L'inattivazione dell'ippocampo durante l'allevamento sulle zampe posteriori compromette la memoria spaziale

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 6136 (2023) Citare questo articolo

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La memoria spaziale richiede un ippocampo intatto. La funzione dell'ippocampo durante le epoche di locomozione e di riposo tranquillo (ad esempio, la toelettatura e il consumo di ricompensa) è stata l'obiettivo di studi approfonditi. Tuttavia, durante la navigazione i ratti spesso si impennano sulle zampe posteriori e l'importanza dell'attività dell'ippocampo durante questi periodi di attento campionamento per la memoria spaziale è sconosciuta. Per risolvere questo problema, abbiamo testato la necessità dell'attività dorsale dell'ippocampo durante i periodi di allevamento nella fase di studio di un compito win-shift ritardato per le prestazioni della memoria nella successiva fase di test. L'attività dell'ippocampo è stata manipolata con l'inattivazione optogenetica bilaterale a circuito chiuso. L'accuratezza della memoria spaziale era significativamente e selettivamente ridotta quando l'ippocampo dorsale veniva inattivato durante i periodi di allevamento al momento della codifica. Questi dati mostrano che l’attività dell’ippocampo durante i periodi di allevamento può essere importante per la memoria spaziale, rivelando un nuovo legame tra la funzione dell’ippocampo durante i periodi di allevamento e la memoria spaziale.

La memoria spaziale è un’abilità cognitiva fondamentale che è fondamentale per molte attività quotidiane. Da tempo è stato riconosciuto che l'integrità dell'ippocampo è essenziale per la memoria spaziale1,2,3,4,5,6,7. Tuttavia, non tutte le epoche dell’elaborazione ippocampale sono ugualmente importanti per la codifica della memoria spaziale. Le osservazioni sulla sintonizzazione spaziale durante la locomozione e sulla riproduzione durante i periodi di riposo tranquillo (ad esempio, grooming e consumo di ricompensa) hanno reso queste epoche comportamentali il fulcro della maggior parte del lavoro che studia come l'elaborazione dell'ippocampo supporta la memoria spaziale8,9,10,11,12,13. Tuttavia, gli animali di tutti i tipi eseguono comportamenti in cui interrompono la locomozione e, distinti dal riposo tranquillo, campionano attivamente l'ambiente circostante14.

Nei mammiferi, compresi ratti e topi, ciò può apparire come un impennarsi sulle zampe posteriori15. La rilevanza dell'allevamento per la codifica ippocampale dipendente delle memorie spaziali è sconosciuta.

L'allevamento è un comportamento ampiamente osservato ma minimamente studiato. L'allevamento aumenta l'area disponibile per il campionamento sensoriale (visivo, olfattivo, ecc.), offrendo presumibilmente informazioni migliori in particolare sui segnali distali e/o sui confini ambientali al di là di quelli forniti dalla normale deambulazione orizzontale facilitando l'apprendimento dell'ambiente spaziale per supportare la modellazione ambientale e l'allevamento aumenta in modo affidabile in risposta alle novità ambientali15,16,17,18,19.

Le registrazioni funzionali dell'ippocampo dorsale durante l'allevamento mostrano che è associato ad una maggiore potenza dell'attività ritmica "alto theta" a 7-12 Hz20,21,22,23,24. L'allevamento potrebbe essere un'epoca di elaborazione dell'ippocampo perché theta stesso è associato funzionalmente alla codifica e al recupero dell'ippocampo25,26,27,28,29,30,31,32,33,34, l'interruzione di theta interferisce con la memoria dipendente dall'ippocampo35,36,37 ,38, e il ripristino di theta può salvare i deficit di apprendimento dipendenti dall'ippocampo39,40. Tuttavia, gli studi che esaminano theta e la sua relazione con l’apprendimento e la memoria sono normalmente limitati ai periodi di normale locomozione orizzontale durante l’esplorazione spaziale. Pertanto, mentre la correlazione tra theta dell'ippocampo e l'allevamento suggerisce che l'allevamento potrebbe essere un'epoca di codifica dipendente dall'ippocampo, la rilevanza dell'allevamento per la memoria spaziale è sconosciuta.

Queste ragioni convergenti ci hanno portato a ipotizzare che l'allevamento sia un'epoca di codifica ippocampale dipendente delle memorie spaziali. Per testare questa ipotesi, abbiamo inattivato selettivamente l'ippocampo dorsale durante gli eventi di allevamento in un compito di memoria spaziale. L'attività dell'ippocampo è stata manipolata con l'inattivazione optogenetica bilaterale a circuito chiuso, attivata da un sistema di telecamere 3D calibrato per rilevare l'allevamento. Le manipolazioni dell'attività dell'ippocampo sono state limitate alla fase di studio di un compito di labirinto con vittoria ritardata a 8 bracci41,42. Le valutazioni comportamentali sono state eseguite durante la successiva fase di test. Abbiamo scoperto che l'inattivazione dell'ippocampo dorsale durante i periodi di allevamento ha comportato una compromissione della memoria spaziale al test. L'inattivazione dell'ippocampo per periodi di tempo corrispondenti, ma ritardata rispetto agli eventi di allevamento, non ha prodotto disturbi significativi della memoria. Questo effetto era unico per i ratti sperimentali che erano stati trasfettati per esprimere alorodopsina e un reporter fluorescente. Non sono stati osservati disturbi in nessuna condizione nei ratti del gruppo di controllo che sono stati trasfettati per esprimere solo il reporter fluorescente. Questi dati forniscono la prima prova che l’attività dell’ippocampo dorsale durante l’allevamento è importante per la memoria spaziale.