Хипокампус, префронтални кортекс и периринални кортекс су критични за успутно памћење реда

За више информација:ali.ma@wecistanche.com

Апстрактан

Значајна истраживања на глодарима и људима показују да су хипокампус и префронтални кортекс од суштинског значаја за памћење временских односа међу стимулансима, а акумулирани докази сугеришу да би периринални кортекс такође могао бити укључен. Међутим, експериментални параметри се значајно разликују у различитим студијама, што ограничава нашу способност да у потпуности разумемо фундаменталне доприносе ових структура. Претходне студије разликују се по типу темпоралногмеморијаони наглашавају (нпр. ред, редослед или временско раздвајање), стимулусе и одговоре које користе (нпр. јединствене или поновљене секвенце, и случајно или награђено понашање), и степен до којег контролишу потенцијалне збуњујуће факторе ( нпр. примарни и новински ефекти или редоследдефицити памћењасекундарно у односу на ставкуоштећење памћења).Да бисмо помогли у интеграцији ових налаза, развили смо ново тестирање парадигмеуспутно сећањеза јединствену серију догађаја и истовремено процењену меморију редоследа и ставки код животиња са оштећењем хипокампуса, префронталног кортекса или перириналног кортекса. Открили смо да је овај нови приступ довео до снажног поретка имеморија предмета, и то хипокампално, префронтално и периринално оштећење селективноослабљен ред меморије. Ови налази сугеришу да су хипокампус, префронтални кортекс и периринални кортекс део широке мреже структура неопходних за случајно учење редоследа догађаја уепизодно памћење.

Леила М.Ален, Рејчел А.Лесишин, Стивен Џ.О'Дел, Тимоти А. Ален, Норберт Ј. Фортин

1Центар за неуробиологију учења и памћења, Универзитет Калифорније, Ирвине, Калифорнија 92697 2Одсек за неуробиологију и понашање, Универзитет Калифорније, Ирвин, Калифорнија 92697 3Програм когнитивне неуронауке, Одсек за психологију, Међународни универзитет Флориде , Мајами, ФЛ 33199

УВОД

Способност привременог организовања личних искустава у памћењу је дефинишући аспект епизодног памћења. Развијено је неколико приступа да се истражи памћење за „када“ се догађаји дешавају код глодара и људи (нпр. Ханнессон ет ал., 2004а,б; Дере ет ал. сар., 2005; Бабб и Кристал, 2006; Карт-Теке ет ал., 2006; Баркер ет ал., 2007; Фоукует ет ал., 2010; Аллен ет ал., 2014) и значајни докази указују на хипокампус (ХЦ) игра централну улогу у овом својству (Еицхенбаум, 2013; Давацхи & ДуБров, 2015). На пример, код глодара, ХЦ лезије нарушавају меморију временског поретка, али не и памћење предмета (Цхиба ет ал 1994; Фортин ет ал.2002; Кеснер ет ал.2002; ДеВито & Еицхенбаум, 2011; Баркер&Варбуртон,201л;2013).Фур). ХЦ неурони јачају и репродуцирају просторне секвенце редоследом којим су покретали током учења, сугеришући меморију за секвенце просторних локација (Скаггс & МцНаугхтон, 1996; Фароок ет ал., 2019). Такође је утврђено да ХЦ неурони поуздано пуцају у одређеним тренуцима током празнина између стимулуса („временске ћелије“; Пасталкова ет ал., 2008; МацДоналд ет ал., 2013) и да се направи разлика између ставки представљених у исправном или погрешном секвенцијалном положају („ћелије секвенце“; Аллен ет ал..2016) . Слично, код људи, МРИ студије су показале да се ХЦ значајно активира током кодирања или преузимања различитих облика временских информација о нечијим искуствима (Цабеза ет ал., 1997; Хаиес ет ал., 2004; Кумаран & Магуире, 2006; Лехн , ет ал., 2009; Росс ет ал., 2009; Екстром ет ал., 2011; Тубриди & Давацхи, 2011; Хсиех ет ал., 2014; Давацхи & Дубров, 2015; Реедерс ет ал., 2018).

Кликните на стабло Цистанцхе и Цистанцхе за меморију

Префронтални кортекс (ПФЦ) је још једна структура за коју се сматра да игра кључну улогу у временској организацији сећања. Код глодара, лезије и привремене инактивације медијалног ПФЦ-а нарушавају дискриминацију временског реда за објекте и просторне локације (Митцхелл & Лаиацона,1998;Ханнессон, ет ал.2004а,б;Баркер, ет ал.,2007;ДеВито & Еицхенд111;Јаиа, 2007; ет ал., 2019). Даље, медијални ПФЦ неурони показују трајно активирање у јазу између стимулуса, што може помоћи да се премосте асоцијације стимулуса кроз време (нпр. Цовен & МцНаугхтон, 2007; Гилмартин & МцЕцхрон, 2005). Такође постоје бројни докази из студија на људима који имплицирају упоредиве функције ПФЦин (видети Ст. Јацкуес, ет ал., 2008; Јенкинс & Ранганатх, 2010; Престон & Еицхенбаум; 2013; Хсиех &Ранганатх, 2015; Реедерс ет ал., 2018).

Поред ХЦ и ПФЦ, периринални кортекс (ПЕР) такође може играти важну улогу. Иако је ПЕР најчешће повезиван са памћењем предмета (Мурраи ет ал, 2000, Буссеи ет ал, 2002; Мурраи ет ал, 2007; Баркер& Варбуртон, 2011; Феинберг ет ал, 2012), акумулирани докази сугеришу да такође може допринети реду меморија. На пример, сматра се да ПЕР олакшава обједињене репрезентације догађаја који се дешавају током времена, комбинујући временски дисконтинуиране карактеристике у један перцептуални објекат у меморији (Аллен ет ал, 2007; Кхолодар-Смитх ет ал, 2008а; Кент & Бровн, 2012). ПЕР неурони показују упорно активирање изазвано синаптичком стимулацијом у Витри и могу трајати више од једног минута након што стимулација престане, што сугерише да су ПЕР неурони способни да повезују догађаје кроз временске празнине (Навароли ет ал., 2012). Недавно је показано да утишавање синаптичке активности у медијалним ПФЦ-ПЕР пројекцијама укида меморију за добро обучене секвенце мириса (Јаиацхандран ет ал, 2019).

Међутим, важно је напоменути да постоје значајне варијације у парадигмама коришћеним у горњим експериментима, што отежава потпуно разумевање специфичних доприноса ХЦ, ПФЦ и ПЕР. Прво, парадигме се разликују по типу темпоралне меморије коју истичу, укључујући меморију за релативни редослед догађаја (нпр. Б се десио пре Д) за специфичан низ у коме су се десиле (нпр. А прати Б, затим Ц, затим Д) или за временско раздвајање између ставки (нпр. А се догодило пре ~5 мин, Б~л мин пре; видети Фриедман,1993; Аллен & Фортин,2013). Друго, неке парадигме укључују случајност

учење, кључни аспект епизодног памћења (Зхоу ет ал., 2012), док други (првенствено код глодара) награђују презентације стимулуса или пресуде. Треће, неке парадигме укључују низ догађаја који су јединствени у покушају, што је кључна карактеристика епизодног памћења, док друге укључују поновљене презентације истих догађаја. Коначно, неке парадигме, такође типично за глодаре, укључују уже листе стимулуса (2 или 3 ставке), тако да пробе редоследа морају укључити први и/или последњи узорак. У таквим случајевима, процене временске меморије не могу да контролишу ефекте примата или недавности, што може резултирати разликама у јачини памћења између ставки, као и чињеницом да се могу решити памћењем само једне ставке узорка (нпр. животиња би могла да се сети само последњу ставку и затим је избегавајте у тесту сонде).

Циљ ове студије је да помогне у интеграцији претходних налаза истовременом проценом доприноса ХЦ, ПФЦ и ПЕР меморији поретка и ставке користећи нову парадигму код пацова. Прво, надовезујући се на претходне приступе спонтаним преференцијама, развили смо задатак који тестира случајни редослед и меморију предмета за јединствене серије догађаја. Приметно је да задатак користи дугу серију догађаја (5 презентација мириса), што ублажава утицај примата и ефеката недавности, смањује могућност коришћења меморије само за једну ставку за просуђивање по реду, а такође нуди бољу паралелу са људским студијама. Друго, извршили смо селективно оштећење ХЦ, ПФЦ или ПЕР и директно упоредили перформансе сваке групе у меморији наруџбине и ставке за исту серију догађаја. Открили смо да је наш нови приступ довео до робусне меморије поруџбина и ставки и да ХЦ, ПФЦор ПЕР оштећења селективно нарушавају меморију налога. Ови налази сугеришу да је широка мрежа структура критична за случајно учење редоследа догађаја у епизодном памћењу.

МЕТОДЕ

Субјекти

Субјекти су били мужјаци Лонг Еванс пацова, тежине 250-300 г по доласку (н= 52). Пацови су појединачно смештени у прозирне правоугаоне поликарбонатне кавезе и одржавани у циклусу од 12 сати светло-мрак (светло се гаси у 8:00 ујутро). Сва тестирања понашања обављена су током мрачне фазе (активни период) под условима амбијенталног црвеног осветљења. Приступ храни и води био је неограничен пре операције. Након операције, пацовима је била благо ограничена храна како би се одржало 85 процената своје телесне тежине слободног храњења уз слободан приступ води током тестирања. Све хируршке методе и методе понашања биле су у складу са институционалним комитетом за негу и употребу животиња Ирвине Универзитета Калифорније.

Операције

Ексцитотоксичне лезије су произведене коришћењем локалних инфузија НМДА (Сигма, Ст. Лоуис, МО). Општа анестезија је изазвана (5 процената) и одржавана изофлураном (1-2.5 процената) помешаним са кисеоником (800 мл/мин). Пацови су затим стављени у стереотаксички апарат (Стоелтинг Инструментс, Воод Дале, ИЛ) и скалп је анестезиран са Марцаине⑧ (7,5 мг/мл, {{10}},5 мл,сц). Лобања је откривена након реза по средини и направљена су подешавања како би се осигурало да су брегма, ламбда и места ±0,2 мм латерално од средње линије у равни. Током операције, свим пацовима је даван гликопиролат (0,2 мг/мл, 0,5 мг/кг, сц) да би се спречиле респираторне тешкоће и 5 мл Рингеровог раствора са 5 процената декстрозе (сц) за хидратацију. Након уклањања кости изнад места инфузије ( види доле), НМДА је унета у мозак коришћењем 33-шприца калибра 10μ (Хамилтон Цомпани, Рено, НВ) који је покретала моторизована инфузијска пумпа (Ворлд Прецисион Инструментс, Сарасота. ФЛ) монтирана на руку стереотаксичне манипулатора. Игла је остала на месту ињекције 5 минута након инфузије лека да би се омогућила дифузија. Дорсовентралне (ДВ) координате су мерене од дура матер. Субјекти су насумично распоређени у једну од пет група: ХЦлезија, ПФЦ лезија ПЕР лезија, секундарне контролне лезије визуелног кортекса (В2) или лажно оперисане контроле.

ХЦ лезије （н{{0}}）.一Део кости изнад седам места за инфузију ХЦ ресециран је билатерално и остао је хидриран у стерилном физиолошком раствору током инфузије. Одељак кости је враћен након инфузије. Три билатерална дорзална ХЦ места су циљана на следећи начин:-2.2 А/П,±1.0М/Л,-3.0ДВ;{{7} }.0А/П,±1.8/Л,-2.8 Д/В;-4.0А/П,±2.8 М/Л, -2.6 Д/В. Четири билатерална вентрална ХЦ места су циљана на следећи начин:-4.8 А/П,±4.8 МЛ,6.5 Д/В;-4.8 А/П,±4.5 М/Л,{{29 }}.3Д/В;-5.7 А/П,±4.9 М/Л,-2.8,Д/В;-5.7А/,±5.1 МЛ, { {41}}.8 Д/В. Свако ХЦ место је инфузирано са 200-225 нЛоф НМДА (85 мМ; 50 мг/мЛ) на 200-250 нЛ/мин.

ПФЦ лезије (н {{0}}).—Мале рупе су избушене дорзално до места инфузије усмерене на прелимбички кортекс ПФЦ.ПФЦ је инфундиран билатерално са 25{{10}} нЛ НМДА (85 мМ; 50 мг/мЛ) при 200 Л/мин (3,2А/Р, ±0,75 М/Л, -3.0 Д/В од дура) слично као Схарпе и Киллцросс (2012). ПЕР лезије （н=11）. 一Две рупе су избушене обострано (~-4 и -7мм А/П,~1 мм медијално од темпоралног гребена) за анкер завртње који држе раширивач ткива (Кхолодар-Смитх ет ал.2008а) . Темпорални мишићи су затим повучени да би се изложиле темпоралне и паријеталне кости све док зигоматски лук није био видљив. Расипач ткива је причвршћен између анкер вијака и унутрашње површине темпоралних мишића. Кост која прекрива темпорални кортекс (~ 2 мм к 5 мм) је ресецирана и фрагмент је стављен у стерилни физиолошки раствор. Фрагмент кости је враћен након инфузије. Шприц (игла без језгра; Хамилтон Цомпани, Рено, НВ) је постављен под углом од 45 степени у односу на вертикалну површину темпоралног кортекса, са ушом игле окренутим ка вентралној и задњој страни како би се ток НМДА усмерио ка ПЕР. НМДА инфузије (85 мМ; 50 мг/мЛ) су направљене на 7-8 локацијама (80 нЛ по инфузији; 70 нЛ/мин; подједнако распоређене на ~0,5 мм) које обухватају рострокаудални опсег ПЕР од -2.8 до-7.6 А/Прелативето брегма (Бурвелл, 2001). Учињено је седам ињекција када је велики крвни суд био присутан на предвиђеном месту инфузије. Врх игле је убачен ~ 1,5 мм у кортекс у односу на дуру.

Контроле секундарног визуелног кортекса (В2) (н=8).-Мале рупе су избушене дорзално од места инфузије В2. В2 места су инфундирана са 250 нЛ НМДА (85мМ) при 200 Л/мин (-4 .5 А/П, ±2.5 М/Л;-0.8 Д/В од дура). Лажно оперисане контроле (н=10).—Ови субјекти су подвргнути истим хируршким процедурама као и њихова одговарајућа група лезија (број: ХЦ,4; ПФЦ,4; ПЕР,2), осим што није урађена инфузија НМДА. Након лезија, резови су зашивени и обложени локалним антибиотиком. Пацови су враћени у своје кућне кавезе и надгледани док се нису пробудили. Један дан након операције, пацовима је дат аналгетик (Флуникин, 50 мг/мл, 2,5 мг/кг сц.) и локални антибиотик је примењен на место реза. Пацовима је било дозвољено да се опораве од операције отприлике две недеље пре тестирања понашања.

Мирисни стимуланси

Мириси су представљени на округлим дрвеним перлама од 1" (Воодворкс Лтд. Халтом Цити, ТКС), свака са мирисом зачина за домаћинство (видети Феинберг ет ал., 2012). Перле су мирисане 48 сати у мешавини песка за игралиште и једног зачин. За сваког пацова, мириси су одабрани псеудонасумично да би били противтежа мирисима у односу на серијске позиције међу субјектима и да би се избегли поновљени мириси. Мириси су одабрани са следеће листе: алеву паприку, анис, босиљак, ловоров лист, кардамом, целер, цимет, каранфилић, коријандер , ким, коров копер, коморач, ђумбир, кора лимуна, мускатни орашчић, рузмарин, жалфија, мајоран, нана, кора поморанџе, паприка, тимијан и куркума. Песак је укључен да разблажи мирисе и служи као конзистентан мирис у позадини за све перле Листа мириса, као и концентрације мириса у песку, одређени су емпиријски коришћењем независне групе наивних пацова како би се обезбедио једнак ниво урођене преференције појединачних мириса (подаци нису приказани). Пацови су упознати са дрвеним перлама пре тестирања од стране стављање неколико перли без мириса у своје кућне кавезе најмање два дана пре тестирања понашања (Спинетта ет ал., 2008; О'Делл ет ал., 2011; Феинберг ет ал., 2012). Познавање дрвених перли омогућило је да током тестирања животиње фокусирају своје истраживање на мирис који је додат експерименталним перлама.

Тестирање мириса и меморије предмета

Наивни пацови су накратко третирани 3-5 дана након првог доласка и током процедура понашања. Све сесије понашања су обављене у кућном кавезу сваког појединачног пацова. Тестирање понашања је почело након постхируршког опоравка и одвијало се током мрачне фазе (активни период) под условима амбијенталног црвеног осветљења. Пацови су одржавани на 85 процената своје тежине у слободном храњењу током тестирања понашања јер смо открили да би пилот пацови дуже и доследније истраживали перле када су били благо ограничени на храну (видети такође Феинберг, ет ал. 2012). Сат времена пре тестирања понашања, резервоари за храну и боце са водом су уклоњени да би се пацови прилагодили условима тестирања. Серија од пет мириса је представљена као низ догађаја, при чему је свака презентација мириса одвојена интервалом од 20 минута (види слику ИА). Свака куглица је представљена у центру крајњег предњег квадранта кавеза, а времена истраживања (дефинисана као њушкање и мућење унутар ~ И цм перле) су снимљена на лаптоп рачунару помоћу софтвера ОДЛог. Важно је да да би се обезбедило еквивалентно узорковање свих мириса у серији, количина времена утрошеног на узорковање првог мириса (доступно за укупно 30 с) одредила је колико времена је сваком пацовима било дозвољено да узоркује сваки следећи мирис (нпр. ако је пацов провели 4 с истражујући мирис А, осигурали бисмо да се сваки од мириса Б до Е узоркује 4 с). Сесије тестирања у којима пацов није истраживао мирис узорка до истог нивоа као први мирис (унутар временског оквира од 5 минута) нису укључене у анализу. Да би се спречила унакрсна контаминација, свака куглица је одбачена након било каквог представљања током узорковања или тестирања, а експериментатор је мењао рукавице сваки пут када је коришћена нова перла.

Памћење за редослед којим су мириси представљени, као и меморија за саме мирисе, је затим процењено коришћењем сонде за редослед и сонде за предмет (погледајте слику ИА). Сонда за наруџбу је примењена 60 минута након листе узорака и укључивала је презентацију два мириса са листе (Б против Д). Наш пилот рад је показао да би пацови такође могли да изводе друге тестове реда изнад нивоа случајности (нпр. А наспрам Ц, Ц против Д), али тај учинак може да варира (слично налазима Фортин ет ал., 2002). Дакле, овде је изабрано једно упаривање мириса да би се максимизирала статистичка моћ. У складу са претходним радом (нпр. Дере ет ал., 2005), очекивали смо да ће животиње изразити памћење за редослед у коме су се догађаји дешавали преференцијално истражујући предмет који се појавио раније у серији. Меморијска сонда предмета је давана 20 минута након наручене сонде (~80 мин након листе узорака) и укључивала је презентацију два мириса: средњег мириса са листе и новог мириса (Ц наспрам Кс). Сонда предмета је важна контрола како би се осигурало да су пацови запамтили мирисе представљене на листи, што се изражава као преференцијално испитивање новог/мириса (у односу на мирис који је претходно наишао). Имајте на уму да су и за сонде за наруџбу и за артикле, перле постављене у исти квадрант кавеза као и зрна узорка и постављене на удаљености од приближно 3 цм (погледајте слику 1Б), са левим/десним положајем у противтежу између пацова. Време истраживања за сваку перлу је забележено у ОДЛог-у.

Стање секвенце која се брзо приказује

Такође смо тестирали исте групе у изазовнијој верзији парадигме, у којој је редослед ставки брже представљен (~45 секунди између ставки). Све процедуре, укључујући интервале задржавања пре пробе меморије поруџбине и артикла (60 и 80 мин, респективно), иначе су биле идентичне.

Стање контроле снаге меморије

Извели смо контролни експеримент у посебној кохорти наивних животиња како бисмо узели у обзир могућност да перформансе на нарученој сонди једноставно зависе од разлика у јачини меморије узоркованих предмета. Овде је пацовима дата серија од пет мириса, при чему је свака презентација мириса одвојена интервалом од 20 минута који одговара главним параметрима задатка. Након тога, сваком пацовима је представљен мирис из секвенце поред новог мириса (нпр. Ас.В,ВБС.В,Цвс.Кс,Двс.И,Е.вс.З). Интервал између мириса последњег узорка и мириса тест сондом је био 60 мин. Сваки пацов је примио пет сесија (на противтежани начин), у којима су направљена сва поређења (једно поређење по сесији). Тестирана је само једна позиција секвенце по сесији, дневно, са најмање једним слободним даном између сесија тестирања. Свака сесија је укључивала нови низ мириса који се не преклапају.

Анализа података

ДИ вредности се крећу од плус 100 до -100 процената. Позитивне вредности одговарају преференцији према ранијем мирису у нарученој сонди и новом мирису у сонди артикла. Негативни резултати одговарају преференцији према каснијем мирису у нарученој сонди или мирису који је претходно наишао у сонди предмета. Оцена нула указује на то да нема преференције ни за један од мириса (шанса"). ДИ резултати који се значајно разликују од нуле тумаче се као доказ поруџбине или меморије ставке, респективно. Свака животиња је тестирана три пута на сваком задатку (користећи различите скупове мириса) и средњи резултат сваког пацова је коришћен за анализу података.

Статистика је обављена коришћењем Присм 8. Групни подаци су анализирани коришћењем анализе варијансе (АНОВА) са постхоц тестовима који су контролисали број извршених поређења (користећи Холм-Сидак тестове или Бонферонијеву корекцију). Групни подаци су изражени као средња вредност± стандардна грешка средње вредности (СЕМ). Статистичка значајност је одређена коришћењем стр<>

Хистологија

Пацовима је примењена превелика доза натријум пентобарбитала (Еутасол, 390 мг/мл, 150 мг/кг, ип) и транскардијално је перфузирано са 100 мл ПБС, а затим са 200 мл 4 процента параформалдехида (пХ 7,4; Сигма-Алдрицх, Ст. , МО), мозгови су накнадно фиксирани преко ноћи у 4 процента параформалдехида и затим стављени у 30-постотни раствор сахарозе за криопротекцију. Замрзнути мозгови су подељени на клизном микротому (50 ум; коронална оријентација) у четири сета непосредно суседних секција за крезил љубичасту боју специфичну за ћелијско тело и НеуН мрљу специфичну за неуроне. Тачне методе за сваку мрљу су детаљно описане на другом месту (видети додатне материјале од Кхолодар-Смитх ет ал., 2008а).

Анализа лезија

Користећи софтвер Имаге Ј и Пхотосхоп (верзија ЦС6), степен неуротоксичног оштећења ХЦ, ПЕР, ПФЦ и В2, као и латералног енторхиналног кортекса, инфралимбичког кортекса и предњег цингуларног кортекса процењен је на основу серијских пресека обојених НеуН-ом .

РЕЗУЛТАТИ

Степен лезије

ХЦ лезије. Субјекти са ХЦ лезијама имали су велике и потпуне лезије на целом ХЦ док су околна влакна била поштеђена (Слика 3А). Постојао је јасан недостатак ХЦ ткива у рострално-каудалном опсегу мозга. Дводимензионална анализа подручја лезије је извршена коришћењем пресека обојених НеуН. Све у свему, оштећено је 85,5±2,52% хипокампуса. Није било разлике у оштећењу на левој хемисфери (85,72±2,77 процената) у поређењу са десном хемисфером (85,36±2,26 процената ;тио=0.17,п=0,87, упарени узорци т -тест).

ПФЦ лезије. — Субјекти са ПФЦ лезије имали су велике лезије на прелимбичком кортексу (ПЛ), иу мањој мери инфралимбичком кортексу (ИЛ; Слика 3Б). ПЛ, ИЛ и АЦЦ су укључени у квантитативну дводимензионалну анализу подручја лезије. ПЛ је био највише оштећен (40,34 ±3,25 процената), затим ИЛ (18,23±5,85 процената) и било је врло мало оштећења на АЦЦ (5,03 ±1,60 процената). Количина оштећења ПЛ је слична оној која је раније пронађена са сличном техником лезије (ДеВито & Еицхенбаум, 2011), међутим, степен оштећења екстра-ПЛ региона је знатно смањен у овој студији. Стога, упркос мањим оштећењима изван региона, сви ефекти ових лезија вероватно првенствено одражавају функцију ПЛ. Користећи т-тест упарених узорака, нисмо пронашли значајну разлику у оштећењу ПЛ на левој хемисфери (37,96±3,55 процената) у поређењу са десном хемисфером (42,72±3.86 процената ;т{26} }.40,п=0.09).

ПЕР лезије.-Код субјеката са ПЕР лезијом, оштећење је било центрирано у кортикалном ткиву које окружује средњи задњи ринални сулкус (Слика 3Ц) са 58,32±4,27 процената пуног обима ПЕР лезије (А/П-2). 0 до -7.2). Већина оштећења настала је у задњем делу ПЕР(А/П-4.0 до-7.2), где је просечна укупна штета износила 80,23±4,54 процената. Користећи т-тест упарених узорака, открили смо да нема разлике у оштећењу задњег ПЕР на левој хемисфери (76,34±5,30 процената) у поређењу са десном хемисфером (84,13 ±5,08 процената ;т10=-1.62 ,п=0.14). Такође је дошло до мањих оштећења на делу латералног енторхиналног кортекса (ЛЕЦ) који се налази непосредно вентрално у области 35 од ПЕР (36,71±4,21 процената). Количина оштећења је слична оној која је раније пронађена када се користи ова техника лезије (Кхолодар-Смитх ет ал.,2008а; Феинберг ет ал.2012).

В2 лезије. Пацови са В2 лезијом су послужили као негативна контрола да би се показало да оштећење кортекса изнад ХЦ, у региону који раније није био повезан са меморијом секвенце, не утиче на перформансе у нашем задатку. Оштећење је углавном било ограничено на В2, са 40,38 ± 3,27 процената укупне штете код пацова. Код четири пацова дошло је до мањих оштећења ЦАл једнострано, а код два пацова било је мањег оштећења ЦАл обострано. Међутим, изгледа да ово оштећење није утицало на њихов учинак ни на испитивањима наруџбине или артикла.

Лажне лезије.— ХЦ, ПФЦ и ПЕР лажни (н=4, 4 и 2, респективно) пацови нису показали никакве приметне доказе оштећења мозга како је процењено помоћу НеуН хистолошких мрља. Дакле, лажни су интерпретирани као да имају пуне и нормалне неуронске способности током свих експеримената у понашању и комбиновани су за наредне анализе.

Меморија наруџбине и артикла

Као што се очекивало, нивои перформанси су били подједнако високи код лажно оперисаних животиња и код В2. лезије животиња, па смо их комбиновали да формирамо контролну групу.

Перформансе на меморијским сондама налога.

Једносмерна АНОВА је коришћена да се испитају разлике у индексу дискриминације (ДИ) на наређеној сонди између група лезија. Постојао је значајан главни ефекат групе (Фи,48=5.084, п=0.0039), а постхоц поређења су показала да се контролна група значајно разликовала од ХЦ, ПФЦ и ПЕР група (Холм -Сидак тестира п<0.05).one-sample-tests showed="" that="" the="" control="" group="" was="" significantly="" different="" from="" chance(di="0;" t17=""><0.0001),but the="" lesioned="" groups="" were="" not(hc:tu0="0.8667,p=0.4064;PFC:to" =1.941,p="0.0783;PER:t10=1.310,p=0.2196)." to="" limit="" the="" number="" of="" posthoc="" tests,="" pairwise="" comparisons="" among="" hc,="" pfc,="" and="" per="" groups="" were="" not="" directly="" tested;="" instead,="" group="" differences="" were="" examined="" using="" a="" group="" x="" probe="" interaction="" (see="" below).="" see="" figure="" 2a="" for="" a="" graphical="" representation="" of="" these="">

Перформансе на меморијским сондама предмета.

A one-way ANOVA on item memory performance did not show a significant difference across groups(Group effect: F3.48= 1.167,p=0.3320), and no group was significantly different from the control group (Holm-Sidak tests p's>0.05). Користећи један узорак т-тестова против случајности (ДИ=0), све групе су показале значајну преференцију за нови мирис (мирис Кс) у поређењу са мирисом представљеним у низу (мириси; сви п<0.001). see="" figure="" 2b="" for="" a="" graphical="" representation="" of="" these="">

Директно поређење сонди наруџбине и артикла.

Двосмерна АНОВА поновљених мерења је коришћена за упоређивање групних перформанси по типовима сонде. Пронашли смо значајне главне ефекте Групе (Ф,48=5.80,п=0.002) и Пробе (Ф1.48=32.55,п<0.001).however, the="" group="" x="" probe="" interaction="" did="" not="" reach="" significance="" (f3,48="1.96," p="0.133)indicating" that="" the="" pattern="" of="" results="" did="" not="" significantly="" differ="" across="" lesion="" groups,="" post-hoc="" comparisons="" revealed="" that="" di="" scores="" were="" significantly="" lower="" on="" the="" order="" probes="" relative="" to="" the="" item="" probes="" for="" the="" hc,="" pfc="" and="" per="" groups="" (bonferroni-corrected="" one-sample="" t-tests;=""><0.017), whereas="" the="" control="" group="" showed="" no="" significant="" difference.="" these="" findings="" strongly="" suggest="" that="" the="" deficit="" observed="" is="" selective="" to="" order="" memory="" and="" cannot="" be="" attributed="" to="" a="" secondary="" impairment="" in="" item="" memory.="" these="" data="" are="" displayed="" in="" the="" form="" of="" difference="" scores="" (dlorder-ditem)="" in="" figure="">

Контролни услови и анализе

Брза презентација листе узорака.

Да бисмо раздвојили учинак у групама, тестирали смо исте животиње на изазовнијој верзији задатка у којој је листа узорака представљена брже (~45 секунди између ставки). Открили смо да су све групе показале јаку меморију ставки (незначајан ефекат групе: Ф3,41=1.48,п=0.24; све групе које показују т-тестове једног узорка изнад 0 ,п'с<0.05).however, none="" of="" the="" groups,="" including="" the="" control="" group,="" showed="" clear="" order="" memory="" under="" this="" condition(non-significant="" group="" effect:="" f,41="1.09,p=0.365;" mean="" di="" for="" all=""><0.2), which="" makes="" it="" difficult="" to="" further="" interpret="" these="">

Снага меморије.

We ran a control experiment in a separate cohort of naive animals to determine whether the memory strength of the different sample odors was significantly different at the time of the ordered probe. We found no significant differences in item memory across odor positions (F4.20=0.88,p=0.49), suggesting that all positions are remembered equally well (i.e., they have the same memory strength). Furthermore, all odor positions were significantly greater than chance exploration times for the novel odor(DI>0). Према томе, мало је вероватно да снага меморије може да објасни просуђивање поретка меморије у нашој парадигми.

Узорковање мириса.

Прва перла мириса из фазе узорка била је доступна пацовима укупно 30 секунди. Све у свему, пацови су га активно истраживали током 4,14±1,49с (средња вредност ±1 стандард; у просеку током 3 сесије за сваког субјекта). Ово време узорковања је упоређено између сесија и група лезија коришћењем АНОВА поновљених мерења. Открили смо да су пацови смањили време узорковања током три сесије (средња вредност од 4,82с, 4,67с, односно 4,13с; значајан главни ефекат времена узорковања; Ф,.138=24.06, стр<0.001), but="" that="" this="" effect="" did="" not="" differ="" across="" groups(non-significant="" session="" lesion="" interaction;f9,138="1.18,p=0.31).There" was="" a="" significant="" main="" effect="" of="" group="" (f146="3.339," p="0.027)," though="" the="" means="" were="" very="" close(3.85s,4.39s,="" 5.00s,="" and="" 3.88s="" for="" controls,="" hc,="" pfc,="" and="" per,="" respectively).="" a="" post-hoc="" holm-sidak="" test="" revealed="" slightly="" longer="" sample="" times="" in="" pfc="" animals="" relative="" to="" controls=""><0.037), but="" no="" other="" group="" differences="" were="" observed(p's="">0.05). Мало је вероватно да ће ова разлика у малим групама збунити наше резултате; иако је то могло довести до нешто вишег реда и перформанси меморије ставки у ПФЦ групи. Важно је да је тај ефекат у суштини умањен резултатом разлике приказаним на слици 2Ц. Кључна контрола овде је да смо за сваку животињу изједначили време истраживања у оквиру презентације секвенце.

Дискусија

Користећи нову парадигму случајног памћења, проценили смо ефекте селективног оштећења ХЦ, ПФЦ или ПЕР на меморију наруџбине и ставке. Открили смо да је свака од три групе са лезијама значајно оштећена у меморији реда у односу на контроле и да су дефицити били упоредиве величине. Важно је да смо такође открили да су све групе лезија показале нормално памћење предмета, што указује на то да је њихова способност да се сете представљених предмета остала нетакнута (тј. њихов дефицит је био специфичан за неспособност да се сете њиховог редоследа). Иако се раније показало да су ове структуре важне за различите облике темпоралне меморије, постојале су значајне варијације у захтевима задатка у различитим студијама, па је стога било потребно да се процени њихов допринос у оквиру истог експеримента. Ова студија помаже у интеграцији ових претходних налаза показујући да ХЦ, ПФЦ и ПЕРеацх играју кључну улогу у памћењу секвенци догађаја који су јединствени у испитивању, што је фундаментална карактеристика епизодног памћења.

Интегрисање кључних карактеристика епизодног памћења у једну парадигму

Епизодично памћење укључује памћење низа искустава из нашег свакодневног живота, која се случајно кодирају и преузимају по потреби (Тулвинг, 1972; Аллен & Фортин, 2013). Стога, када се моделује епизодно памћење код животиња, важно је ухватити случајну природу епизодног кодирања (нпр. Дере ет ал., 2005; Зхоу ет ал, 2012). Да бисмо то урадили, развили смо случајну верзију парадигме коју раније коришћен за процену памћења редоследа и предмета, у коме су животиње експлицитно награђиване током узорковања предмета и тестова сонде (Фортин ет ал, 2002).

Ова парадигма превазилази претходне напоре интегришући у један приступ кључне карактеристике других модела епизодног памћења (нпр. Цхиба ет ал.,1994; Митцхелл & Лаиацона, 1998; Фортин ет ал,2002; Кеснер ет ал. ал, 2002; Ханнессон ет ал., 2004а, б; Бабб и Цристал, 2006; ДеВито & Еицхенбаум, 2011; Баркер & Варбуртон, 2011; Варбуртон ет ал, 2013). Прво, да бисмо се фокусирали на случајно кодирање и проналажење, презентације мириса нису биле награђене током листе узорака или тестова сонде. Уместо тога, искористили смо склоност глодара да преференцијално истражују нове стимулусе за процену памћења, приступ који су развили и потврдили други (види Еннацеур, 2010). Тачније, када су представљени са два стимулуса, открили смо да су контролне животиње преференцијално истраживале ранији од два предмета на нарученој сонди и нови мирис на сонди предмета, који смо користили као индикатор поретка и меморије ставке, респективно. Верујемо да је преференција ранијег мириса етолошки релевантна стратегија која се односи на оптимално понашање у потрази за храном (нпр. већа је вероватноћа да ће пацов пронаћи храну или воду допуњену у ранијем положају него у каснијем, јер је прошло више времена; види Аллен & Фортин ,2013). Ово понашање може бити подржано повезивањем одређених ставки са њиховом секвенцијалном позицијом или представљањем временског контекста или кроз секвенцијално упарене сараднике (нпр. Аллен ет ал.2014.Јаиацхандран ет ал,2019; Лонг & Кахана,2019). Друго, да би се кодирање фокусирало на мирисни стимулус, мириси су представљени на дрвеним перлама које су иначе идентичне у свим осталим сензорним атрибутима и свака перлица је коришћена само једном да би се избегла контаминација са животињом или постељином (видети Феинберг, ет ал., 2012. ; О'Делл, ет ал. 2012; Спинетта, ет ал., 2008). Поред тога, све перле су биле представљене на истој локацији, а конфигурације лево-десно на тестовима сонде биле су уравнотежене између животиња и сесија, како би се просторна локација ирелевантна за перформансе. Треће, да бисмо контролисали могућност да меморија поретка једноставно може бити последица разлика у јачини меморије између две ставке, обезбедили смо да време испитивања буде еквивалентно за мирисе (за сваку листу и животињу). Коначно, користили смо дужу листу узорака од других парадигми (у овом случају, 5 презентација мириса). Употреба пет ставки на листи узорака нам је омогућила да фокусирамо наше тестове наруџби и артикала на средње три ставке, за које се показало да имају упоредиву снагу меморије у нашем контролном експерименту (Дл од ~0,6), и да избегнемо испитивање наруџбине које укључује први или последњи огледни предмети (који могу бити збуњени ефектима примата или недавности).

Један неочекивани налаз понашања био је да брза верзија задатка (~45 с између ставки током узорковања) није успела да покаже поуздану меморију редоследа у контролама. Док је наш пилот рад показао да ова брза верзија може довести до детективне меморије реда, контролна група у овој студији није се значајно разликовала од случајне. Дубљи поглед на перформансе појединачних контролних животиња сугерише да се подскуп понашао као наше пилот животиње, док остале нису показале ефекат, што је довело до повећане варијабилности. Будућа употреба овог задатка може имати користи од систематског мењања дужине интервала како би се осветлио однос између кашњења ставки и поузданости/снаге резултујуће меморије поруџбина.

Доприноси ХЦ, ПФЦ и ПЕР меморији за редослед догађаја

У наређеној сонди, открили смо да су контроле, група која комбинује ХЦ, ПФЦ и ПЕР лажне, као и В2 лезије (негативна контрола), показала значајну преференцију за мирис који се јавио раније у секвенци (мирис Б), што сугерише да имају нетакнуту меморију за редослед догађаја. Међутим, пацови који су имали лезију на ХЦ, ПФЦ или ПЕР, сви су показали недостатак преференције за мирис Б или Д, и стога нема доказа о меморији реда. У испитивању предмета, све групе су показале значајну склоност према новом мирису (мирису Кс), што сугерише да имају упоредиву меморију за ставке представљене на листи и да, према томе, да недостатак меморије наруџби није само последица неуспеха да се сећају представљених мириса. Овај налаз поштеђене меморије предмета након оштећења ХЦ, ПФЦ или ПЕР је у складу са претходним извештајима. На пример, раније је показано да ХЦ или ПФЦ нису неопходни за дискриминацију новости (Феинберг ет ал., 2012; Баркер, ет ал, 2007; Фортин, ет ал., 2002; Митцхелл & Лаицона, 1998). Штавише, у повезаном задатку, ПЕР лезије нису довеле до дефицита у меморији препознавања мириса за тип мириса који се овде користи (мириси у домаћинству) у било ком од тестираних интервала задржавања (5 мин до 48 сати), иако је препознавање друштвених/мириса био оштећен у дугим интервалима задржавања (Феинберг, ет ал.2012).

Наши налази су у складу са претходним студијама лезија код глодара, које су укључиле ХЦ у памћење реда користећи различите парадигме (Кеснер & Новак,1982; Цхиба, ет ал 1994; Митцхелл & Лаиацона, 1998; Фортин, ет ал, 2002; Кеснер , ет ал.2002;ДеВито &Еицхенбаум,201л;Баркер & Варбуртон,2011; 2013) и са неуропсихолошким и неуроимагинг студијама на људима (Цабеза ет ал,1997;Хаиес ет ал,2004; Кумаран &Магуире ет ал.,2006; ,2009;Росс ет ал.,2009;Екстром ет ал.2011;Тубриди &Давацхи,2011;Хсиех ет ал.,2014;Давацхи& Дубров,2015;Реедерсет ал.,2018; за преглед Лонг & Кахана,2019). Наши налази се заснивају на овим претходним студијама показујући да ХЦ игра кључну улогу у инцеиденталном кодирању и проналажењу секвенци непросторних епизода, након контроле збуњујућег утицаја ефеката примата и недавности. Остаје да се утврди како ХЦ обавља ову функцију. Показало се да ХЦ неурони пружају информације о временском контексту у којем су се догађаји десили (нпр. Маннс ет ал., 2007; МацДоналд ет ал., 2013; Аллен ет ал. 2016) и сматра се да ХЦ користи ову врсту просторно-темпоралног сигнала да формирају епизодна сећања повезујући информације о појединачним догађајима са просторним и временским контекстима у којима су се догодили (Аллен & Фортин,2013; Книерим,2015; Еицхенбаум,2017). Разјашњавање овог процеса ће захтевати снимање електрофизиолошке активности током случајног кодирања и проналажења низа догађаја.

ПФЦ је такође укључен у памћење реда иу задацима просторне и објектне дискриминације код глодара (Баркер ет ал.,2007;Ханнессон ет ал,2004а,б;ДеВито & Еицхенбаум, 2011;Митцхелл &Лаицона,1998;Фустер,2001) и људи (Старесина & Давацхи, 2009; Јенкинс & Ранганатх, 2010; Тубриди & Давацхи, 2011; Аллен & Фортин, 2013). Наши подаци су у складу са овим и доприносе растућем броју доказа да је ПФЦ неопходан за случајну меморију за секвенце непросторне епизоде. Недавна открића сугеришу да ПФЦ може бити укључен у контролу начина на који се секвенце преузимају из складишта ХЦ меморије у зависности од тренутних захтева понашања (Јаиацхандран ет ал,2019: Сцхмидт ет ал.2019). Будуће студије које користе пролазне инактивације у овом задатку могу бити корисне у разјашњавању специфичне улоге ПФЦ-а у кодирању и проналажењу секвенци догађаја јединствених у испитивању.

Иако се показало да ПФЦ терминали за утишавање медаље у ПЕР ометају меморију секвенци (Јаиацхандран ет ал., 2019), ово је први извештај који показује да лезије на ПЕР узрокују дефицит специфичан за меморију случајног реда. Овај ефекат је у складу са претходним доказима да је ПЕР умешан у премошћавање временских сећања у условљавању страха у траговима и уједињењу дисконтинуираних стимулуса (Кхолодар-Смитх, ет ал., 2008а,б; Навароли,2012). Поред тога, Баркер ет ал. (2007) су известили да пацови са ПЕР лезијама имају дефиците у памћењу реда, али је селективност тог ефекта била нејасна јер су такође открили значајне дефиците у меморији препознавања. Такође постоји забринутост да се њихова студија ослањала на препознавање објеката, које је осетљиво на ПЕР лезије (нпр. Мурраи & Рицхмонд.2001; Буссеи ет ал., 2005), и да се њихова секвенца састојала од само две ставке које се могу збунити по ефектима примата и недавности. Овде примећени ПЕР ефекти појашњавају да се улога ПЕР у меморији протеже даље од перцепције објеката са више функција, показујући да ефекти лезија могу бити специфични за меморију ради реда, а познато је да је ПЕР укључен у модулацију тока информација између ХЦ, ПФЦ , и енторхиналне регионе (нпр. Паз ет ал 2007), а ова модулациона улога може бити кључна за кодирање и проналажење секвенци догађаја.

Закључци

Развили смо нову парадигму успутног поретка и меморије ставки која интегрише кључне карактеристике из других модела епизодне меморије и показали да су ХЦ, ПФЦ и ПЕР критични за меморију реда. Иако су ово важни налази, главни недостатак студије је то што се образац резултата није значајно разликовао у три групе лезија и, према томе, није расветлио одговарајући допринос ових структура. Наша немогућност да пронађемо разлике између група лезија била је првенствено последица експерименталног дизајна, који је укључивао многе групе. Иако нам је овај дизајн омогућио да тестирамо улогу сваке структуре у оквиру истог експеримента (кључни циљ студије), поређење у пару између група са лезијама било је непрактично због потребе да се контролише број извршених постхоц тестова. Надали смо се да би брзо представљена верзија овог задатка могла помоћи у разликовању улога ових структура у временским оквирима, али нажалост, та алтернативна верзија није резултирала снажним памћењем реда код контролних субјеката. Други фактор који је такође могао допринети недостатку диференцијације између ХЦ, ПФЦ и ПЕР ефеката је наша употреба лезија пре тренинга, које су утицале на све фазе меморије (тј. консолидацију кодирања и проналажење). Будуће студије које користе пролазне инактивације могу бити прикладније за откривање диференцијалних оштећења, пружањем могућности за циљање одређене фазе. Заједно, ови налази сугеришу да су ХЦ, ПФЦ и ПЕР део широке мреже структура неопходних за случајно учење редоследа. догађаја у епизодном сећању. Разјашњавање специфичне природе њиховог доприноса, као и њихових основних неуронских механизама, захтеваће даље истраживање.