Клетки гиппокампа разделяют положительные и отрицательные инграммы.

Биология связи, том 5, Номер статьи: 1009 (2022) Цитировать эту статью

9854 Доступа

3 цитаты

672 Альтметрика

Подробности о метриках

Гиппокамп участвует в обработке различных мнемонических вычислений, в частности пространственно-временных компонентов и эмоциональных измерений контекстуальной памяти. Недавние исследования продемонстрировали клеточную гетерогенность вдоль оси гиппокампа. Было показано, что вентральный гиппокамп играет важную роль в обработке эмоций и валентности. Здесь мы объединяем трансгенные и полностью вирусные стратегии мечения, зависящие от активности, чтобы визуализировать несколько валентно-специфичных инграмм в vHPC и продемонстрировать две частично разделенные клеточные популяции и проекции, которые реагируют на аппетитные и аверсивные переживания. Затем, используя подходы секвенирования РНК и секвенирования метилирования ДНК, мы обнаружили, что аппетитные и аверсивные энграммные клетки vHPC демонстрируют разные программы транскрипции и ландшафты метилирования ДНК по сравнению с нейтральной популяцией энграмм. Кроме того, оптогенетических манипуляций с телами меченых клеток в vHPC недостаточно для стимулирования аппетитного или аверсивного поведения при выборе места в реальном времени, стимуляции меченых терминалей vHPC, проецирующихся на миндалевидное тело и прилежащее ядро (NAc), но не на префронтальную кору (PFC). , показал предпочтение и избегание привода мощности. Эти терминалы также могли изменять свою способность управлять поведением. Мы пришли к выводу, что vHPC содержит генетически, клеточно и поведенчески разделенные популяции клеток, обрабатывающих аппетитные и аверсивные энграммы памяти.

В мозгу мы находим богатое хранилище воспоминаний, которые могут быть наполнены информацией положительной и отрицательной валентности1,2,3. Этот опыт оставляет устойчивые структурные и функциональные4 изменения, которые распределяются по 1,5,6,7,8,9 дискретным наборам клеток и цепей, составляющих энграмму памяти10. Недавние исследования успешно визуализировали и манипулировали определенным набором клеток, ранее активных в течение одного опыта10,11,12,13,14,15,16,17. Однако то, как множественные энграммы различной валентности (далее определяемые как клетки, которые по-разному реагируют на аппетитные или аверсивные события независимо от стимула18) представлены в одной и той же области мозга, остается плохо изученным. Предыдущие исследования показали, что вентральный гиппокамп (vHPC) выборочно разграничивает и передает эмоциональную информацию различным нижестоящим целям. Мы стремились охарактеризовать молекулярные и клеточные особенности, а также поведенчески значимые функции клеток vHPC, обрабатывающих аппетитные и аверсивные энграммы, уделяя особое внимание вентральному CA1 (vCA1). Чтобы ответить на вопрос о том, как vCA1 обрабатывает множественные эмоциональные переживания, мы сначала разработали стратегию, сочетающую два метода мечения на основе cFos с эндогенной иммуногистохимией cfos для визуализации инграмм в трех дискретных точках времени. Во-первых, мы составили анатомическую схему проекций аппетитно- и аверсивно-маркированных клеток vCA1, чтобы измерить структурное перекрытие и сегрегацию между различными нижестоящими мишенями. Во-вторых, мы провели полногеномное секвенирование РНК (RNA-seq) и секвенирование метилирования ДНК, чтобы изучить генетические особенности этих наборов клеток. Наконец, мы поведенчески протестировали причинную роль и функциональную гибкость клеток vHPC как в отношении тела клетки, так и в отношении конкретных проекций.

Во-первых, для доступа к клеткам в разные моменты времени и в зависимости от активности внутри субъекта мы использовали трансгенное животное на основе Fos, TRAP218, под контролем 4-гидрокситамоксифена (4-OHT) в паре с полностью вирусным Fos. -стратегия под контролем доксициклина10 (Dox) (рис. 1а). Мышам TRAP2 +, экспрессирующим рекомбиназу iCre-ERT2, при инъекции ДМСО вместо 4-ОНТ не наблюдается экспрессии TdTomato (дополнительный рисунок 1), двусторонне вводили коктейль вирусов: AAV9-Flex-DIO-TdTomato и AAV-cFos. -tTA+AAV-TRE-EYFP. Стратегия cfos-tTA соединяет промотор c-Fos с трансактиватором тетрациклина (tTA), который в своей белковой форме напрямую связывается с элементом ответа на тетрациклин (TRE) доксициклин-(Dox)-зависимым образом и управляет экспрессией интересующего белка (т.е. EYFP). Объединение этих двух независимых систем дает два индуцируемых окна для маркировки клеток vHPC в пределах одного и того же субъекта (см. «Методы»).

0.05, P = 0.0011; Error bars represent mean ± Standard mean of error (SEM)./p> 0.05. Error bars represent mean ± SEM. Scale bars are all 100 μm./p> 0.05). d A Volcano plot with the relative fold change of gene expression in log 2 ratio and the FDR-adjusted p-value in log 2 ratio as X and Y axis showing the up and downregulated genes in aversive vCA1 cells compared to neutral group. Up or downregulated genes with FDR adjusted p-value less than 1e-5 plus at least four-fold differences were highlighted in either red or blue respectively. The gene names were displayed for the top 20 most significant genes as sorted by Wald statistics. e A Volcano plot showing the up and downregulated genes in appetitive vCA1 cells compared to neutral group. f A Venn diagram showing the 1104 differentially expressed genes (DEGs) in appetitive and 474 DEGs in aversive vCA1 cells. 262 DEGs were identified in both groups. g An UpSet plot showing 226 downregulated genes in both aversive and appetitive vCA1 cells, and 35 upregulated genes in both aversive and appetitive vCA1 cells. Only one gene (Nufip1) was upregulated in the appetitive engram but downregulated in the aversive engram. Error bars represent mean ± SEM./p> 0.05, **P = 0.0032, ****P < 0.0001, repeated measures one-way ANOVA followed by Tukey's multiple comparison test. Error bars represent mean ± SEM.)./p>