Mismunandi áhrif stuttrar umhverfisauðgunar í kjölfar félagslegrar einangrunar hjá rottum 3. hluti

Taugavirkni

Við töluðum fjölda c-Fos+ frumna á hverju áhugasvæði, tókum meðaltal fyrir hvert dýr og gerðum samanburð á hópstigi (mynd 6). Skoðaðir hlutar voru teknir á svipuðum rostra-caudal stigum (-3.0 til-3.6 frá Bregma punktinum; Paxinos & Watson, 2006) til að lágmarka áhrif staðfræðilegs breytileika á taugavirkni.

Taugafrumur eru helstu taugafrumueiningar í heilanum og þær gegna mikilvægu hlutverki í mannslíkamanum. Taugavirkni gegnir lykilhlutverki í minni manna, hugsun, ákvarðanatöku og meðvitundarástandi. Hér að neðan verður kafað dýpra í sambandið milli taugavirkni og minnis.

Í fyrsta lagi er hægt að átta sig á áhrifum taugafrumnavirkni í heilanum á minni í gegnum taugamótatengingar taugafrumna. Þúsundir taugamótatenginga geta myndast milli taugafrumna og eru þessar tengingar mikilvægar leiðir fyrir upplýsingaflutning í heilanum. Þegar taugafruma er virkjuð losna taugaboðefni sem hafa áhrif á virkni nágranna taugafruma. Hægt er að styrkja þessar synaptic tengingar með áframhaldandi notkun og auka þannig minni varðveislu og endurheimt.

Í öðru lagi má skipta taugafrumum í tvo flokka: örvun og hömlun. Þegar taugafrumur eru spenntar geta rafboðin sem þær mynda breiðst út til nágranna taugafrumna og magnað örvandi virkni taugafrumunnar. Þessi örvandi starfsemi er mikilvæg til að efla minni varðveislu og endurheimt, þar sem hún hjálpar fólki að muna og skilja upplýsingar betur. Aftur á móti, þegar taugafrumum er hindrað, bæla rafboðin sem þær framleiða virkni nágranna taugafrumna og veikja þar með getu heilans til að vinna úr upplýsingum. Þess vegna ættum við að reyna að forðast óhollar venjur og umhverfi, eins og óhóflega drykkju og svefnleysi. Þessar venjur geta skaðað virkni taugafrumna og hindrað nám og minni.

Að lokum ættum við að takast á við áskoranir lífsins með bjartsýni. Þetta er vegna þess að bjartsýnt tilfinningaástand getur stuðlað að tengingum milli taugafrumna og styrkt minni enn frekar. Þvert á móti geta neikvæð tilfinningaástand truflað tengsl milli taugafrumna og valdið því að minni fólks verður viðkvæmara.

Í stuttu máli er virkni taugafruma nátengd minni. Með því að styrkja taugamótatengsl milli taugafrumna, viðhalda örvandi virkni taugafrumna, forðast óheilbrigðar venjur og umhverfi og viðhalda bjartsýnu viðhorfi, getum við stöðugt bætt minni okkar og náð meiri árangri í námi og lífi. Það má sjá að við þurfum að bæta minnið og Cistanche deserticola getur bætt minnið verulega því Cistanche deserticola er hefðbundið kínverskt lækningaefni sem hefur mörg einstök áhrif, ein þeirra er að bæta minni. Virkni hakkaðs kjöts kemur frá hinum ýmsu virku innihaldsefnum sem það inniheldur, þar á meðal sýru, fjölsykrur, flavonoids o.fl. Þessi innihaldsefni geta stuðlað að heilsu heilans á ýmsan hátt.

Smelltu á vita 10 leiðir til að bæta minni

Eins og sýnt er í dæmigerðum c-Fos ónæmismerkingarmyndum (mynd 6), komumst við að því að fjöldi c-Fos+ frumna í RSC var marktækt frábrugðinn fyrir samfellda SI (M= 2356.5, SD=438.4 ) og SI til EE dýra (M=3443.7,SD=856.3; t (10)=2.77, p=0.02, d {{17 }}.6, óháð sýnishorn t-próf; mynd 7). Á sama hátt, í PRC, höfðu samfelld SI-dýr (M=739.7, SD=201.4) marktækt lægri fjölda c-Fos+ frumna samanborið við tilraunahópinn (M=2398.3, SD=1070.6; t (10)=3.73, p=0.004,d=2.15, óháð sýnishorn t-próf; mynd 7).

Enginn slíkur munur sást í LA (samfellt SI: M=823.6, SD=225.6 á móti SI til EE: M=957, SD =584.4; t (8)=0.48, p=0.647, óháð sýni t-próf; mynd 7) eða BL (samfellt SI: M=588.2, SD {{16 }}.5 á móti SI til EE: M=1176.4, SD=677.7; t (8)=1.66, p=0.136, óháð sýnishorn t-próf; mynd 7).

Umræða

Við sýnum að stutt EE eftir 30 daga félagslega einangrun leiddi til andstæðra afleiðinga í þunglyndi- og kvíðalíkri hegðun. Í samanburði við samanburðarhópinn sýndu dýr sem skipt var frá SI yfir í EE aukna hegðunarörvæntingu í FST. Aftur á móti fundum við veruleg kvíðastillandi áhrif í sama hópi eftir 5 daga auðgun.

Í stuttu máli sýndu auðguð dýr sem fylgdu SI betri staðbundinni minnisgetu á fyrstu 2 dögum WYM samanborið við samfellda SI hópinn, sem gefur til kynna hraðari nám. Stutt auðgun tengdist breytingum á virkni taugafrumna í afturmiltu- og kviðberki. SI til EE dýr voru með marktækt hærri fjölda c-Fos+ frumna á þessum barksvæðum samanborið við samanburðardýrin.

Eftir að hafa endurtekið fyrri rannsóknir þar sem fram kemur þyngdarfall í EE (Harati o.fl., 2011; Moncek o.fl., 2004; Zaias o.fl., 2008), minnkaði líkamsþyngd SI til EE dýra verulega í kjölfar auðgunar. Þetta var í mótsögn við aðrar vinnuskýrslur þar sem engin áhrif langvinnrar (Glueck o.fl., 2017; Grimmet al., 2016, 2018) eða stuttrar auðgunar (Beale o.fl., 2011) á þyngd.

Hlaupahjólið í auðgunarbúrinu (Augustsson o.fl., 2002; Harati o.fl., 2011; Steinet al., 2016) og fyrstu skammtímafóðrunarbælingin sem mælst hefur hjá dýrum í pörum eftir einangrun (Lopak & Eikelboom, 2000; O „Connor og Eikelboom, 2000; Weisinger o.fl., 1989) gætu hafa skýrt þennan mun.

Langtíma einangrun breytir ekki fæðuneyslu (Hellemans o.fl., 2004) eða líkamsþyngd (Fone & Porkess, 2008), engin slík þyngdarbreyting varð vart hjá samfelldum SI dýrum.

Það skal tekið fram að hegðunarörvænting sem sást í SI til EE hópnum endurspeglaði ekki breytingar á efnaskiptamun, þar sem heildar hreyfivirkni í OFT var ekki mismunandi milli hópanna. Þessi niðurstaða er athyglisverð í ljósi þess að sjálft er hægt að nota langvarandi eða undirlangvarandi SI sem nagdýralíkan þunglyndis (Djordjevic o.fl., 2015; Stanisavljević o.fl., 2019).

Aftur á móti eru misvísandi niðurstöður um áhrif EE á hegðunarörvæntingu. Sumar rannsóknir segja ekki frá marktækum áhrifum (Cui o.fl., 2006; Simpsonet al., 2012), en aðrar fundu aukinn hreyfanleika í prófunarfasa FST, sem bendir til þunglyndislyfjaáhrifa (Brenes o.fl., 2008; Cui o.fl., 2006 Porsolt o.fl., 1977).

Ein ástæða fyrir þunglyndisáhrifum stuttrar EE sem komu fram í rannsókn okkar gæti verið nýjung álagi sem auðgunarbúrið veldur í kjölfar tiltölulega langvarandi einangrunar með lágmarks umhverfisörvun (Hennessy & Foy, 1987; Miura o.fl., 2002). Fyrirbæri sem einnig kom fram hjá mönnum, nýjungarstreita tengdist breytingum á synapticmonoamine stigi og aukinni HPA ás virkni (Miuraet al., 2002). Hins vegar fylgdu þunglynjandi áhrif stuttrar EE í rannsókn okkar veruleg kvíðastillandi áhrif sem sáust í EPM (mynd 4).

Auðgun umhverfisins getur einnig virkað sem félagslegur streituvaldur með því að valda hópstreitu, sérstaklega hjá malerötum sem þekkja ekki hver annan (Brown og Grunberg, 1995).

Það skal tekið fram að átta dýrin í SI til EE hópnum komu upphaflega úr fjórum mismunandi heimabúrum, sem gerir flest önnur dýr í EE búrinu ókunnug. Þrengsli, eins og einangrunarstreita, tengist hækkuðu plasmaþéttni nýrnahettubarkarhormóns (ACTH) og kortikósteróns (CORT) (Dronjak o.fl., 2004).

Þrátt fyrir þessar hugsanlegu breytingar olli stutt auðgun í þessari rannsókn djúpstæð kvíðastillandi áhrif, eins og sést í meirihluta fyrri rannsókna (Galani o.fl., 2007; Haratiet al., 2013; Leal-Galicia o.fl., 2008; Leal-Galicia o.fl. .,2007; Peña o.fl., 2006; Sampedro-Piquero o.fl., 2014; en sjá Goes o.fl., 2015; Mann & Gervais, 2011). Langtímaeinangrun leiðir aftur á móti oft til kvíðavaldandi áhrifa í EPM (Djordjevic o.fl., 2015; Hall, 1998), auk annarra mælikvarða á kvíðalíka hegðun (Spasojevic o.fl., 2007; Zlatković o.fl., 2014).

Svipað og hönnun þessarar rannsóknar, Ravenelle o.fl. (2013) sýndu að rottur sýna mikinn kvíða og verða fyrir neyslu eftir frávenningu EEeyddu meiri tíma í opnum örmum EPM samanborið við fátækar kvíðafullar rottur.

Þessar niðurstöður sýna að, ólíkt hegðunarörvæntingu, er samband milli lífsskilyrða (umhverfis) og kvíða einfalt: aukin auðgun dregur úr kvíða (Benaroya-Milshtein o.fl., 2004; Ravenelle o.fl., 2014; Sampedro-Piquero o.fl., 2013. ). Í samræmi við núverandi niðurstöður greindu aðrar stuttar EE tilraunir frá kvíðastillandi áhrifum í allt að 2 vikna auðgun (BrionesAranda o.fl., 2020). Lengd og styrkleiki auðgunar gæti hafa verið ekki nægjanleg í þeim fáu rannsóknum sem ekki greindu frá kvíðastillandi áhrifum auðgunar (sjá Goes o.fl.,2015; Simpson og Kelly, 2012). EE búr í núverandi rannsókn innihélt hlaupahjól fyrir frjálsa hreyfingu, sem dregur enn frekar úr kvíðalíkri hegðun í EPM (Binderet al., 2004; Burghardt o.fl., 2004).

Til að meta vitsmunaleg áhrif stuttrar auðgunar völdum við einfalt en fjölhæft minnisverkefni, WYM sjálfsprottið skiptipróf. Þetta staðbundna vinnsluminni ræðst af nokkrum byggingum þar á meðal framheilaberki, hippocampus og basal framheila. Fátækt húsnæðisskilyrði og félagsleg einangrun leiða til nokkurra breytinga sem tengjast plasti í heilaberki (Gregory & Szumlinski,2008; Ieraci o.fl., 2016; Popa o.fl., 2020), samfara skerðingu á staðbundnum vinnsluminnisverkefnum (Gregory & Szumlinski, 2008; Melendez o.fl., 2004).

Auðgun, andstæða, hefur oft öfug áhrif á hegðunarstigi taugafruma og hegðunar (Sampedro-Piquero o.fl., 2013). Niðurstöður okkar sýna að 5 daga auðgun var nógu sterk til að auka staðbundið vinnsluminni eftir 30 daga SI streitu. Þessi munur var ekki viðvarandi á þriðja degi prófsins þegar báðir hópar sýndu marktæka lækkun á leynd sinni til að finna réttan vettvang. Þetta streituvaldandi eðli WYM gæti hafa stuðlað að þessum niðurstöðum.

WYM verkefnið, eins og önnur vatnsvölundarhús, byggir á eðlislægri hvatningu dýrsins til að sleppa við andstyggilegt ástand (þ.e. vatn). Mismunur á kvíðastigum getur haft áhrif á frammistöðu minni í fyrstu lotunum áður en dýr komast að því að það er flóttavettvangur. Slík mismunaáhrif væru tímabundin þar sem það voru sex tilraunir í röð á hverjum degi og dýr sem gátu ekki fundið vettvanginn á 60 sekúndum var leiðbeint í átt að honum í lok hverrar tilraunar.

Við tengdum þessar mismunandi hegðunarniðurstöður við c-Fos ónæmisvefjafræði. Þar sem hámarksstig c-Fosprotein tjáningar á sér stað um það bil 90 mínútum fyrir gegnflæði, endurspeglar hópstigsmunurinn sem sést á taugavirkni aðallega mismunandi umhverfisaðstæður.

Hins vegar getur sumt af þessum mun verið vegna viðvarandi langtímabreytinga á taugafrumum sem orsakast af stuttum EE og mismunandi áhrifum síðari hegðunarprófa. Fræðilega séð gæti stutt EE hafa myndað nýja hringrás og breytt gömlum á tilteknum svæðum, sem myndi leiða til mismunar á fjölda virkra taugafruma við sömu aðstæður (Nikolaev o.fl., 2002; Zorzoet al., 2019). Í rannsókn okkar var ekki hægt að einangra þessar viðvarandi breytingar á virkni taugafrumna frá skammvinnum mismun sem endurspeglar virkni um það bil 90 mín fyrir gegnflæði.

Í SI til EE dýrum skráðum við marktækt fleiri c-Fos+ frumur í afturmiltaberki, tengslaberki sem tekur þátt í ómiðlægri staðbundinni siglingu og minni ásamt nokkrum öðrum aðgerðum (Hindley o.fl., 2014; Vann & Aggleton, 2002). Að auki höfðu þessi dýr fleiri c-Fos+ frumur í heilaberki, barkasvæðinu sem liggur að baki hlutgreiningu og tengiminni (Samarthet al., 2017; Unal o.fl., 2012). Þessi uppbygging, sem veitir þéttasta aðsenduna í entorhinal cortex, er einnig nauðsynleg fyrir staðbundið vinnsluminni (Liu & Bilkey, 2001). Báðar niðurstöðurnar eru viðbót við hraðari nám sem sást meðal SI til EE-dýra í upphafi WYM.

Enginn hópstigsmunur var á c-Fos-ónæmismerkingu í hliðar- og basolateral kjarna amygdala. Fyrri rannsókn á FosB/DFosB-ónæmissvörun í basolateral amygdala complex (BLA) og medialprefrontal cortex (mPFC) eftir skiptingu SI í EE (4 vikur) fann marktækt meiri ónæmismerkingu í BLA einangraðra dýra og mPFC af SI í EEanimals (Watanasriyakulals) o.fl., 2019). Hærri fjöldi c-Fos+ frumna sem finnast í afturmilta og perirhinal heilaberki SI til EE dýra í niðurstöðum okkar er í samræmi við áðurnefnda athugun sem gerð var í mPFC. Aftur á móti sáum við ekki marktækan mun á LA eða BL. Líklegt er að c-Fos ónæmissvörunin sem sést í amygdala endurspegli að mestu tímabundnar breytingar á taugavirkni: taugafrumum með mikið brennslustig um það bil 90 mín fyrir gegnflæði. Þess vegna eru mismunandi hegðunarniðurstöður sem sjást í FST og EPM ekki í tengslum við viðvarandi mun á taugafrumum.

Þrátt fyrir vinsældir þess í hegðunartaugavísindum, þá er mikil umræða um réttmæti FST sem nagdýralíkan klínísks þunglyndis. Ein gagnrýni telur hreyfingarleysi í FST vera aðlögunarhegðun frekar en vísbendingu um hegðunarörvæntingu (Anyan & Amir, 2018; Borsini o.fl., 1986; Molendijk & de Kloet, 2015, 2019). Samkvæmt þessu sjónarhorni gæti aukin FST-2 hreyfingarleysi SI til EE hópsins ekki verið vísbending um hegðunarörvæntingu; en endurspegla betri atferlisaðlögun (eða nám) hins stutta auðgaða hóps. Ekki er hægt að útiloka þennan möguleika alveg (sjá Unal & Canbeyli, 2019 fyrir ítarlega könnun á atferlisaðlögunarkenningu FST). Hins vegar, ef aukinn hreyfingarleysi tilraunahópsins væri eingöngu tilkominn vegna aukinnar aðlögunargetu þeirra, myndi það líklega endurspeglast í heildar WYM frammistöðu þeirra. FST-2 fór fram með fjögurra daga auðgun, en síðasta WYM fundur var gert eftir að hafa eytt 10 dögum í EE búrinu. Það er því líklegt að megnið af, ef ekki allur, óhreyfanleikamunurinn í FST endurspegli hópstigsmun í tilfinningalegri úrvinnslu.

Ein takmörkun þessarar rannsóknar var eingöngu notkun karlkyns rotta. Rannsóknarrottur af mismunandi stofnum, eins og menn, sýna kynjamismun hvað varðar kvíða og mismunandi þunglyndiseinkenni eins og anhedonia (Unal & Moustafa, 2021). Hvað varðar meirihluta taugalíffræðilegra rannsókna sem nota nagdýralíkön, þá takmarkar þessi tæknilega takmörkun alhæfingu niðurstaðna okkar. Önnur takmörkun var skortur á streituhormónamælingum. Hönnun okkar var bundin við hegðunarmælingar á streitu og mati á nýlegri taugavirkni með því að nota c-Fos ónæmisvefjaefnafræði.

Á heildina litið sýndum við fram á að stutt EE aðferð nægði til að framleiða umtalsverð kvíðastillandi áhrif í kjölfar SIstress. Það er sláandi að það hafi framkallað andstæða niðurstöðu í hegðunarörvæntingu. SI til EE dýr sýndu marktækt meiri hreyfingarleysi í prófunarfasa FST, en samfelld SI hafði hlutfallsleg þunglyndislyf. Stutt auðgunartímabil var nóg til að flýta fyrir frammistöðu staðbundins vinnsluminni í upphafi WYM. Marktækt meiri tjáning á c-Fos próteini í afturmilta og kviðberki SI til EE dýra bætti við þessa athugun. Þar sem félagsleg einangrun fór út fyrir notkun þess sem rannsóknarstofulíkan og varð venjulegur hluti af daglegu lífi með COVID-19 heimsfaraldrinum (Unal, 2021), vakti umhverfisauðgun athygli sem hugsanlega þýðanleg hugmyndafræði gegn einangrun manna (Davim o.fl., 2020;Rojas-Carvajal o.fl., 2021). Niðurstöður okkar leiddu í ljós mismunandi áhrif á þunglyndis- og kvíðalíkri hegðun auðgunar eftir tiltölulega langvarandi einangrun. Þetta gefur til kynna að ólíkt vitsmunalegum áhrifum eru áhrifaríkar afleiðingar þess að skipta úr fátæku yfir í auðgað ástand ekki beinlínis. Mikilvæg spurning er hvort þessar niðurstöður eigi við um menn sem verða fyrir tiltölulega auðguðu aðstæðum eftir langvarandi félagslega einangrun.

Þakkir Höfundarnir þakka Aybeniz Ece Çetin fyrir að þróa c-Fos ónæmisvefjaefnafræði og Cem Sevinç, Ege Kingir og Salih Çayır fyrir frumutalningargreiningar. Þessi rannsókn var studd af styrkjum frá EMBO (Installation Grant to GU) og Vísinda- og tæknirannsóknaráði Tyrklands (Verkefni nr.: 121K260).

Heimildir

Alleva, E. og Santucci, D. (2001). Sálfélagslegar vs "líkamlegar" streituaðstæður hjá nagdýrum og mönnum: Hlutverk taugatrópína. Lífeðlisfræði og hegðun, 73(3), 313–320.https://doi.org/10.1016/S0031-9384(01)00498-X

Anyan, J. og Amir, S. (2018). Of þunglyndur til að synda eða of hræddur við að hætta? Endurtúlkun á þvingaða sundprófinu sem mælikvarða á kvíðalíka hegðun. Neuropsychopharmacol. 43, 931–933.https://doi.org/10.1038/npp.2017.260

Ashokan, A., Hegde, A., Balasingham, A. og Mitra, R. (2018). Húsnæðisumhverfið hefur áhrif á streitutengt undirlag hippocampus og þunglyndislíka hegðun. Heilarannsóknir, 1683, 78–85.https://doi.org/10.1016/j.brainres.2018.01.021

Augustsson, H., Lindberg, L., Höglund, AU, & Dahlborn, K. (2002). Samskipti manna og dýra og velferð dýra í hefðbundnum og pennahúsum rottum. Tilraunadýr, 36(3), 271–281.https://doi.org/10.1258/002367702320162388

Beale, KEL, Murphy, KG, Harrison, EK, Kerton, AJ, Ghatei, MA, Bloom, SR og Smith, KL (2011). Nákvæm mæling á líkamsþyngd og fæðuinntöku hjá umhverfisauðguðum Wistar karlkyns rottum. Offita, 19(8), 1715–1721.https://doi.org/10.1038/oby.2010.331

Bell, JA, Livesey, PJ og Meyer, JF (2009). Auðgun umhverfisins hefur áhrif á lifun og eykur könnun og nám en framkallar breytileg svörun við geislamyndavölundarhús í gömlum rottum. Developmental Psychobiology, 51(7), 564–578.https://doi.org/10.1002/dev.20394

For more information:1950477648nn@gmail.com