames are color-matched to (B) (red: ingestion, blue: egestion). White dots indicate the distal tip of the radula tracked during bite classification. Scale bar, 0.5 mm. (B) Heat plots of radula movements during the first 15 bites in response to the CS + US during weak training in animals receiving weak training only versus animals receiving vital training 4 hours earlier. Red-white-blue lookup table represents radula movements. Positive (blue) is egestion; negative (red) is ingestion. (C) Statistical summary of (B) shows a significant change in the mean difference in radula movements between conditions (two-tailed t-test, P < 0.01, t = 3.1). (D) The plot of the fraction of ingestion/egestion bites produced during weak training shows a significant difference between conditions(Fisher's exact test, P < 0.01). (E) The plot of fraction of animals performing no egestion bites versus >{{0}} neyslubit sýnir marktækan mun á milli aðstæðna (nákvæmt próf Fisher, P < 0,001). (F) B11 og N2v virkni í in vitro efnablöndu við inntöku og inntökulotu. B11 er aðallega virkt í samdráttarfasa við inntöku og framdráttarfasa við inntöku.

N2v activity does not change during ingestion and egestion cycles. B11 is therefore a readout of ingestion versus egestion. Gray lines represent the retraction phase onset. (G) Heat plots of B11 activity during fictive feeding cycles. Lookup table colors are normalized B11 spike differences. Positive (blue) is egestion; negative (red) is ingestion. (H) Statistical summary of (G) shows a significant change in the 11 spike difference between conditions (Mann-Whitney test, P < 0.01, U = 70). (I) The plotof fraction of ingestion/egestion cycles shows a significant difference between conditions (Fisher's exact test, P < 0.001). (J) The plot of the fraction of preparations producing no egestion cycles versus >{{0}} eyðslulotur sýna marktækan mun á milli aðstæðna (nákvæmt próf Fisher, P < 0,001). h, klukkustundir.

Næst, til að bera kennsl á uppruna þessara inntaks, gerðum við umfangsmikla leit að taugafrumugerð sem myndi uppfylla eftirfarandi skilyrði: (i) Hún ætti að hamla CV1a þegar hún er virk, (ii) hún ætti að vera virk í framdráttarfasa flogins. lotur, og (iii) það ætti að örva af PRN virkni. Með því að nota flúrljómunarmerkingaraðferð til að sýna taugafrumur sem stinga út frá munnhnoðhnoðunum þar sem flest fóðrunarrásirnar eru til húsa (33), auðkenndum við eina frambjóðanda taugafrumutegund, mynsturrofa 1 (PS1) (mynd 4A), sem uppfyllti öll þrjú skilyrðin. . Í fyrsta lagi hamlaði gerviörvun PS1 monosynaptically ípsilateral CV1a (mynd 4, B og C). Í öðru lagi var þessi taugafruma mjög virk á framdráttarfasa bæði PRN-drifna og örvunardrifna eyðsluhringanna (mynd 4D og fFig.S9A) þegar CV1a var hindrað. Í þriðja lagi, PRN virkni spennt PS1 monosynaptically, fram sem 1:1 örvandi postsynaptic möguleika (EPSPs) (mynd. 4, E og F). Til að ganga úr skugga um hvort PS1 væri eini uppspretta hömlunar á CV1a meðan á fæðuhegðun stóð, stjórnuðum við virkni þess á tilbúnar hátt í PRN-drifnum lotum. Þegar ofskautað var, var nú marktæk aukning á CV1a virkni (mynd 4, G og H) án vísbendinga um fasískt hamlandi taugamótainntak sem það fær venjulega. Þar að auki var PS1 ofskautun einnig nægjanleg til að auka CV1a virkni meðan á skynjunardrifnum eyðslulotum stóð (mynd S9B). Þannig virkar þessi mikilvæga hamlandi taugafrumugerð sem rofi við val á aðgerðum, sem kemur í veg fyrir truflandi virkjun inntökustjórnstöðva við inntöku.

Þar sem CV1a hefur ekki monosynaptic tengingu við PRN, hvernig tryggir það bælingu á meltingarvegi þegar það er virkt? Við gátum svarað þessari spurningu með því að bera kennsl á seinni þáttinn í stjórnrásinni: týpa í munnfrumum, PS2, sem var sterklega raftengd við PRN og nægði til að knýja öfluga eyðslulotu (mynd S9, C og D). Það fær sterka auðvelda hömlun frá CV1a og leiðir þannig til bælingar á neyslu þegar inntökulotur myndast (mynd S9, E og F). Þar að auki, gervi virkjun PS2 olli fjölsynaptic hamlandi inntak á CV1a, sem stafar af monosynaptic örvandi tengingu þess á PS1 (mynd S9, G og H). Saman sýna þessar niðurstöður fram á að gagnkvæm hömlun er notuð til að koma í veg fyrir virkjun samkeppnisrása og að þetta hringrásarmótíf veitir stjórnunarpunkt sem mýkt gæti virkað á (fFigS9I). Því næst könnuðum við hugsanlegt hlutverk bælingar á egestion hringrásinni í að hlutdræga skynjun námsatburða.

Meðhöndlun skynjunarstýringarrásar gerir nýtt nám kleift in vivo

Í ljósi þess að það styður tjáningu á eyðsluhegðun, rökstuddum við að minnkun PRN → PS1 virkni gæti verið nægjanleg til að breyta skynjun dýra á veikri þjálfun og þannig auka minnisöflun. Til að kanna þetta þróuðum við lyfjafræðilega stefnu sem gerði okkur kleift að stjórna PRN framleiðsluferlinu. Við höfum áður sýnt fram á að þessi taugafruma er dópamínvirk og að D2 viðtakablokkinn, súlpíríð, er mjög áhrifaríkur til að hindra verkun þess á fylgihreyfingar (16). Hér staðfestum við að PRN → PS1 tengingin er einnig súlfíríð næm (mynd 5, A og B), sem veldur verulegri minnkun á amplitude PRN → PS1 EPSP. Næst prófuðum við hvort að hindra þessa tengingu gæti líkt eftir aukningu á CV1a virkni sem sést 4 klukkustundum eftir sterka þjálfun. Við komumst að því að súpíríð olli mikilli aukningu á virkni CV1a hringrásar samanborið við formeðferð (mynd 5, C og D), í samræmi við fyrri vinnu okkar sem sýnir að súlpíríð notkun skekkir virkni í átt að inntökutilvikum (16). Þannig getur súlpíríð breytt netkerfisástandinu verulega og komið í stað áhrifa sterkrar þjálfunar. Sem slíkur gefur þessi umboðsmaður tækifæri til að prófa in vivo hvort þessi leið liggur til grundvallar breyttri skynjun dýrsins á veiku þjálfuninni. Dýrum var sprautað með annað hvort súlpíríði eða venjulegu saltvatni og gengust undir veika þjálfunaraðferðina með fæðusvörun mæld eins og á mynd 2 (A og B). Við komumst að því að dýr sem sprautað var með súlfíríði sýndu marktækt fleiri inntökutilvik sem svar við veiku þjálfuninni en dýr sem sprautað var með saltvatni (mynd 5, E til G), og marktækt fleiri dýr sem sprautað var með súpíríði sýndu alls engin neyslusvörun (mynd 5H). Þar að auki var marktæk minnkun á breytingalíkum milli ríkja eftir súlfíríðsprautun (mynd S10, A til D). Þess vegna breytir bæði mikil þjálfun og súlfíríð inndæling netkerfisins in vitro og koma á stöðugleika skynjunar á veikri þjálfun in vivo.
Næst prófuðum við hvort breytingin á skynjun sem súpíríð framkallaði væri nægjanleg til að fá LTM eftir slaka þjálfun, eins og við höfum sýnt þegar um sterka þjálfun var að ræða. Dýrum var sprautað með súpíríði eða saltvatni og síðan gengust undir veika þjálfun með LTM prófuð einum degi síðar. Í samræmi við áhrif sterkrar þjálfunar, komumst við að því að dýr sem sprautað var með súpíríði fyrir veikburða þjálfun höfðu marktækt meiri svörun við GNL samanborið við barnaleg eða saltvatnssprautuð þjálfuð dýr (mynd 5I). Ennfremur jók súlfíríð inndæling án veikrar þjálfunar ekki fæðusvörun við GNL þegar hún var prófuð 1 degi síðar (mynd 5I). Þess vegna veldur lyfjafræðilega meðhöndlun netkerfisins breytingu á skynjun á veiku þjálfuninni sem nægir dýrinu til að öðlast og treysta minni að fullu.

Því næst skoðuðum við hvort auðkennd breyting af völdum náms á netkerfi eftir lífsnauðsynlega þjálfun hafi átt þátt í tjáningu hins upprunalega sterka minnis eða hvort þetta væri samhliða ferli sem þjónaði þeim tilgangi að auka námsviðburði í framtíðinni. Til að prófa þetta sprautuðum við dýrum með súlfíríði eða saltvatni og skráðum svörun þeirra við sterkri þjálfun CS (AA) en án fyrri mikilvægrar þjálfunar. Við gerðum þá tilgátu að ef námsframkallaða breytingin á netkerfisástandinu væri fólgin í tjáningu upprunalega minnisins, þá myndi fóðrunarhegðun sem svar við CS (AA) sem notuð var fyrir mikla þjálfun aukast með því að framkalla tilbúnar sömu breytingu á netinu ástand með súlfíríði, en án fyrri mikilvægrar þjálfunar. Hins vegar komumst við að því að súpíríð inndæling olli ekki aukningu á svörun við AA samanborið við frumleg dýr eða saltvatnssprautuð dýr (mynd 5J). Þess vegna, þó að lífsnauðsynleg þjálfun valdi breytingu á netkerfisástandinu, þá tekur þessi námsframkallaða breyting ekki virkan þátt í tjáningu hins sterka minnis sjálfs, sem bendir til þess að mismunandi aðferðir séu við sögu. Saman sýna þessar niðurstöður fram á að sterkt nám veldur samhliða breytingum á taugavirkni: ein til að tjá minnið sjálft og ein til að breyta skynjun á matarlyst í framtíðinni.

Minnistengdar breytingar á skynjun alhæfa yfir í aðra þjálfunarhugmynd

Hvaða hlutverki þjónar vélbúnaðurinn sem hér er tilgreindur? Hæfni til að tengja saman sterka og veika námsviðburði sem eru nátengdir tímabundið bendir til þess að Lymnaea gæti notað þessa hæfileika til að bera kennsl á „lærdómsríkt“ tímabil, til dæmis, samhæft við komu dýrsins í ríkulegt umhverfi. Ef svo er, þá myndum við búast við að nám ætti að alhæfa frekar en að vera háð sömu Bandaríkjunum fyrir bæði sterka og veika þjálfun. Til að prófa þessa mikilvægu hugmynd, gerðum við tilraunir þar sem við settum súkrósa US sem notuð var í veika þjálfunaraðferðinni út fyrir L-serín (mynd 6A), þekkt val á matarlyst í Lymnaea (29). Þannig eru bæði CS og Bandaríkin aðgreind á milli tveggja mismunandi þjálfunarfyrirmynda. Við komumst að því að þó að GNL + L-serín pörunin ein og sér hafi ekki skilað skilyrtri svörun, sást öflug 1-dagsminni tjáning á GNL ef sterk þjálfun var á undan henni (mynd 6B). Þannig er minnistjáning ekki bundin við eitt Bandaríkin en getur þess í stað gert kleift að mynda mismunandi tengsl, sem bendir til þess að það væri mjög viðeigandi til að gera almenna lækkun á þröskuldinum til að mynda nýjar minningar.

UMRÆÐA

Hæfni til að læra ný sambönd er mikilvæg til að lifa af í ófyrirsjáanlegu umhverfi. Í ljósi þess að minnisöflun og samþjöppun eru orkulega dýr ferli (1, 2, 34), þá eru helstu hugsanlegir kostir við að nota aðferðir sem hjálpa til við að leiðbeina ákvörðunum um hvað og hvenær á að læra. Hér greinum við einfalt kerfi í Lymnaea þar sem fyrri atburðir eru notaðir til að halla á skynjun. Sérstaklega sýnum við einnig fram á að þetta kerfi getur leiðbeint framtíðarnámi - auðveldað minnisöflun fyrir tengsl sem áður hefðu verið hunsuð - og við skýrum taugarásirnar sem bera ábyrgð á. Við leggjum til að þetta sé til þess að gera dýr viðvart um að beina fjármagni á skilvirkan hátt í nýtt nám þar sem nýleg reynsla bendir til þess að það gæti verið sérstakur kostur við að mynda jákvæð tengsl.

Lykilatriði í aðferðinni sem við útskýrum er að sterkt nám kemur af stað samhliða ferlum í heilanum: eitt til að tjá upprunalega minnið og annað til að breyta skynjun á framtíðarnámsatburðum og auðvelda öflun nýs minnis. Þetta virðist vera óháð þar sem breyting á taugakerfisástandi mæld eftir sterka þjálfun nægir ekki til að tjá upprunalega minni, eins og sést af fjarveru falsksminni þegar netástandinu er breytt lyfjafræðilega. Svipaðar samhliða leiðir hafa verið greindar í skilyrðingartilraunum á músum. Til dæmis, í lyktarskynjunarverkefni, breytti víðtæk þjálfun spennu pýramída taugafrumna í pýramída heilaberki samhliða aukinni getu til að læra ný verkefni (reglunám), en þetta var ekki í samræmi við tjáningu upprunalega minnisins (35 , 36). Sem slíkar, þó að þessar námsframkallaðar breytingar séu ekki hluti af minni-tjáandi „engram“, þjóna þær engu að síður mikilvægum aðlögunaraðgerðum hjá dýrum, sem gerir þeim kleift að nota fyrri reynslu sína til að leiðbeina framtíðarhegðun sinni - ferli sem er að öllum líkindum jafn mikilvægt og muna. af minninu sjálfu.

Vélbúnaðurinn sem við höfum greint sýnir helstu tímasetningareiginleika. Það leyfir aukna námsgetu frá 30 mínútum og upp í 4 klukkustundir eftir sterka þjálfun, sem bendir til þess að auðveldara sé að safna nýju minni á mikilvægum tímaglugga. Upplýst af fyrri vinnu okkar, er þessi tímarammi í takt við tilkomu millitímaminni fyrir sterka þjálfun og varir þar til LTM kemur fram (17). Tjáning þessa minnis á þessum tímaramma er háð próteinmyndun, á meðan minnissporið sem skráð er á styttri, 10-mín tímapunkti er ekki (17). Þetta bendir eindregið til þess að breytingin á netástandi sem greint er frá í þessari rannsókn okkar sé einnig háð próteinmyndun, sem útskýrir fjarveru áhrifa 10 mín eftir sterka þjálfun. Ennfremur er aukinni námsgetu ekki viðhaldið á lengri tímapunktum: Veik myndun námsminni er engin frá ~6 klukkustundum og áfram, þó að upprunalega sterka minnið sé enn til staðar og hægt að tjá sig. Þess vegna er námsframkallaða breytingin á netástandi framkölluð tímabundið og endist ekki sameindakerfin sem vitað er að eru nauðsynleg til að treysta upprunalega minni á fyrstu 6 klukkustundunum eftir sterka þjálfun (37). Við gerum þá tilgátu að varanleg breyting á skynjun vegna fyrri lærdóms gæti verið skaðleg fyrir dýrið, sem leiðir til orkulega dýrra og hugsanlega vanhæfra minninga. Það er líka krafa um stranga tímabundna röð af sterkum fylgt eftir með veikum þjálfun. Þetta er frábrugðið ferli sem áður hefur verið skilgreint, atferlismerking (38, 39), sem auðveldar samspil og endurbætur á minningum sem byggjast á synaptic merkjum og fanga (40, 41). Meðan á atferlismerkingu stendur er merki sem sett er af stað vegna veikra námsatburða markvisst og eflt með sterkum námsviðburði óháð tímaröð námsatburðanna tveggja (42, 43).

Þessi lykileinkenni atferlismerkingar leiðir til breytinga á minni atburðarins, ekki námsatburðarins sjálfs. Aftur á móti leiðir sú breyting á skynjun sem við þekkjum af lærdómi dýrið til að ákveða hvaða framtíðarviðburði á að fræðast um, frekar en hvaða nýlega fengnar minningar eigi að treysta frekar. Sem slík, þó að aðferðirnar tvær hafi nokkrar hliðstæður og báðar þjóna þeim tilgangi að fjölga samþættum langtímaminningum, virka þau við mismunandi aðstæður og nota mismunandi hringrásarkerfi. Við sýnum einnig fram á að breytingin á skynjun sem orsakast af lærdómi alhæfur yfir í aðrar tegundir af lystarnámi þar sem önnur tegund þjálfunar með veikburða lyst gæti einnig verið efld með sterku námi í fyrra. Svipuð almenn aukning á námsgetu hefur fundist hjá músum, þar sem talið er að nám sem er háð lyktarskyni á hippocampus breyti neti hippocampus í „námsham“ og eykur aðrar tegundir af hippocampusháðri menntun, svo sem rýmisnám (44 ). Tímagangurinn og ósértæka eðli gangverksins sem greint er frá í Lymnaea gæti orðið til þess að gera dýrinu viðvart um „lærdómsríkt“ tímabil sem gerir kleift að gera jákvæð tengsl við vísbendingar sem ef þær kæmu fram í einangrun yrðu líklega hunsaðar.

Hvaða vélbúnaður auðveldar slaka þjálfun eftir sterka þjálfun? Við tökum eftir því að barnaleg dýr sem verða fyrir veikburða þjálfun „flip-flop“ eða umskipti, á milli inntöku og neysluhegðunar, sem bendir til þess að dýrið hafi óstöðuga skynjun á CS + US áreiti meðan á þjálfuninni stendur, sem táknar tímabil tvíræðni ( 45). Sérstaklega komumst við einnig að því að sterk þjálfun hallar á og kemur stöðugleika á skynjun dýrsins á veiku þjálfuninni til að stuðla að inntökuhegðun. Við leggjum til að tvístöðug skynjun meðan á veikburða þjálfun stendur sé framkominn eiginleiki hlutfallslegrar virkni inntöku- og neyslurásanna þar sem sama skiptingin heldur áfram in vitro án ytri örvunar. Með því að einkenna tenginguna á milli hringrásanna tveggja, sýnum við að samkeppnissamskipti eru vegna gagnkvæmrar hömlunarrásar mótífs (32, 46), sem bendir til þess að val á aðgerðum sé líklega framkallað af sigurvegara líkani. Feedforward hömlun frá neyslurásinni kemur í veg fyrir samvirkni neyslurásarinnar (PRN + PS2 → PS1 → CV1a), en inntökurásin hindrar beint hluta raftengdu neyslurásarinnar (CV1a → PS2) (mynd 6C og mynd S9I).

Þar sem báðar hringrásirnar eru inntaugaðar af sama kjarnafóðrun miðlægum mynsturrafalli (16, 31), leggjum við til að hringrásartjáning sé ráðist af fyrstu hringrásinni til að ná nægilegum topphraðaþröskuldi til að hindra hina. Eftir sterka þjálfun verður breyting á hlutfallslegri virkni hringrásanna tveggja og sem slík er tjáning inntökulota ríkjandi (mynd 6C). Svipað hringrásarmótíf sést við hræðsluskilyrði í músum, þar sem ein af tveimur ósamrýmanlegri hegðun getur myndast: flótta eða frjósa. Nám breytir jafnvægi tveggja gagnkvæmt hamlandi flokka taugafrumna í miðlægum amygdala, sem hallar tjáningu í átt að einni eða annarri hegðun (47). Í Lymnaea er breytingin á virkni sem orsakast af lærdómi hins vegar ekki notuð til að tjá minnið heldur frekar til að auðvelda nýtt nám (mynd 6C). Við sýnum að lyfjafræðilega stöðugleiki á inntökurásinni með því að hindra framsendingarhömlunina frá neyslurásinni nægir til að breyta skynjun dýrsins á CS + US meðan á veikri þjálfun in vivo stendur. Ennfremur sýnum við að þetta getur komið í stað öflunar á sterku minni, breytt netástandinu til að gera ný jákvæð tengsl kleift, sem bendir til þess að auðvelda megi minnismyndun með því að draga úr tvíræðni meðan á námstilvik stendur. Fyrri rannsóknir á mönnum hafa sýnt að fyrri nám getur breytt athyglisstýringu, sem stillir skynjunarnæmni (3-5), og athygli hefur einnig verið sýnt fram á að hefur hlutverk í skynjun fjölstöðugleika (45, 48).

Þrátt fyrir að aðeins skynjunarútlestur dýrsins hafi verið mældur í þessari rannsókn, er mögulegt að vélbúnaðurinn sem greindur er hér felur einnig í sér athyglisbreytingu sem gæti breytt skynjun á veiku þjálfuninni. Sú staðreynd að breyting á netkerfi er til staðar áður en þú verður fyrir veiku þjálfuninni gæti bent til þess að það sé fyrirsjáanlegt athygliskerfi sem aftur á móti stillir skynjunina á framtíðarnámsatburðum. Hins vegar, ef um slíka athyglisbreytingu er að ræða, er það aðeins fær um að móta skynjun og þar með aukið nýja minnismyndun frá ~30 mínútum eftir sterka þjálfun.

Hvers vegna auðveldar stöðugleiki netsins í átt að inntökuatburðum veika þjálfun? Ein einföld skýring er sú að við inntöku dregur dýrið CS og US virkan inn í munnholið og síðan vélinda, sem gerir kleift að gleypa hvert þeirra. Þetta er andstætt sýkingu þar sem innihaldi er eytt á skilvirkan hátt úr munnholinu. Fyrri vinnu hefur sýnt að árangursrík in vitro skilyrðing er háð því að Bandaríkin nái í vélinda (17) og virkja vélindataugafrumur (49), sem styrkja CS með D1 viðtakavirkjun í fylgitaugafrumum (50-52). Þess vegna mun það að hlynna að inntökulotum auka við að Bandaríkin ná til og virkja þessar taugafrumur og styrkja þannig CS + US.

Hér höfum við afhjúpað fram til þessa ótilkynnts kerfis þar sem breytingar á skynjun geta tengt saman fyrra og nýtt nám við sérstakar aðstæður og tímaramma. Við leggjum til að þetta geti þjónað sem almennt ástandsstillingarkerfi, sem gerir dýri kleift að mynda tengsl milli nýrra samsetninga áreita, sem, einangrað, væri ófullnægjandi til að framkalla minni. Vegna þess að tengsl milli náms og skynjunarbreytinga eru vel staðfest hjá æðri dýrum, þar á meðal mönnum, mælum við með að náms → skynjun → námsleið geti verið almennt varðveittur eiginleiki sem á skilið frekari athygli í námsfræðum. Í ljósi þess að myndun LTM tengist auknum orkukostnaði - sérstaklega þátttöku og nýliðun sameindavéla til að styrkja minni - hefur vélbúnaður sem stýrir námi hugsanlega mikilvægt gildi fyrir lifun. Þegar um er að ræða fæðudýr eins og Lymnaea, sem starfar á þröngum orkukostnaði (53), er mjög gagnlegt að læra mismunandi tengsl, sem gerir þeim viðvart um hugsanlega fæðugjafa eða hugsanlegar hættur í umhverfi sínu, en þetta þarf að jafna saman við orkuna. kostnaður við að treysta þessar minningar. Þetta fyrirkomulag gerir þeim þannig kleift að stilla framtíðarnám sitt að fyrri námsárangri með því að lækka í raun þröskuldinn sem þarf til að læra ný tengsl.

EFNI OG AÐFERÐIR

Viðhald dýra

Dýrin voru geymd í hópum í stórum geymslutönkum sem innihéldu Cu2+-frítt vatn við 20 gráður á 12-klukkutíma ljós/12-klukkutíma dimmt. Dýrunum var gefið salat þrisvar í viku og grænmetisfóður (Tetra-Phyll; TETRA Werke, Melle, Þýskalandi) tvisvar í viku. Dýr voru flutt í smærri geymslutanka og sleppt mat í 2 daga fyrir tilraunir. Í allar tilraunirnar voru notaðir fullorðnir (3 til 4 mánaða) sniglar (Lymnaea stagnalis). Lymnaea er lægri hryggleysingja (linddýr) lífvera sem fellur ekki undir The Animals (Scientific Procedures) Act 1986 (Bretland). Þess vegna þurfti ekki siðferðislegt samþykki eða leiðbeiningar fyrir þessar tilraunir.

Einra prufa matarlyst þjálfun og prófunaraðferðir

Sterk matarlyst í einni tilraun var framkvæmd með því að para AA (0.004%) sem CS við súkrósa ({{10}}.33% ) sem Bandaríkin með því að nota áður vel lýst aðferð (23, 24). Veik einprófa matarlyst var framkvæmd með því að para GNL (0.004%) sem CS við súkrósa (0,11%) eða L-serín (0,11%) sem US. Í mótvægisstýringartilraun var sterk skilyrðing gerð með því að para GNL sem CS við súkrósa (0,33%) sem US og veik skilyrðing var gerð með því að para AA sem CS við súkrósa (0,11%) sem US. Í stuttu máli, dýrin voru sett hvert fyrir sig í Petri diska sem innihéldu 90 ml af Cu2+-fríu vatni í 10 mínútur til að aðlagast nýju umhverfi áður en þjálfunarferlið hófst. Fimm millilítrum af CS var bætt við vatnið og 30 sekúndum síðar var 5 ml af US borið á. Dýr voru skilin eftir í lausninni sem innihélt CS og US í 2 mínútur, síðan skoluð í Cu2+-fríu vatni og sett aftur í heimatankana. Til að prófa fyrir CS svörun 1 degi eftir aðlögun, voru dýr úr þjálfuðum og barnalegum hópum flutt úr heimatönkum sínum í petrífat fylltan með 90 ml af Cu2+-fríu vatni og látin aðlagast í 10 mínútur.

Fimm millilítrum af vatni var síðan bætt í réttinn og fjöldi fæðusvöruna (bita) á næstu 2 mínútum talinn. Næst var 5 ml af CS bætt við fatið og fjöldi fæðusvörunar talinn á næstu 2 mínútum. CS svörin voru síðan metin með því að nota "difference score" (∆ bit tala). Þetta var fengið með því að draga fjölda fóðrunarlota sem sáust á 2 mínútum eftir vatnsgjöf frá fjölda fóðrunarlota á 2 mínútum eftir CS notkun. Í tilraunum með tvöfalda skilyrðingu fengu dýr bæði sterka og veika matarlyst aðskilin með tímabilum eins og lýst er í niðurstöðunum. Til að prófa hvort forútsetning fyrir Bandaríkjunum sem notuð var við mikla þjálfun (0.33% súkrósa) jók veikburða þjálfunarnám, framkvæmdum við ákafa þjálfunina eins og lýst er hér að ofan en án þess að CS (AA) sé framsett. Dýr fengu síðan veika þjálfun GNL og súkrósa (0.11%) 4 klukkustundum síðar og voru prófuð með tilliti til svörunar við GNL 1 degi síðar.

Mæling á skynjun við slaka þjálfun

Áhrif fyrri lærdóms á skynjun dýrsins á veikri þjálfun voru prófuð með því að framkvæma lífsnauðsynlega þjálfun og síðan veikburða þjálfun 4 klukkustundum síðar eins og að ofan. Í veiku CS + US kynningunni voru fóðrunarviðbrögð dýra tekin upp á myndband (33 rammar/s) neðan frá. Hreyfistefna radula og undirliggjandi odontófórbyggingar var mæld í fyrstu 15 fæðusvörunum eins og í (16). Í stuttu máli var staða bakkjálkans fyrst merkt í rammanum á undan fyrsta rammanum þar sem radula sást í hverju biti með ImageJ hugbúnaði. Síðan var rakið fylgst með öllu bitinu og fjarlægð frá upphafsstöðu bakkjálkans reiknuð út. Þá var mældur meðalmunur á milli ramma. Neikvætt skor táknaði því að radula og bakkjálka væru í sundur í upphafi bits og radula færist í átt að bakkakinni meðan á bitinu stóð, en jákvætt skor táknaði að jaxlinn og radúla væru þétt saman í byrjun bits. og radúlan fjarlægist þegar leið á bitið. Viðmiðin til að skilgreina hvort svörun væri inntaka eða inntaka byggðust á því hvort munur á hreyfingu væri neikvæður (inntaka) eða jákvæður (inntaka). Til að mæla hvernig fyrri lífsnauðsynleg þjálfun breytir stöðugleika skynjunar á CS + US notað í veikburða þjálfun, voru pör af samfelldum bitum greind. Stöðugt bitpar var flokkað sem tvö af sömu bitunum í röð (inntaka-inntaka eða egest-egest). Skiptibitpar var flokkað sem tvö mismunandi bit í röð (inntaka eða inntaka).

Umbreytingarlíkur voru síðan reiknaðar með því að telja fjölda skiptibita sem gefinn er upp sem brot af heildarfjölda bitpöra. Til að prófa hvort fyrirfram útsetning fyrir Bandaríkjunum sem notuð var við mikla þjálfun ({{0}}.33% súkrósa) breytti skynjun á veikburða þjálfun, framkvæmdum við ákafa þjálfun eins og lýst er hér að ofan en án þess að sýna fram á CS (AA) og mæld inntöku/neysluhegðun eins og hér að ofan. Til að prófa hvort fyrri veik þjálfun breytti skynjun síðari veikrar þjálfunar fengu dýr fyrst AA parað við 0.11% súkrósa, og síðan voru inntöku/inntöku svörun þeirra við GNL og 0.11% súkrósa mæld 4 tímum síðar. Til að prófa áhrif sterkrar þjálfunar á svörun dýrsins fyrir annaðhvort CS eða US sem notuð var við veikburða þjálfun, fengu dýr mikla þjálfun eins og hér að ofan. Fjórum klukkustundum síðar voru dýrin sett í petrískál með 90 ml af Cu2+-fríu vatni og leyft að aðlagast í 10 mín. Þeir fengu síðan 5 ml af vatni og fæðusvörun þeirra var talin. Í kjölfarið fengu þeir 5 ml af annaðhvort GNL eða 0,11% súkrósa og fæðusvörun voru talin þannig að hægt væri að reikna ∆ bitfjöldann eins og að ofan.

Undirbúningur og raflífeðlisfræðilegar aðferðir

Eftir aðferðum sem áður hefur verið lýst í (16), gerðum við tilraunir í glasi með einangruðu miðtaugakerfi. Lítið svæði í fremri vélinda var haldið fast við miðtaugakerfið með dorsal buccal taugum. Tilbúningur var blandaður með venjulegu saltvatni sem innihélt 50 mM NaCl, 1,6 mM KCl, 2 mM MgCl2, 3,5 mM CaCl2 og 10 mM Hepes jafnalausn í vatni. Monosynaptic tengingar voru prófuð með því að baða efnablönduna í hátt tvígildu (HiDi) saltvatni, sem eykur virknimöguleikaþröskuldinn og dregur úr fjöltaugamótatengingum. HiDi saltvatn var samsett úr 35.0 mM NaCl, 2 mM KCl, 8.0 mM MgCl2, 14.0 mM CaCl2 og 10 mM Hepes jafnalausn í vatni. Innanfrumuupptökur voru gerðar með því að nota skörp rafskaut (10 til 40 megóhm) fyllt með 3 M KAc og 0,5 mM KCl. Merkjum var safnað með NL 102 (Digitimer Ltd.) og Axoclamp 2B (Axon Instrument, Molecular Device) mögnurum og gögnum var aflað með micro 1401 Mk II viðmóti og greind með Spike2 hugbúnaði (Cambridge Electronic Design, Cambridge, Bretlandi).

Taugagreining

Fasaskipta mótoneuron B11 er staðsett í munnhnoðinu og var auðkennt út frá staðsetningu þess, toppformi, taugamótainntak frá PRN og getu til að skipta um virknimynstur þess meðan á inntöku og neysluferli stendur (16). Inntökuskipunarlíka innvefurinn CV1a er staðsettur í heilaganglium og var auðkenndur af rafeiginleikum þess, einkennandi staðsetningu og getu þess til að keyra gervi fóðrunarlotur þegar hann er afskautaður á tilbúnar hátt í eldgappa (31). Egestion command-like innernuron PRN er staðsettur í munnhnoða og var auðkenndur með staðsetningu þess og monosynaptic örvandi tengingu við B11. N2v taugafruman er innra fruma sem myndast í miðjum mynstri sem er staðsett á ventral yfirborði munnhnoða. Það er hægt að bera kennsl á það á einkennandi hásléttu meðan á afturköllunarfasa hringrásar stendur og gervivirkjun veldur víðtækri samdráttarfasavirkni í mörgum munntaugafrumum (25). B9 er afturköllunarfasa mótoneuron staðsett í munnhnoða. CGC eru stórar, serótónvirkar innrifrumur sem staðsettar eru í heilaganglium, sem hægt er að bera kennsl á með stærð þeirra, staðsetningu og virkni tonic-spiking (30). Til að bera kennsl á áður óeinkennandi umsækjendur í eyðslunetinu, fylltum við heilabúkkinn (CBC) með flúrljómandi litarefninu, 5(6)-karboxýflúorskín (5-CF). Vitað er að útvarpsfrumur hafa áhrif á akstursmynstraða virkni í lymnaea (30, 31), og taugafrumur sem knýja taugarnar hafa verið auðkenndar í munnhnoða (16). Við endurfyllingu á CBC kom í ljós þýði munnvörpunafrumna sem við gátum greint aftur í öðrum undirbúningi og prófað raflífeðlisfræðilega. Áhugaverðar taugafrumur voru spiddar og skráðar með taugafrumum sem líkjast inntöku og upptöku.

Greining og flokkun in vitro hringrása

Virkni á B11 var mæld með tilliti til upphafs afturköllunarfasans, eins og ákvarðað var af N2v hásléttunni eða mikilli örvun á afturköllunarfasa B9. Til að greina hlutfallslega virkni B11 í lotu var hún mæld 4 sekúndum fyrir og 4 sekúndum eftir að afturköllunarfasa hófst. Fjöldi B11 toppa eftir að afturköllunarfasa hófst var dregin frá fjölda B11 toppa áður en afturköllunarfasa hófst og síðan deilt með heildarfjölda toppa á 8- tímabilinu til að fá staðlað munarstig. Með því að nota þetta stig táknar jákvætt gildi meiri virkni sem á sér stað áður en afturköllunarfasinn hefst og er því flokkað sem eyðslulota. Neikvætt stig táknar meiri virkni sem á sér stað eftir að afturköllunarfasinn hefst og er því flokkað sem inntökulota. Til að bera saman áhrif sterkrar þjálfunar á ímyndaða fóðrunarlotu in vitro, voru fyrstu 10 sjálfsprottnu loturnar greindar úr 19 barnalegum og 19 þjálfuðum undirbúningi. Til að mæla hvernig þjálfun breytir stöðugleika hringrásatjáningar voru pör af samfelldum lotum greind. Stöðugt lotupar var flokkað sem tvær af sömu lotunum í röð (inntaka-inntaka eða egest-egest).

Skiptilotupar var flokkað sem tvær mismunandi samfelldar lotur (inntaka-inntaka eða egestinntaka). Umbreytingarlíkur voru síðan reiknaðar út með því að telja fjölda skiptilota gefið upp sem brot af heildarfjölda lotupöra. Til að kanna hvort lífsnauðsynleg þjálfun breyti svörun undirbúningsins við lystugum vísbendingum, örvuðum við aðal efnaskynjunarferilinn, MLN (28), sem getur knúið mikilvæga, ímyndaða fóðrun (29). MLN var örvað með því að nota glersogsrafskaut með tvífasa púlsum upp á 4 V með 0.5-ms lengd við 1 Hz í 120 s. Fjöldi ∆ ímyndaðra fóðrunarlota var reiknuð út með því að skrá virkni í fóðrandi mótoneurons, eins og B9, telja fjölda lota sem áttu sér stað á 120- tímabilinu á undan MLN örvun og draga þetta frá fjölda lota sem svar við MLN örvun. Virkni CGC var mæld í 120 sekúndur á undan og 120 sekúndur meðan á MLN örvuninni stóð. Til að kalla fram skyndrifna sýkingu in vitro, var 1-s snertiörvun beitt á vélinda, sem virkjar vélindataugafrumur sem gefa frá sér andstyggilegar vísbendingar til fóðurnetsins sem svar við ofþenslu í þörmum vegna óæts hluts sem festist í vélinda (16). Snertiáreitinu var beitt með því að nota vélrænan rannsakanda sem stjórnað var af smára-síma rökpúlsi frá micro 1401 Mk II (CED).

Iontophoretic litarefni fylling taugafrumna

Following procedures previously described in (16), we filled target neurons with a fluorescent dye (5-CF) using a microelectrode. This was achieved iontophoretically using a pulse generator to apply regular interval negative square current pulses into the neuron for >30 mín. Undirbúningur var síðan látinn standa yfir nótt við 4 gráður. Myndir af taugafrumunum voru teknar með því að nota stafræna myndavél (Andor Ixon rafeindamargfaldandi hleðslutengd tæki) sem var fest á Leica stereomicroscope.

Notkun D2 viðtakablokka in vitro og in vivo

Súlpíríð er áhrifaríkur dópamínblokki í lungnabólgu, sem hindrar áhrif dópamínvirkra innrifruma á fylgitaugafrumur sem og brennidepli notkun dópamíns (16, 54). Til að prófa áhrif súlpíríðs (±) (Sigma-Aldrich) á PRN → PS1 tenginguna, voru efnablöndur fyrst baðaðar í HiDi saltvatni (sjá hér að ofan). Grunnlínu EPSP amplituds voru skráð áður en 10−4 M súlfíríð í HiDi saltvatni var blásið í baðið í 10 mínútur og síðan EPSP amplitudes voru skráð aftur. Til að prófa áhrif súpíríðs á myndun in vitro hringrásar í efnablöndur sem ekki hafa verið notaðar, voru fyrstu 10 sjálfsprottnu hringirnir sem mynduðust skráðir og síðan var 10-4 M súlpíríðs í venjulegu saltvatni sett í blönduna. Fyrstu 10 sjálfsprottnu loturnar sem mynduðust eftir 10 mín af gegnflæði voru greindar. Til að prófa áhrif súpíríðs á skynjun á veikburða þjálfun og minnisöflun/-innköllun, voru dýrin sprautuð með 100 ul af 10-3 M súlpíríði í venjulegu saltvatni. Áður hefur verið sýnt fram á að styrkur lyfsins sem sprautað er er þynntur ~10-falt með líkamsvökva dýrsins (55). Viðmiðunardýrum var sprautað með 100 ul af venjulegu saltvatni eingöngu. Dýr voru látin standa í 2 klukkustundir áður en hegðunarpróf voru framkvæmd.

Gagnagreining

Gögnin voru greind með steingervingafræðilegum tölfræði (FYRIR útgáfa 4.1) (56) og gefin upp sem regnskýjalotur (57). Í öllum tilfellum eru einstakir punktar teiknaðir upp sem punktar og skyggða svæðið (skýið) gefur til kynna heildarlögun dreifingarinnar sem nær frá lágmarksgildum til hámarksgilda. Innri kassarit sýna miðgildi (svört lína) millifjórðungssvið (fyrsta og þriðja fjórðungsbil) og meðaltal (grá lína). Hvert „n“ táknar einstakt dýr/undirbúning. Eðlileiki var prófaður með Shapiro-Wilk prófinu. Tveggja hópa tölfræðilegur samanburður var gerður með því að nota tvíhliða t-próf ​​tölfræði (annaðhvort pöruð eða ópöruð eins og fram kemur í textanum) eða Mann-Whitney próf eða Wilcoxon signed-rank test fyrir óparametrísk gögn. Gögn með fleiri en tveimur hópum voru fyrst greind með einhliða dreifigreiningu (ANOVA) eða Kruskal-Wallis prófinu. Síðari samanburður var gerður með því að nota Tukey's eða Dunn's post hoc próf með Bonferroni raðleiðréttingu. Samanburður á hlutfalli bita/lota sem flokkast sem inntaka eða neyslu og fjölda dýra/efnablöndur sem framkvæma núll eða fleiri en núll neyslulotur var gerður með því að nota Fishers nákvæma próf. Marktæknistigið var stillt á P < 0.05.

HEIMILDIR OG ATHUGIÐ

1. F. Mery, TJ Kawecki, Kostnaður við langtímaminni í Drosophila. Vísindi 308, 1148 (2005).

2. P.-Y. Plaçais, T. Preat, Til að stuðla að því að lifa af vegna matarskorts gerir heilinn kostnaðarsamt minni óvirkt. Vísindi 339, 440–442 (2013).

3. AC Nobre, MG Stokes, Premembering reynsla: Stigveldi tímakvarða fyrir fyrirbyggjandi athygli. Neuron 104, 132–146 (2019).

4. ML Rosen, CE Stern, SW Michalka, KJ Devaney, DC Somers, framlag hugrænna stjórnunarneta til sjónrænnar athygli með minnisstýrðri athygli. Cereb. Cortex 26, 2059–2073 (2016).

5. MG Stokes, K. Atherton, EZ Patai, AC Nobre, Langtímaminni undirbýr taugavirkni fyrir skynjun. Frv. Natl. Acad. Sci. Bandaríkin 109, E360–E367 (2011).

6. YL Chew, Y. Tanizawa, Y. Cho, B. Zhao, AJ Yu, EL Ardiel, I. Rabinowitch, J. Bai, CH Rankin, H. Lu, I. Beets, WR Schafer, Afferent neuropeptide system sendir vélskynjunarmerki sem koma af stað næmi og örvun í C. elegans. Neuron 99, 1233–1246.e6 (2018).

7. J. Felsenberg, PF Jacob, T. Walker, O. Barnstedt, AJ Edmondson-Stait, MW Pleijzier, N. Otto, P. Schlegel, N. Sharifi, E. Perisse, CS Smith, JS Lauritzen, M. Costa , G. Jefferis, DD Bock, S. Waddell, Samþætting samhliða andstæðra minninga liggur til grundvallar útrýmingu minnis. Cell 175, 709–722.e15 (2018).

8. J. Huang, Z. Zhang, W. Feng, Y. Zhao, A. Aldanondo, MG de Brito Sanchez, M. Paoli, A. Rolland, Z. Li, H. Nie, Y. Lin, S. Zhang , M. Giurfa, S. Su, Matarþörf er miðlað af tímabundinni virkjun dópamínvirkra merkja í heila hunangsbýflugna. Vísindi 376, 508–512 (2022).

9. PF Jacob, S. Waddell, Spaced training myndar viðbótar langtímaminningar um gagnstæða gildi í Drosophila. Neuron 106, 977–991.e4 (2020).

10. S. Sayin, J.-F. De Backer, KP Siju, ME Wosniack, LP Lewis, L.-M. Frisch, B. Gansen, P. Schlegel, A. Edmondson-Stait, N. Sharifi, CB Fisher, SA Calle-Schuler, JS Lauritzen, DD Bock, M. Costa, GSXE Jefferis, J. Gjorgjieva, IC Grunwald Kadow, A taugahringrás ræður milli þrautseigju og fráhvarfs hjá svöngum Drosophila. Neuron 104, 544–558.e6 (2019).

11. B. Senapati, C.-H. Tsao, Y.-A. Juan, T.-H. Chiu, C.-L. Wu, S. Waddell, S. Lin, Taugakerfi fyrir sviptingarástandssértæka tjáningu á viðeigandi minningum í Drosophila. Nat. Neurosci. 22, 2029–2039 (2019).

12. K. Steck, SJ Walker, PM Itskov, C. Baltazar, JM Moreira, C. Ribeiro, Innra amínósýruástand mótar gerbragðtaugafrumur til að styðja við próteinjafnvægi í Drosophila. eLife 7, e31625 (2018)

For more information:1950477648nn@gmail.com