J Neurosci. 2015 Okt 7; 35 (40):13773-83. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2083-15.2015.
Eagle AL1, Gajewski PA1, Yang M2, Kechner ME1, Al Masraf BS1, Kennedy PJ3, Wang H1, Mazei-Robison MS1, Robison AJ4.
Abstrakt
Hippocampus (HPC) er kjent for å spille en viktig rolle i læring, en prosess avhengig av synaptisk plastisitet; Imidlertid er de molekylære mekanismene som ligger til grunn for dette dårlig forstått. ΔFosB er en transkripsjonsfaktor som induceres gjennom hele hjernen ved kronisk eksponering for medisiner, stress og forskjellige andre stimuli og regulerer synaptisk plastisitet og atferd i andre hjernegrupper, inkludert nukleinsystemet. Vi viser at ΔFosB også er indusert i HPC CA1 og DG-underfelter ved romlig læring og ny miljøpåvirkning. Målet med den nåværende studien var å undersøke rollen som ΔFosB i hippocampal-avhengig læring og minne og strukturell plasticitet av HPC-synapser. Ved å bruke viral-mediert genoverføring for å tavle ΔFosB transkripsjonell aktivitet ved å uttrykke ΔJunD (en negativ modulator av ΔFosB transkripsjonsfunksjon) eller for å overuttrykke ΔFosB, demonstrerer vi at HPC ΔFosB regulerer læring og minne. Spesifikt, ΔJunD-uttrykk i HPC svekket læring og minne på et batteri av hippocampale avhengige oppgaver i mus. På samme måte har generell ΔFosB overekspresjon også svekket læring. ΔJunD-uttrykk i HPC påvirket ikke angst eller naturlig belønning, men ΔFosB overekspresjon induserte anxiogene oppføringer, noe som tyder på at ΔFosB kan formidle oppmerksomhetsgating i tillegg til læring. Til slutt fant vi at overekspresjon av ΔFosB øker umodne dendritiske spines på CA1 pyramidale celler, mens ΔJunD reduserte antall umodne og modne ryggradetyper, noe som indikerer at ΔFosB kan utøve sine atferdsvirkninger gjennom modulering av HPC-synaptisk funksjon. Sammen tyder disse resultatene kollektivt på at ΔFosB spiller en viktig rolle i HPC-cellemorfologi og HPC-avhengig læring og minne.
BETYDNING:
Konsolidering av våre eksplisitte minner forekommer i hippocampus, og det er i denne hjernegruppen at de molekylære og cellulære prosessene for læring har blitt mest studert. Vi vet at sammenhenger mellom hippocampale nevroner dannes, elimineres, forbedres og svekkes under læring, og vi vet at noen stadier av denne prosessen innebærer endringer i transkripsjon av bestemte gener. Imidlertid er de spesifikke transkripsjonsfaktorene som er involvert i denne prosessen, ikke fullt ut forstått. Her demonstrerer vi at transkripsjonsfaktoren ΔFosB er indusert i hippocampus ved å lære, regulerer formen av hippocampale synapser, og er nødvendig for minneformasjon, og åpner for en rekke nye muligheter for hippocampal transkripsjonsregulering.
Copyright © 2015 forfatterne 0270-6474 / 15 / 3513773-11 $ 15.00 / 0.
Nøkkelord:
dendritiske spines; hippocampus; læring; transkripsjon; ΔFosB
;