後ろ足で立ち上がる際の海馬の不活化は空間記憶を損なう

Scientific Reports volume 13、記事番号: 6136 (2023) この記事を引用

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空間記憶には無傷の海馬が必要です。 移動と静かな休息の時期（毛づくろいや報酬の消費など）における海馬の機能は、広範な研究の対象となっている。 しかし、航行中、ラットは頻繁に後ろ足で立ち上がるため、空間記憶のための注意深いサンプリング期間中の海馬の活動の重要性は不明です。 これに対処するために、我々は、後続のテスト段階での記憶能力に対する遅延勝利シフト課題の研究段階での立ち上げエポック中の背側海馬活動の必要性をテストしました。 海馬の活動は、閉ループ、両側性、光遺伝学的不活化によって操作されました。 符号化時の立ち上げエポック中に背側海馬が不活性化された場合、空間記憶の精度は大幅かつ選択的に低下した。 これらのデータは、飼育期間中の海馬の活動が空間記憶にとって重要である可能性があることを示しており、飼育期間中の海馬の機能と空間記憶との新たな関連性を明らかにしている。

空間記憶は、多くの日常活動の中心となる中核的な認知能力です。 海馬の完全性は空間記憶に不可欠であることが長い間認識されてきました1、2、3、4、5、6、7。 しかし、海馬処理のすべてのエポックが空間記憶エンコードにとって同等に重要であるわけではありません。 移動中の空間調整と静かな休息期間中の再生（毛づくろいや報酬の消費など）の観察により、これらの行動の時期が、海馬の処理がどのように空間記憶をサポートするかを研究するほとんどの研究の焦点となっている8、9、10、11、12、13。 しかし、あらゆる種類の動物は、移動を停止し、静かな休息とは異なり、周囲の環境を積極的にサンプリングするという行動をとります14。

ラットやマウスを含む哺乳類では、これは後ろ足で立ち上がって現れることがあります15。 海馬に依存した空間記憶の符号化と飼育の関連性は不明である。

子育ては広く観察されている行動ですが、ほとんど研究されていません。 飼育により、感覚サンプリング（視覚、嗅覚など）に利用できる領域が増加し、通常の水平歩行によって提供される情報よりも特に遠位の手がかりおよび/または環境境界に関する改善された情報が提供されると推定され、環境モデリングをサポートするための空間環境についての学習が促進されます。そして、環境の新しさに反応して飼育数が確実に増加します15、16、17、18、19。

飼育中の背側海馬の機能記録は、背側海馬が7〜12 Hzの「ハイシータ」リズミック活動のパワーの増加と関連していることを示しています20、21、22、23、24。 シータ自体が海馬の符号化と検索に機能的に関連しており 25,26,27,28,29,30,31,32,33,34、シータを破壊すると海馬に依存する記憶に干渉する 35,36,37 ため、子育てはおそらく海馬の処理の新時代と言えるでしょう。 ,38、シータを回復すると、海馬に依存する学習障害を救うことができます39,40。 しかし、シータとその学習と記憶との関係を調べる研究は、通常、空間探索中の通常の水平移動の期間に限定されています。 したがって、海馬シータと立ち上がる間の相関関係は、立ち上がることが海馬依存のコード化の時代である可能性があることを示唆していますが、立ち上がることと空間記憶との関連性は不明です。

これらの収束した理由により、私たちは、子育てが海馬に依存した空間記憶のコード化の時代であるという仮説を立てました。 この仮説を検証するために、空間記憶課題における立ち上がりイベント中に背側海馬を選択的に不活性化しました。 海馬の活動は、立ち上がりを検出するように調整された 3D カメラ システムによって引き起こされる閉ループの両側性光遺伝学的不活化によって操作されました。 海馬活動の操作は、8 アーム迷路ディレイド ウィン シフト タスクの研究段階に限定されました 41,42。 行動評価は、その後のテスト段階で実行されました。 われわれは、立ち上げの際に背側海馬が不活性化すると、試験時の空間記憶が損なわれることを発見した。 海馬の不活性化は、一定の時間だけ行われたが、立ち上げイベントに比べて遅れた場合、重大な記憶障害は生じなかった。 この効果は、ハロロドプシンと蛍光レポーターを発現するようにトランスフェクトされた実験用ラットに特有のものでした。 蛍光レポーターのみを発現するようにトランスフェクトされた対照群のラットでは、いかなる条件においても障害は観察されなかった。 これらのデータは、飼育中の背側海馬の活動が空間記憶にとって重要であることを示す最初の証拠を提供する。