Doświadczenie uzależniającego uczenia się hipokampalnych algorytmów DeltaFosB (2015)

J Neurosci. 2015 października 7;35(40):13773-83. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2083-15.2015.

Orzeł AL1, Gajewski PA1, Yang M2, Kechnera MNIE1, Al Masraf BS1, Kennedy PJ3, Wang H1, Mazei-Robison MS1, Robison AJ4.

Abstrakcyjny

Wiadomo, że hipokamp (HPC) odgrywa ważną rolę w uczeniu się, procesie zależnym od plastyczności synaptycznej; jednak mechanizmy molekularne leżące u podstaw tego są słabo poznane. ΔFosB jest czynnikiem transkrypcyjnym, który jest indukowany w całym mózgu przez przewlekłą ekspozycję na leki, stres i różne inne bodźce oraz reguluje plastyczność synaptyczną i zachowanie w innych obszarach mózgu, w tym w jądrze półleżącym. Pokazujemy tutaj, że ΔFosB jest również indukowany w podpolach HPC CA1 i DG przez uczenie się przestrzenne i nową ekspozycję środowiskową. Celem obecnego badania było zbadanie roli ΔFosB w uczeniu się i pamięci zależnej od hipokampa oraz plastyczności strukturalnej synaps HPC. Wykorzystując transfer genów za pośrednictwem wirusów do wyciszenia aktywności transkrypcyjnej ΔFosB poprzez ekspresję ΔJunD (negatywny modulator funkcji transkrypcyjnej ΔFosB) lub nadekspresję ΔFosB, wykazaliśmy, że HPC ΔFosB reguluje uczenie się i pamięć. Konkretnie, ekspresja ΔJunD w HPC upośledzała uczenie się i pamięć na baterii zadań zależnych od hipokampa u myszy. Podobnie ogólna nadekspresja ΔFosB również upośledzała uczenie się. Ekspresja ΔJunD w HPC nie wpłynęła na lęk ani naturalną nagrodę, ale nadekspresja ΔFosB wywołała zachowania anksjogenne, co sugeruje, że ΔFosB może pośredniczyć w bramkowaniu uwagi oprócz uczenia się. Wreszcie odkryliśmy, że nadekspresja ΔFosB zwiększa niedojrzałe kolce dendrytyczne na komórkach piramidalnych CA1, podczas gdy ΔJunD zmniejsza liczbę niedojrzałych i dojrzałych typów kolców, co wskazuje, że ΔFosB może wywierać swoje efekty behawioralne poprzez modulację funkcji synaptycznej HPC. Łącznie wyniki te sugerują łącznie, że ΔFosB odgrywa znaczącą rolę w morfologii komórkowej HPC oraz uczeniu się i pamięci zależnej od HPC.

OŚWIADCZENIE O ZNACZENIU:

Konsolidacja naszych wyraźnych wspomnień zachodzi w hipokampie i to właśnie w tym obszarze mózgu molekularne i komórkowe procesy uczenia się zostały najdokładniej zbadane. Wiemy, że połączenia między neuronami hipokampa są tworzone, eliminowane, wzmacniane i osłabiane podczas uczenia się i wiemy, że niektóre etapy tego procesu obejmują zmiany w transkrypcji określonych genów. Jednak specyficzne czynniki transkrypcyjne zaangażowane w ten proces nie są w pełni poznane. Tutaj pokazujemy, że czynnik transkrypcyjny ΔFosB jest indukowany w hipokampie przez uczenie się, reguluje kształt synaps hipokampa i jest wymagany do tworzenia pamięci, otwierając wiele nowych możliwości regulacji transkrypcji hipokampa.

Copyright © 2015 autorzy 0270-6474 / 15 / 3513773-11 $ 15.00 / 0.

SŁOWA KLUCZOWE:

kolce dendrytyczne; hipokamp; uczenie się; transkrypcja; ΔFosB