La inactivación del hipocampo durante la crianza sobre las patas traseras perjudica la memoria espacial

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 6136 (2023) Citar este artículo

951 Accesos

7 altmétrico

Detalles de métricas

La memoria espacial requiere un hipocampo intacto. La función del hipocampo durante las épocas de locomoción y descanso tranquilo (p. ej., aseo y consumo de recompensas) ha sido objeto de amplios estudios. Sin embargo, durante la navegación, las ratas frecuentemente se levantan sobre sus patas traseras, y se desconoce la importancia de la actividad del hipocampo durante estos períodos de muestreo atento de la memoria espacial. Para abordar esto, probamos la necesidad de la actividad del hipocampo dorsal durante las épocas de crianza en la fase de estudio de una tarea de cambio de ganancia retrasada para el rendimiento de la memoria en la fase de prueba posterior. La actividad del hipocampo se manipuló con inactivación optogenética bilateral de circuito cerrado. La precisión de la memoria espacial se redujo significativa y selectivamente cuando el hipocampo dorsal se inactivó durante las épocas de crianza en la codificación. Estos datos muestran que la actividad del hipocampo durante los períodos de crianza puede ser importante para la memoria espacial, revelando un vínculo novedoso entre la función del hipocampo durante las épocas de crianza y la memoria espacial.

La memoria espacial es una capacidad cognitiva central que es fundamental para muchas actividades diarias. Desde hace tiempo se reconoce que la integridad del hipocampo es esencial para la memoria espacial1,2,3,4,5,6,7. Sin embargo, no todas las épocas del procesamiento del hipocampo son igualmente importantes para la codificación de la memoria espacial. Las observaciones de la sintonización espacial durante la locomoción y de la repetición durante períodos de descanso tranquilo (p. ej., preparación y consumo de recompensas) han convertido estas épocas conductuales en el foco de la mayoría de los trabajos que estudian cómo el procesamiento del hipocampo respalda la memoria espacial8,9,10,11,12,13. Sin embargo, animales de todo tipo realizan comportamientos en los que detienen la locomoción y, a diferencia del descanso tranquilo, muestrean activamente el entorno circundante14.

En los mamíferos, incluidas las ratas y los ratones, esto puede manifestarse como levantarse sobre sus patas traseras15. Se desconoce la relevancia de la crianza para la codificación de recuerdos espaciales dependiente del hipocampo.

La crianza es un comportamiento ampliamente observado pero mínimamente investigado. La crianza aumenta el área disponible para el muestreo sensorial (visual, olfativo, etc.), supuestamente ofreciendo información mejorada, en particular sobre señales distales y/o límites ambientales por encima y más allá de la proporcionada por la deambulación horizontal normal, facilitando el aprendizaje sobre el entorno espacial para apoyar el modelado ambiental. y la crianza aumenta de manera confiable en respuesta a la novedad ambiental15,16,17,18,19.

Los registros funcionales del hipocampo dorsal durante la crianza muestran que está asociado con una mayor potencia de la actividad rítmica 'theta alta' de 7 a 12 Hz20,21,22,23,24. Quizás sea una época de procesamiento del hipocampo porque theta, en sí, está asociada funcionalmente con la codificación y recuperación del hipocampo25,26,27,28,29,30,31,32,33,34, la alteración de theta interfiere con la memoria dependiente del hipocampo35,36,37 ,38, y restaurar theta puede rescatar los déficits de aprendizaje dependientes del hipocampo39,40. Sin embargo, los estudios que examinan theta y su relación con el aprendizaje y la memoria se limitan habitualmente a períodos de locomoción horizontal normal durante la exploración espacial. Por lo tanto, si bien la correlación entre theta del hipocampo y la crianza sugiere que la crianza podría ser una época de codificación dependiente del hipocampo, se desconoce la relevancia de la crianza para la memoria espacial.

Estas razones convergentes nos llevaron a plantear la hipótesis de que la crianza es una época de codificación de recuerdos espaciales dependiente del hipocampo. Para probar esta hipótesis, inactivamos selectivamente el hipocampo dorsal durante los eventos de crianza en una tarea de memoria espacial. La actividad del hipocampo se manipuló con una inactivación optogenética bilateral de circuito cerrado activada por un sistema de cámara 3D calibrado para detectar la crianza. Las manipulaciones de la actividad del hipocampo se restringieron a la fase de estudio de una tarea de turno retardado en un laberinto de 8 brazos41,42. Durante la siguiente fase de prueba se realizaron evaluaciones de comportamiento. Encontramos que la inactivación del hipocampo dorsal durante los períodos de crianza resultó en un deterioro de la memoria espacial en la prueba. La inactivación del hipocampo durante períodos de tiempo equivalentes, pero retrasada en relación con los eventos de crianza, no produjo alteraciones significativas de la memoria. Este efecto fue exclusivo de las ratas experimentales que fueron transfectadas para expresar halorrodopsina y un indicador fluorescente. No se observaron alteraciones en ninguna condición en las ratas del grupo de control que fueron transfectadas para expresar únicamente el indicador fluorescente. Estos datos proporcionan la primera evidencia de que la actividad del hipocampo dorsal durante la crianza es importante para la memoria espacial.

El protocolo del estudio fue aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Indiana. Todos los procedimientos y cirugías con animales se realizaron de acuerdo con las pautas de ARRIVE y en estricta conformidad con las pautas de los Institutos Nacionales de Salud y el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Indiana. Para todos los experimentos se utilizaron ratas Long Evans adultas (de al menos 3 meses de edad) (procedentes de Envigo Inc.). Se utilizaron un total de 18 ratas: 8 ratas macho estaban en el grupo experimental. 2 ratas cayeron debido a que no alcanzaron el criterio de comportamiento. 10 ratas (5 hembras; 5 machos) estaban en el grupo de control. 1 rata hembra abandonó el estudio debido a un fallo del implante quirúrgico. 2 ratas macho cayeron debido a que no alcanzaron el criterio de comportamiento. Se utilizaron 7 ratas (4 hembras; 3 machos) para el análisis. Los animales se alojaron individualmente y se mantuvieron en un ciclo de luz/oscuridad de 12 H en una habitación con temperatura y humedad controladas con acceso ad libitum al agua y alimentos restringidos para mantener ~ 90% (85–95%) del peso corporal libre de alimentación. Las ratas se aclimataron a las instalaciones para animales durante 5 días antes de ser manipuladas diariamente. Debido a la señalización abierta de las condiciones mediante la manipulación optogenética y el cronograma del estudio, primero se recopilaron los datos del grupo experimental, seguido del grupo de control. El experimentador no podía estar cegado a la condición o al grupo.

La capacitación se llevó a cabo en un laberinto radial automatizado de 8 brazos construido a medida. El laberinto tenía un centro de 33,2 cm de ancho y puertas abatibles neumáticas opacas de color blanco en las entradas a los 8 brazos. Los brazos medían 48,26 cm de largo, 10,79 cm de ancho y tenían pisos acrílicos de color blanco opaco. Los brazos tenían paredes acrílicas transparentes de 20,95 cm de altura que permitían ver las señales distales que rodeaban el laberinto en un rango de distancias de uno a cinco pies del laberinto (Fig. 1b). Las señales se construyeron con cinta adhesiva de colores brillantes o cartulina con una fila de 6 señales espaciadas uniformemente al nivel de las paredes del laberinto, y una segunda fila de señales aproximadamente a 2 pies por encima de la primera fila de señales. La habitación también contiene una imagen enmarcada, un escritorio y una estantería. Al final de cada brazo había pocillos de comida en los que se administraron gránulos de sacarosa de 45 mg (Bio-Serv, Flemington, Nueva Jersey). El laberinto estaba abierto en la parte superior para permitir realizar pruebas con animales atados. El laberinto se limpió con clorhexidina inmediatamente después de cada prueba.

El diseño experimental fue un diseño 2 × 3 con dos niveles para la expresión de opsina {opsina + reportero (Grupo experimental), solo reportero (grupo de control)} manipulados entre animales y tres niveles para el tiempo de entrega de luz {'' Off', 'Trasero' , 'Delay'} manipulado dentro del animal. Las manipulaciones del momento de la entrega de luz sirvieron para probar la relevancia de la actividad del hipocampo durante el comportamiento de crianza. 'Off' estableció la capacidad básica de cada rata para completar la tarea. 'Trasero' midió el impacto de sincronizar la entrega de luz para que sea sincrónica con la crianza y representó la condición experimental clave. El 'retraso' controló la cantidad total de luz entregada dentro de una prueba, pero desincronizó la entrega de luz del comportamiento de crianza. Cada rata completó de 6 a 14 ensayos de cada condición optogenética en orden pseudoaleatorio (las tablas complementarias S1 y S2 indican el número de ensayos por rata por condición). Cada rata completó sólo una prueba por día. La única restricción en la orden era que se probaran las tres condiciones antes de que alguna se repitiera en otra ocasión. Las manipulaciones de la expresión de opsina sirvieron para aislar el efecto de la opsina en el comportamiento controlando cualquier efecto incidental de la administración de luz o la transfección viral. Las condiciones de expresión de opsina formaron dos cohortes de ratas, una de las cuales fue transfectada con opsina y reportero fluorescente denominada Grupo Experimental, mientras que la otra fue transfectada solo con reportero y se conoce como grupo de Control.

Durante 3 días antes del entrenamiento, las ratas fueron manipuladas durante 10 minutos y se les administraron entre 20 y 30 gránulos de sacarosa para acostumbrarlas al manejo y las recompensas del experimentador. El entrenamiento preliminar consistió en uno de 10 min. prueba diariamente durante 4 días. Durante cada uno, se colocaron de 4 a 6 gránulos a lo largo de cada uno de los 8 brazos y 2 gránulos en los pozos de comida de cada brazo. Se permitió a la rata explorar libremente todo el laberinto. La prueba finalizó después de que la rata consumió todos los gránulos o transcurrieron 10 minutos.

La formación inicial constó de 10 sesiones, una prueba/sesión. Durante cada uno, se entrenó a las ratas para que los brazos fueran cebados una vez al día. Antes de cada prueba, los pocillos de alimento de los 8 brazos fueron cebados con 2 gránulos cada uno. Las pruebas de entrenamiento comenzaron colocando al animal en el centro con las puertas cerradas. Después de un minuto, las puertas se abrieron, permitiendo que la rata buscara alimento libremente. Las ratas pudieron explorar hasta que se recogieron todos los gránulos o transcurrieron 15 minutos.

La tarea de memoria espacial utilizada aquí fue la tarea de cambio de victoria retrasado en un laberinto de 8 brazos radiales41,42. La tarea constaba de tres fases, una fase de estudio, una fase de retraso y una fase de prueba, como se muestra en la figura 1. En la fase de estudio, la rata se colocó en el centro central. Después de 30 s, se abrió un conjunto aleatorio de cuatro puertas y se permitió a la rata recoger pellets de cada una. Luego se sacó la rata del laberinto y se colocó en un pedestal junto al laberinto durante una fase de retraso de 4 minutos. Durante el cual, el laberinto se limpió con clorhexidina para eliminar las señales de olor. La fase de prueba comenzó colocando a la rata en el centro y después de 30 s, se abrieron las ocho puertas. Los cuatro brazos que no se habían abierto durante la fase de estudio cebaron los pozos de comida. La fase de prueba finalizó una vez consumidos todos los pellets o cuando transcurrieron 15 min. Cada rata realizó una prueba de la tarea cada día de entrenamiento. El entrenamiento regular (~ 5 días/semana) continuó hasta que las ratas alcanzaron el criterio de comportamiento: no más de tres errores en cuatro días.

Panorama general del paradigma experimental. (a) Se utilizó una tarea de turno ganador retrasado. En la fase de estudio, se abrieron 4 puertas y las ratas buscaron recompensas en los brazos abiertos. En la fase de retraso, la rata fue retirada del laberinto durante 4 min. y el laberinto fue limpiado. En la fase de prueba, las 8 puertas se abrieron y las ratas buscaron las recompensas restantes. (b) Fotografía del laberinto de brazos radiales y disposición de las señales distales que rodean el laberinto. (c) El hipocampo dorsal se abordó con infusiones virales e implantes de fibra óptica. ( d ) Marcado por inmunofluorescencia de la expresión de EYFP inducida en el hipocampo dorsal. La barra de escala es de 1 mm. (e) Se utilizaron tres condiciones de estimulación optogenética. Arriba: la línea negra traza un rastro hipotético de la altura de una rata a lo largo del tiempo. Las zonas grises marcan eventos de crianza, cuando la altura de la rata cruza un umbral fijo (línea discontinua). Apagado: una condición de control en la que no se produjo estimulación optogenética. Trasera: El láser se activa (rectángulo naranja) durante los eventos de cría. Retraso: el láser se activa en función de la crianza, pero el inicio y el desplazamiento se producen con un retraso fijo de 6 s, como lo indica la flecha horizontal.

Las medidas dependientes planificadas clave del rendimiento de la memoria espacial fueron el porcentaje correcto y el número total de entradas del brazo. El porcentaje correcto se midió como el número de las primeras cuatro opciones de la fase de prueba que contenían recompensas dividido por cuatro. El número de entradas de brazos se midió como el número total de brazos introducidos para encontrar los cuatro sitios de recompensa con cebo. Se definió que una visita a un brazo ocurría cuando las patas traseras de la rata entraban en el brazo. Una visita al brazo se contaba como un error si el brazo se había visitado anteriormente en el ensayo. El porcentaje correcto actúa como una medida de los errores de memoria de referencia espacial (reingreso al brazo desde el estudio) para probar la memoria de los brazos ingresados ​​durante la fase de estudio. El número total de entradas en los brazos refleja errores de la memoria de trabajo espacial (reentrada en un brazo con cebo) y el grado en que la rata puede corregir el error si no logra ingresar a los brazos con cebo en las primeras cuatro opciones en la prueba41,42,43. Los análisis post hoc suplementarios de la estrategia de comportamiento examinaron medidas adicionales, que incluyen (1) Número de reingresos = recuento del número de veces que una rata sale de un brazo y luego vuelve a entrar en el mismo brazo antes de ingresar a otros brazos dentro de una fase de prueba. (2) Sesgo de rotación = un examen de las entradas en los brazos inmediatamente adyacentes al brazo que deja la rata que cuantifica la frecuencia con la que giran en una dirección frente a la otra. Se calcula como el valor absoluto de la diferencia en el número de transiciones en sentido horario y antihorario. Va desde cero hasta el número total de entradas del brazo. Un valor de cero indica una probabilidad equilibrada de realizar la transición en un sentido frente al otro. Los valores superiores a cero indican cuántas veces más la rata hizo la transición en una dirección en relación con la otra. 3) Longitud máxima de secuencia = una cuantificación del número máximo de transiciones consecutivas a brazos adyacentes en una dirección u otra. Puede variar en valor desde cero, para nunca pasar a brazos adyacentes, hasta valores mayores hasta el total de entradas de brazos si la rata progresó de un brazo al siguiente alrededor del laberinto. 4) Número de entradas opuestas = recuento del número de veces que una rata sale de un brazo y luego ingresa al brazo inmediatamente opuesto al brazo salido en una fase de prueba (Tablas complementarias S3 y S4).

El comportamiento de crianza se siguió utilizando una cámara 3D (RealSense Depth Camera D435; Intel). La cámara se colocó en el techo, encima del centro del laberinto, mirando hacia abajo, de modo que pudiera capturar todo el laberinto a 30 Hz y una resolución de 640 × 480 (vídeos complementarios S1 y S2). Se escribió un paquete de análisis personalizado en tiempo real para detectar eventos de cría. Los eventos de crianza se definieron como momentos en los que una "gota" de tamaño apropiado entraba en una región de interés. La región de interés era una zona 3D que llenaba un cilindro de espacio corto y ancho sobre el laberinto. El perímetro del cilindro coincidía con el perímetro del recinto del laberinto. La parte inferior del cilindro estaba alineada con la parte superior de las paredes del recinto. La parte superior del cilindro se extendía 20 cm por encima de éste. El límite superior se definió para evitar eventos de activación errónea de la correa mientras se movía entre la cámara y el recinto. Para evitar aún más una activación errónea, se requirió que las manchas ocuparan más de 0,13 cm2 y menos de 26,46 cm2. Esto sirvió para evitar que el experimentador disparara accidentalmente el láser al aparecer ante la cámara. La rutina de detección trasera se implementó con el detector de manchas de visión por computadora de código abierto (OpenCV). Cuando se detecta una mancha del tamaño apropiado en la región de interés, se envía un comando a una unidad Arduino que luego activa el sistema láser. Para las ratas del grupo de control, el sistema láser de cámara 3D se operó manualmente.

El control optogenético se implementó con la halorhodopsina eNpHR3.0, una bomba de iones controlada por luz que inhibe la actividad neuronal con fotoestimulación44. La activación de la halorhodopsina se logró utilizando luz de un sistema láser de cabezal óptico de diodo láser CE:YAG (Dórico) filtrada a 570 nm. La salida del láser se entregó al hipocampo por medio de un parche de fibra conectado a una articulación rotatoria (Dórico) y, desde el junta rotatoria, un cable de conexión de fibra óptica dual (Dórico) que se acoplaba a las fibras ópticas implantadas antes de cada sesión de prueba. La intensidad de la luz fue controlada por el software del estudio Doric Neuroscience para obtener de 5 a 10 mW en la punta de la fibra en el cerebro utilizando un sensor de potencia de fotodiodo acoplado a un medidor de potencia (Thorlabs). La activación del láser fue activada por una señal externa generada por una unidad Arduino (Arduino) que ejecutaba un software de detección de cría personalizado.

Las condiciones experimentales optogenéticas fueron las siguientes: en la condición experimental principal en la que la luz se entregó coincidentemente con el comportamiento de cría, denominado "Trasero" en los resultados, el láser se activó cuando el sistema de cámara 3D detectó la cría y permaneció encendido durante toda la duración. de la parte trasera. En la condición inicial 'Apagado', el interruptor de alimentación principal del láser permaneció apagado de modo que no se entregó luz en ningún punto. No obstante, la fibra óptica se conectó como en las demás condiciones. En la condición de control de 'Retraso', la luz se entregó en respuesta a la crianza, pero tanto la activación como la desactivación del láser se activaron con un retraso fijo de 6 s en relación con la crianza. El software de control insertó un retraso de 6 s entre el momento en que el sistema de cámara 3D detectó la cría y el momento en que se cambió el estado del sistema láser. Por lo tanto, lo más importante es que la duración de la entrega de luz en la condición de 'Retraso' coincidió con la duración de la parte trasera detectada. Todas las ratas se acoplaron a los cables de conexión de fibra durante todas las pruebas, independientemente de la condición o cohorte. Las tres condiciones se aleatorizaron de modo que todas las condiciones se ejecutaron en orden aleatorio cada 3 ensayos. Se restringió que las épocas de manipulación optogenética ocurrieran únicamente en la fase de estudio. La actividad del hipocampo no fue manipulada durante la fase de prueba cuando se evaluó la memoria espacial.

Las ratas del grupo experimental se sometieron a dos cirugías. En el primero, se inyectó un virus en el hipocampo dorsal. En el segundo, se implantó una cánula de fibra óptica para la administración de luz y la activación de opsina. Durante la primera cirugía, las ratas fueron anestesiadas con 1,5 a 4% de isoflurano y su cabeza se colocó en un marco estereotáxico. El cuero cabelludo fue cortado y retraído. Se perforaron tres sitios por encima del hipocampo de forma bilateral. En cada uno, se realizaron infusiones virales a 3 profundidades diferentes. Por lo tanto, se realizaron un total de 18 inyecciones separadas de 45 nl en las siguientes coordenadas: [- 3,0 AP, ± 2,2 ML, 2,1, 2,3, 2,5 DV]; [- 3,7 AP, ± 2,9 ML, 2,0, 2,2, 2,4 DV]; y [- 4,3 AP, ± 3,5 ML, 2,0, 2,2, 2,4 DV]. La halorhodopsina y la expresión del indicador fluorescente se transdujeron con AAV (5) -CaMKIIa-eNpHR3.0-EYFP (núcleo del vector UNC). Anteriormente se han utilizado el mismo serotipo y promotor de AAV para inducir la expresión de opsina en el hipocampo de rata45. Al final de la cirugía, se suturó el cuero cabelludo y se permitió que la rata se recuperara durante una semana después de la cirugía antes de continuar con el entrenamiento conductual regular. Las ratas se sometieron a la segunda cirugía entre 2 y 5 semanas después de la primera. Nuevamente, se anestesió a las ratas con isoflurano al 1,5-4%, se les montó la cabeza en un marco estereotáxico y se cortó y retrajo el cuero cabelludo. Se colocaron dos fibras ópticas (MFC_200/245–0.53_5mm_MF2.5-FLT; Doric Inc) sobre los sitios de inyección centrales de la cirugía anterior, en -3.7 AP, 2.9 ML, 1.8 DV, y se fijaron a dos tornillos de joyero insertados en el calavera con acrílico dental. Se suturó el cuero cabelludo para cerrarlo alrededor del implante. Las ratas del grupo de control se sometieron a una cirugía combinada de inyección viral y implantación de fibra óptica. Sólo se expresó un indicador fluorescente mediante la infusión del virus AAV(5)-CAMKIIa-EYFP (núcleo del vector UNC). Una inyección de 2 μl en cada lado del hipocampo [− 3,6 AP, ± 2,8 ML, 2,4 DV] con dos fibras ópticas (MFC_200/245–0.53_5mm_MF2.5-FLT; Doric Inc) colocadas bilateralmente sobre el lugar de la inyección. Nuevamente, se permitió que las ratas se recuperaran durante una semana después de la cirugía antes de reiniciar el entrenamiento conductual. La recopilación de datos comenzó después de que las ratas alcanzaron el criterio de comportamiento. Si bien investigaciones anteriores demuestran que la exposición al isoflurano puede afectar la memoria espacial46,47,48 porque nuestros resultados se basan en comparaciones con animales, esto no puede explicar los efectos observados.

Al finalizar las pruebas, los animales fueron sacrificados mediante sobredosis de isoflurano y perfundidos por vía intracardíaca con solución salina tamponada con fosfato (PBS) seguida de una solución salina de paraformaldehído al 4%. Los cerebros se saturaron con una solución de sacarosa al 30% antes de seccionarlos. Se cortaron secciones coronales (50 μm de espesor) con un crisostato (Leica Biosystems) o un microtomo (American Optic Company). La inmunohistoquímica se realizó en secciones flotantes para amplificar la señalización del indicador EYFP inducida. Primero se enjuagaron las secciones con PBS y luego se bloquearon con tampón (PBS, suero de cabra normal al 5% y Trition X-100 al 0,4%). A esto le siguió una incubación durante la noche con anticuerpo de conejo anti-GFP conjugado (1:1000; número de catálogo A21311; Invitrogen). Finalmente, las secciones se enjuagaron con PBS y luego se montaron en portaobjetos y se cubrieron con DAPI y Fluoroshield.

Debido a que los animales individuales completaron diferentes números de sesiones de prueba, se realizaron análisis estadísticos con un modelo jerárquico multinivel para probar la relación entre la condición de apagado y el cambio de estimulación optogenética en medidas de interés. El modelo trató el tiempo de entrega de luz como un efecto fijo y la identidad de la rata se estableció como un efecto aleatorio. Concretamente, el modelo se implementó con la ecuación "Perf ~ Opto + (Opto|Rat)", donde Perf es la puntuación de comportamiento de interés (porcentaje correcto o número de brazos ingresados), Opto era una variable categórica que indicaba la condición de sincronización de la entrega de luz y Rat era un índice que indicaba la identidad de la rata de la que procedía cada punto de datos. Los modelos se analizaron en MATLAB utilizando la función glme.m. Intentamos determinar si la pendiente relacionada entre Opto y Perf era significativa, lo que indicaría que el momento de la entrega de luz cambió la puntuación de comportamiento respectiva. Se realizó una prueba estadística adicional para comparar el número de crías de hembras versus machos colapsados ​​en las condiciones de "trasera" y "retraso" para que el grupo de control probara las diferencias de sexo, siguiendo el mismo modelo anterior pero cambiando el número de crías. para rendimiento. Los resultados se informan como los efectos esperados y los intervalos de confianza del 95 % (p. ej., efecto [límite inferior, límite superior]) según lo determinado por el modelo jerárquico. La significancia se determinó basándose en un nivel alfa de 0,05.

Para determinar si la actividad del hipocampo durante la crianza es importante para la memoria espacial, realizamos un experimento de circuito cerrado en el que probamos el efecto de la inhibición optogenética del hipocampo dorsal durante las épocas de crianza sobre la memoria espacial. La memoria espacial se evaluó con la tarea de ocho brazos con cambio de turno retrasado, que consta de fases de estudio, retraso y prueba (Fig. 1a, b). Durante la fase de estudio, se abrieron a la rata cuatro de ocho brazos y, en cada uno, la rata encontró recompensas alimentarias. En la fase de retraso, las ratas fueron retiradas del laberinto durante cuatro minutos. Finalmente, en la fase de prueba, las ratas tuvieron acceso a los ocho brazos, pero solo pudieron encontrar recompensas en los cuatro brazos no abiertos previamente. Las ratas fueron entrenadas en esta tarea con una prueba por día hasta alcanzar un nivel de precisión de criterio (< 3 errores en cuatro días consecutivos de prueba, > 80 % de precisión) antes y después de las cirugías de transfección viral y de implantación de cánulas de fibra. La transfección viral se dirigió al hipocampo dorsal bilateral propiamente dicho y transdujo la expresión de halorrodopsina y reportero fluorescente (grupo experimental) o solo reportero fluorescente (grupo de control). Se implantaron cánulas de fibra óptica bilateralmente dorsalmente a la inyección viral (Fig. 1c, d). Se examinaron tres condiciones diferentes de manipulación optogenética (Fig. 1e): Apagado) en el que no se entregó luz, utilizada para evaluar el rendimiento inicial; La entrega de luz trasera se sincronizó con los eventos de crianza y se utilizó para evaluar el rendimiento de la memoria cuando el procesamiento del hipocampo se interrumpió selectivamente durante la crianza; y Retraso) la entrega de luz se retrasa seis segundos en relación con el inicio de un evento de crianza, lo que se utiliza para controlar la interrupción intermitente del procesamiento del hipocampo durante el estudio, pero sin sincronizar las interrupciones con los eventos de crianza.

Comenzando con el grupo experimental, comparando el porcentaje correcto (Fig. 2a. barras izquierdas) en la prueba entre la condición 'Trasera' (barra azul), en la que la entrega de luz estaba sincronizada con la crianza, y la condición 'Apagado' (barra gris), en la que no se entregó luz, reveló una reducción significativa de la memoria espacial (77,7% frente a 65,7%; est. GLME = − 11,9% [− 21,6%, − 2,3%], t(178) = − 2,44, p = 0,02). La misma comparación entre la condición 'Trasera' y la condición 'Apagado', realizada con los datos recopilados del grupo de control (Fig. 2a. barras derechas), en el que no se expresó la halorrodopsina, reveló que la emisión de luz no tuvo un efecto significativo sobre el porcentaje correcto ( 81,4% frente a 83%; estimación GLME = 2,7 [- 4,1, 6,5], t(217) = 0,4, p = 0,66).

La inactivación optogenética del hipocampo dorsal durante la crianza afecta la memoria espacial. (a) Efecto de la inhibición optogenética sobre el porcentaje de medida correcta entre los grupos experimentales y de control. (b) Efecto de la inhibición optogenética en el número de entradas del brazo durante la prueba en el grupo experimental {opsina + reportero} y de control {solo reportero}. *P < 0,05; ***P < 0,001; media ± SEM n = 6, grupo experimental; n = 7, grupo de control.

Examinar la cantidad de brazos ingresados ​​para encontrar todas las recompensas en lugar del porcentaje correcto reveló el mismo patrón de resultados. Para el grupo experimental (Fig. 2b, tres barras a la izquierda), las ratas ingresaron significativamente en más brazos y encontraron todas las recompensas en las pruebas "traseras" que en las pruebas "fuera" (5,1 frente a 6,5; GLME est. = 1,4 [0,78, 2,1], t(178) = 4,3, p < 0,0001). Las ratas en el grupo de control (es decir, sin expresión de opsina; barras derechas de la Fig. 2b) no se vieron afectadas significativamente por la administración de luz en las pruebas "traseras" en comparación con las pruebas "apagadas" (5,2 frente a 5,2; est. GLME = 0,002 [- 0,59, 0,59], t(217) = 0,009, p = 0,99). Debido a que el grupo de control estaba formado por ratas macho y hembra y se habían observado diferencias de sexo previamente en el comportamiento exploratorio15, probamos si dichas diferencias podrían haber impactado nuestros resultados. Sin embargo, el número de crías realizadas por hembras frente a machos, combinados en las condiciones Trasera y Retraso para cada sexo, no fueron significativamente diferentes (crías por prueba: hembras = 8,07 frente a machos = 8,3; est. GLME = 0,28 [- 1,49, 2,05], t(143) = 0,31, p = 0,75; datos no mostrados).

Las diferencias entre las condiciones "Trasera" y "Apagada" podrían deberse simplemente a la interrupción intermitente de la actividad del hipocampo durante la fase de estudio de las pruebas "Trasera". Es decir, la comparación 'Trasero' versus 'Apagado' aborda si importaba que la inactivación estuviera sincronizada con la crianza. Para probar si la sincronización de la entrega de luz durante la crianza fue un factor determinante en los efectos enumerados anteriormente, también probamos si insertar un retraso de seis segundos entre los eventos de crianza detectados y la activación del láser también alteraría el rendimiento de la memoria espacial. Ésta es la condición de "Retraso". Si los deterioros de la memoria observados anteriormente fueran simplemente el resultado de la inactivación del hipocampo, independientemente de si la rata se estaba criando, entonces deberíamos esperar también un deterioro significativo en la condición de "Retraso". Sin embargo, si los deterioros de la memoria se produjeron porque sincronizamos la inactivación con el comportamiento de crianza, entonces no esperaríamos un deterioro significativo cuando la activación del láser se retrasa en relación con la crianza.

Los análisis mostraron que el rendimiento en la condición 'Retraso' (barra verde) no fue significativamente diferente de la condición 'Apagado' con respecto al porcentaje correcto (77,7 % frente a 72,0 %; GLME est. = − 5,7 [− 14,2, 2,8], t(178) = − 1.3, p = 0.19 (Fig. 2a barras izquierdas) y solo una tendencia hacia un aumento en las entradas totales del brazo (5.1 vs 5.9; GLME est. = 0.8 [0.0, 1.7], t(178) = 2.0, p = 0.05) (Fig. 2b barras izquierdas). Tenga en cuenta que esta tendencia contrasta con el fuerte efecto observado al comparar la condición "Trasera" con la condición "Apagado". No es sorprendente que la inactivación muestre alguna tendencia, pero también es probable que el retraso de seis segundos no desincronice completamente la entrega de luz del comportamiento de crianza. Un análisis post hoc que comparó épocas de cría y épocas de activación del láser reveló que el láser se superpuso en una media ± estándar de 35,5% ± 16,3% de la cría total en la condición de retraso. Como se esperaba, pero incluido aquí para mayor transparencia, la condición de retraso tampoco tuvo un efecto significativo en el grupo de control para el porcentaje correcto (81,4 frente a 82,4%; GLME est. = 2,6 [− 4,1, 6,3], t(217) = 0,41, p = 0,68) (Fig. 2a barras derechas) o brazos totales ingresados ​​(5,2 vs. 5,5; GLME est. = 0,3 [− 0,2, 0,92], t(217) = 1,17, p = 0,24) (Fig. 2b barras derechas) ). Los datos de la condición de 'retraso' se muestran en la Fig. 2.

Aquí, intentamos probar la relevancia de la crianza como una época de codificación de recuerdos espaciales dependiente del hipocampo. Para abordar esto, examinamos cómo la memoria espacial se vio afectada por la inhibición optogenética de circuito cerrado de la actividad del hipocampo dorsal durante la crianza. Los resultados muestran que el rendimiento de la memoria espacial en la fase de prueba de una tarea de cambio de laberinto radial retrasado disminuyó significativamente cuando la actividad del hipocampo dorsal se inhibió selectivamente durante la crianza en la fase de estudio. No se observaron alteraciones de la memoria espacial cuando se utilizó un virus de control que carecía del gen halorrodopsina, descartando la posibilidad de que los efectos de la emisión de luz (p. ej., calentamiento de tejidos, distracción visual, etc.) causaran el rendimiento reducido en el grupo experimental. El hecho de que la condición de "Retraso" tampoco generó deterioros significativos en el rendimiento indica que no es simplemente la inactivación del hipocampo en intervalos impares durante la fase de estudio lo que afectó la memoria. En conjunto, estos resultados demuestran que la actividad del hipocampo dorsal durante la crianza es importante para la memoria espacial.

Nuestros resultados son consistentes con las hipótesis de Lever y colegas sobre las funciones de la crianza. Habiendo revisado el limitado cuerpo de trabajo sobre crianza, Lever y colegas15 sintetizaron los datos disponibles con la hipótesis de que "la crianza es un marcador útil de novedad ambiental, que la formación del hipocampo es un componente crucial del sistema que controla la crianza en ambientes nuevos, y que La crianza es una de varias medidas etológicas que pueden usarse de manera rentable para evaluar el aprendizaje y la memoria del hipocampo. En ese momento se disponía de pruebas sólidas que respaldaban su hipótesis de que la cría marca una novedad ambiental: una amplia variedad de mamíferos se crían en respuesta a la novedad ambiental. Los vínculos hipotéticos con la función del hipocampo eran más especulativos. Los datos indicaron que las lesiones del hipocampo tienen efectos inconsistentes sobre la frecuencia de crianza49,50. Sólo existía evidencia indirecta que vinculara la crianza y el aprendizaje en el hipocampo. Por ejemplo, la crianza covarió con el rendimiento en el laberinto acuático de Morris: disminuyó durante el aprendizaje y se restableció cuando se movió la plataforma, y ​​las lesiones del hipocampo alteran este patrón5,51. Por el contrario, los presentes hallazgos apoyan fuerte y directamente la hipótesis de que la crianza es una medida etológica del aprendizaje del hipocampo.

Los resultados actuales también mejoran nuestra comprensión de las conexiones entre la crianza y el aprendizaje del hipocampo más allá del trabajo realizado sobre el tema por Wells et al.18 y Mun et al.19 desde que Lever y sus colegas publicaron su revisión. Wells y cols. demostraron que el aumento de la novedad ambiental disminuye la modulación de la velocidad de theta del hipocampo y aumenta el número de veces que las ratas se crían, un resultado que indicó un acoplamiento entre la función del hipocampo y el comportamiento de crianza18. Mun et al.19 informaron que el índice de discriminación en una tarea de lugar novedoso (una medida de la memoria espacial) se relacionó positivamente con la frecuencia de crianza durante la fase de exploración inicial. En particular, este efecto fue específico de la tarea de lugar novedoso, una tarea que se sabe que es sensible a la integridad del hipocampo, y no se observó en la tarea de objeto novedoso, una tarea que generalmente es insensible a la integridad del hipocampo, excepto en retrasos prolongados52,53. Por lo tanto, la crianza promovió específicamente la memoria en una tarea dependiente del hipocampo. Ni Wells et al.18 ni Mun et al.19 probaron la necesidad de la actividad del hipocampo durante la crianza para la memoria espacial. Los resultados de nuestro experimento son un avance con respecto a estos trabajos al mostrar explícitamente que la actividad del hipocampo durante la crianza es importante para la memoria espacial.

Si bien se desconoce la función de la crianza de la memoria espacial, trabajos anteriores sugieren que la inactivación que realizamos en el experimento actual puede haber alterado la memoria espacial al interferir con la actualización de un modelo interno del entorno. La cría es probablemente una forma de muestreo ambiental activo. En lo que respecta a la memoria espacial, se ha sugerido que la crianza ayuda a construir y actualizar un modelo del entorno15,24. La frecuencia de crianza aumenta mediante cambios de señales que provocan la reasignación del hipocampo54. Barth et al.24 sugirieron, basándose en análisis de los potenciales de campo del hipocampo y la actividad unitaria, que el hipocampo cambia a un modo funcional distinto durante la crianza. Sugieren que este modo se basa en la información sensorial recopilada durante la crianza para reducir la incertidumbre con respecto a la posición alocéntrica y realizar una realineación sensorial del mapa cognitivo24. Al inactivar el hipocampo durante la crianza, nuestra manipulación puede haber impedido esta actualización con consecuencias posteriores para la memoria espacial.

Sin embargo, observamos que es poco probable que cualquier actualización que se esté produciendo en nuestro experimento sea un modelado ambiental de novo. Antes de las pruebas, mientras alcanzaban el criterio de rendimiento, nuestras ratas completaron docenas de pruebas en circunstancias idénticas, lo que les brindó tiempo suficiente para modelar el entorno adecuado. Sin embargo, es importante destacar que el conjunto de brazos que se abrieron durante el estudio (y que todavía estaban cebados en la prueba) varió aleatoriamente cada día. Por lo tanto, el desafío en un día cualquiera era desambiguar la información actual del ensayo de la interferencia proactiva del entrenamiento previo. Por este motivo, esperamos que cualquier actualización que se realice sea compatible con la memoria de eventos específicos de la prueba. Esto se parece al "¿Dónde estacioné mi auto hoy?" tipo de memoria, que requiere la desambiguación de eventos recientes de eventos anteriores similares, que caracteriza la función del hipocampo55. Alternativamente, como señalaron Lever et al., la crianza puede reflejar una actualización impulsada por el cambio de recompensas en una estructura espacial estable y establecida, un contexto posible y probable en el que ocurre comúnmente el comportamiento de búsqueda de alimento. De hecho, el laberinto de brazos radiales está diseñado para modelar el comportamiento de búsqueda de alimento, donde las nuevas recompensas y su relación con las señales distales externas establecidas se entienden eficientemente no mediante la deambulación horizontal normal sino, en este contexto, mediante la crianza. Las señales distales pueden ayudar a eliminar la ambigüedad de los brazos cuyas recompensas se han consumido o no. De hecho, estos resultados proporcionan evidencia directa de la propuesta de Lever et al. 2006 que la crianza puede ser, en algunos contextos, más eficiente que la locomoción horizontal en la determinación y actualización de la información espacial15.

El trabajo actual no aborda si una porción específica del hipocampo propiamente dicha es necesaria para la codificación de la memoria espacial durante la crianza. Sin embargo, trabajos previos sugieren que la circunvolución dentada puede ser importante24,56,57. La capacidad de memoria espacial en tareas de laberinto radial se correlaciona con el tamaño de los campos terminales de las fibras cubiertas de musgo56. Por otra parte, se descubrió que la reproducción selectiva de ratones para un comportamiento de crianza frecuente daba como resultado una progenie con mayores campos terminales de fibras cubiertas de musgo57. Las lesiones en la circunvolución dentada dorsal bloquean la reexploración de objetos o el entorno con la crianza después de estímulos o cambios ambientales58. La relevancia de la circunvolución dentada para impulsar el procesamiento del hipocampo durante la crianza también está respaldada por los registros funcionales24. Barth et al.24 analizaron los perfiles de densidad de la fuente de corriente del hipocampo durante la crianza y demostraron que la crianza iba acompañada de un sumidero prominente en la circunvolución dentada y un aumento del acoplamiento theta-gamma en los campos terminales de la vía perforante que se originaba en la corteza entorrinal medial24. Finalmente, el trabajo molecular en la circunvolución dentada demuestra un vínculo potencial entre la crianza, la plasticidad sináptica dentada y la memoria espacial59.

El presente trabajo tampoco ofrece nuevos conocimientos sobre la disociación entre crianza "con apoyo" y "sin apoyo". "Con apoyo" y "sin apoyo" se refieren a si un animal en crianza coloca sus extremidades anteriores sobre una superficie mientras se cría para sostenerse. Trabajos anteriores han demostrado que estas dos formas de crianza son disociables. Por ejemplo, la cría selectiva para la cría sin apoyo no dio lugar a un aumento simultáneo de la cría con apoyo57. Además, cada crianza con apoyo y sin apoyo es disociable por su respectiva sensibilidad a diferentes factores motivadores como el estrés o la motivación para escapar60,61. Sin embargo, el laberinto de brazos radiales utilizado en el presente trabajo tenía pasillos estrechos y hubo pocas ocasiones en las que las ratas no colocaron una pata delantera en una pared. Por lo tanto, aunque no se analizó formalmente, observamos casualmente que prácticamente todos los eventos de cría se habrían clasificado como cría con apoyo. Además, el protocolo de inactivación de circuito cerrado no disoció entre no soportado y soportado en ningún caso. Por lo tanto, se requiere un trabajo separado para determinar si se habrían obtenido resultados diferentes si la inactivación se hubiera restringido a un tipo u otro de cría. En varios estudios previos se han informado diferencias de sexo en comportamientos exploratorios como la crianza15, donde las hembras tienden a criar más que los machos62,63,64,65,66,67,68,69. No encontramos ninguna diferencia importante en el número promedio de crías en comparación con las ratas macho y hembra utilizadas en el grupo de control. Esto puede deberse a la falta de ansiedad/condiciones de novedad presentes en estudios anteriores debido a la amplia experiencia similar en la tarea compartida por cada rata independientemente de su sexo individual.

Finalmente, con respecto a la especificidad de nuestros resultados, hay dos fuentes de ambigüedad que vale la pena señalar. Primero, en relación con la discusión anterior sobre crianza con apoyo versus crianza sin apoyo, puede ser que no todos los eventos de crianza contribuyan directamente a la codificación de la memoria espacial. Un análisis cuidadoso de la dinámica del hipocampo en los eventos de crianza en trabajos futuros podría ofrecer información a este respecto. En segundo lugar, el trabajo actual no aborda si la forma específica de codificación que ocurre durante la crianza podría ocurrir en ausencia de la crianza. Hay, por ejemplo, otros comportamientos que comparten un fenotipo común con la crianza y que llamamos "muestreo atento del lugar". Por ejemplo, Mónaco et al. describieron comportamientos de 'escaneo lateral de la cabeza' que coincidían con la formación endógena de nuevos campos de lugar en las neuronas CA1 del hipocampo70. Tanto en la crianza como en el escaneo lateral de la cabeza, los animales se paran en un lugar y se orientan activamente hacia señales distales. Funcionalmente, ambos se caracterizan por una theta de alta amplitud en el hipocampo24,70. Sin embargo, hay evidencia que sugiere que la codificación que ocurre durante la crianza puede no ocurrir fácilmente durante conductas fuera de la crianza. Mun et al. indujeron inflamación en la pata trasera de un ratón y descubrieron que simultáneamente dificultaba la crianza y reducía la sensibilidad a la novedad espacial19. Implícito en este resultado está que los ratones no cambiaron a una estrategia alternativa para realizar la misma codificación cuando la crianza se volvió incómoda. Por lo tanto, si bien los resultados del presente trabajo son suficientes para demostrar que la crianza es una época de codificación de la memoria espacial dependiente del hipocampo, se necesita trabajo adicional para especificar completamente la relación entre la crianza y la codificación de la memoria espacial.

Resumen final y conclusión: este trabajo demuestra que interrumpir la actividad en el hipocampo dorsal propiamente dicho durante los eventos de crianza es suficiente para alterar la codificación de la memoria espacial en la tarea del laberinto del brazo radial con cambio de ganancia retrasado. Este resultado indica que los eventos de crianza son una época de codificación de la memoria espacial dependiente del hipocampo.

Los conjuntos de datos generados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a solicitud razonable.

Olton, DS, Walker, JA & Gage, FH Conexiones del hipocampo y discriminación espacial. Res. cerebral. 139(2), 295–308 (1978).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Jarrard, LE Lesiones selectivas del hipocampo: efectos diferenciales sobre el desempeño de ratas en una tarea espacial con entrenamiento preoperatorio versus postoperatorio. J. Comparar. Fisiol. Psicólogo. 92(6), 1119 (1978).

Olton, DS & Paras, BC Memoria espacial y función del hipocampo. Neuropsicología 17, 669–682 (1979).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Morris, RG, Garrud, P., Rawlins, JA y O'Keefe, J. Colocación de navegación deteriorada en ratas con lesiones del hipocampo. Naturaleza 297 (5868), 681–683 (1982).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Sutherland, RJ, Whishaw, IQ y Kolb, B. Un análisis del comportamiento de la localización espacial después de un daño inducido por electrolíticos, kainato o colchicina en la formación del hipocampo en la rata. Comportamiento. Res. cerebral. 7, 133-153 (1983).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Eichenbaum, H., Dudchenko, P., Wood, E., Shapiro, M. & Tanila, H. El hipocampo, la memoria y las células de lugar, ¿es memoria espacial o un espacio de memoria? Neurona 23, 209–226 (1999).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Broadbent, NJ, Squire, LR y Clark, RE Memoria espacial, memoria de reconocimiento e hipocampo. Proc. Nacional. Acad. Ciencia. 101, 14515–14520 (2004).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

O'Keefe, J. & Dostrovsky, J. El hipocampo como mapa espacial. Evidencia preliminar de la actividad unitaria en la rata que se mueve libremente. Res. cerebral. 34, 171-175 (1971).

O'Keefe, J. y Nadel, L. El hipocampo como mapa cognitivo (Clarendon Press, 1978).

Google Académico

Dupret, D., O'Neill, J., Pleydell-Bouverie, B. y Csicsvari, J. La reorganización y reactivación de los mapas del hipocampo predicen el rendimiento de la memoria espacial. Nat. Neurociencias. 13, 995–1002 (2010).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Foster, DJ y Wilson, MA Reproducción inversa de secuencias de comportamiento en las células del lugar del hipocampo durante el estado de vigilia. Naturaleza 440, 680–683 (2006).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Diba, K. y Buzsáki, G. Secuencias de células de lugar del hipocampo hacia adelante y hacia atrás durante las ondas. Nat. Neurociencias. 10, 1241-1242 (2007).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Jadhav, SP, Kemere, C., German, PW y Frank, LM Las ondas agudas del hipocampo despierto apoyan la memoria espacial. Ciencia (Nueva York, NY) 336, 1454–1458 (2012).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Cheng, K. Osciladores y servomecanismos en orientación y navegación y, a veces, en cognición. Proc. R. Soc. B Biol. Ciencia. 289, 20220237 (2022).

Artículo de Google Scholar

Lever, C., Burton, S. & Ο'Keefe, J. Crianza sobre las patas traseras, novedad ambiental y formación del hipocampo. Rev. Neurociencias. 17, 111-134. https://doi.org/10.1515/revneuro.2006.17.1-2.111 (2006).

Artículo PubMed Google Scholar

Thiel, CM, Huston, JP & Schwarting, RKW Acetilcolina del hipocampo y aprendizaje de habituación. Neurociencia 85, 1253–1262 (1998).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Anderson, MI y cols. Correlatos conductuales de la codificación distribuida del contexto espacial. Hipocampo 16, 730–742 (2006).

Artículo PubMed Google Scholar

Wells, CE y cols. Los fármacos novedosos y ansiolíticos disocian dos componentes de theta del hipocampo en el comportamiento de ratas. J. Neurosci. 33, 8650–8667 (2013).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mun, HS y cols. La exploración autodirigida proporciona una bonificación de aprendizaje dependiente de Ncs1. Ciencia. Rep. 5, 17697 (2015).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Landfield, PW, McGaugh, JL y Tusa, RJ Ritmo theta: un correlato temporal de los procesos de almacenamiento de memoria en la rata. Ciencia 175(4017), 87–89 (1972).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Robinson, TE & Vanderwolf, CH Estimulación eléctrica del tronco del encéfalo en ratas que se mueven libremente: II. Efectos sobre la actividad eléctrica neocortical y del hipocampo y relaciones con el comportamiento. Exp. Neurol. 61, 485–515 (1978).

Berry, SD y Thompson, RF Predicción de la tasa de aprendizaje a partir del electroencefalograma del hipocampo. Ciencia 200 (4347), 1298-1300 (1978).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Young, CK y McNaughton, N. Acoplamiento de oscilaciones theta entre la corteza de la línea media anterior y posterior y con el hipocampo en ratas que se comportan libremente. Cerebro. Corteza 19, 24–40 (2009).

Artículo PubMed Google Scholar

Barth, AM, Domonkos, A., Fernandez-Ruiz, A., Freund, TF y Varga, V. Dinámica de la red del hipocampo durante los episodios de crianza. Representante de celda 23 (6), 1706-1715 (2018).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hasselmo, ME, Bodelón, C. & Wyble, BP Una función propuesta para el ritmo theta del hipocampo: las fases separadas de codificación y recuperación mejoran la reversión del aprendizaje previo. Neural. Computadora. 14, 793–817 (2002).

Artículo PubMed MATEMÁTICAS Google Scholar

Norman, KA, Newman, EL y Detre, G. Un modelo de red neuronal de olvido inducido por la recuperación. 114, 887–953 (2007).

Google Académico

Montgomery, SM, Betancur, MI y Buzsáki, G. Coordinación dependiente del comportamiento de múltiples dipolos theta en el hipocampo. J. Neurosci. 29(5), 1381-1394 (2009).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Richard, GR y cols. La modulación de la velocidad de la frecuencia theta del hipocampo se correlaciona con el rendimiento de la memoria espacial. Hipocampo 23(12), 1269–1279 (2013).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Schmidt, B. y col. Disociación entre las oscilaciones theta del hipocampo dorsal y ventral durante la toma de decisiones. J. Neurosci. 33(14), 6212–6224 (2013).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Douchamps, V., Jeewajee, A., Blundell, P., Burgess, N. y Lever, C. Evidencia de codificación versus programación de recuperación en el hipocampo mediante fase theta y acetilcolina. J. Neurosci. 33(20), 8689–8704 (2013).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Belchior, H., Lopes-dos-Santos, V., Tort, AB y Ribeiro, S. Aumento de las oscilaciones theta del hipocampo durante la toma de decisiones espaciales. Hipocampo 24(6), 693–702 (2014).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Siegle, JH y Wilson, MA Mejora de las funciones de codificación y recuperación mediante la manipulación del hipocampo específica de la fase theta. vida 3 (2014).

Hernández-Pérez, JJ, Gutiérrez-Guzmán, BE & Olvera-Cortés, ME Las oscilaciones theta de los estratos del hipocampo cambian su frecuencia y acoplamiento durante el aprendizaje espacial. Neurociencia 337, 224–241 (2016).

Artículo PubMed Google Scholar

Honey, CJ, Newman, EL y Schapiro, AC Cambio entre modos interno y externo: un principio de aprendizaje multiescala. Neto. Neurociencias. 1, 339–356 (2017).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Winson, J. La pérdida del ritmo theta del hipocampo da como resultado un déficit de memoria espacial en la rata. Ciencia 201 (4351), 160–163 (1978).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Mitchell, SJ, Rawlins, JN, Steward, O. y Olton, DS Las lesiones del área septal medial alteran el ritmo theta y la tinción colinérgica en la corteza entorrinal medial y producen un comportamiento alterado en el laberinto del brazo radial en ratas. J. Neurosci. 2(3), 292–302 (1982).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mizumori, SJY, Perez, GM, Alvarado, MC, Barnes, CA y McNaughton, BL La inactivación reversible del tabique medial afecta de manera diferencial dos formas de aprendizaje en ratas. Res. cerebral. 528(1), 12-20 (1990).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Wang, Y., Romani, S., Lustig, B., Leonardo, A. y Pastalkova, E. Las secuencias theta son esenciales para los campos de disparo del hipocampo generados internamente. Nat. Neurociencias. 18(2), 282–288 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

McNaughton, N., Ruan, M. y Woodnorth, MA La restauración de la ritmicidad similar a theta en ratas restablece el aprendizaje inicial en el laberinto acuático de Morris. Hipocampo 16(12), 1102-1110 (2006).

Artículo PubMed Google Scholar

Shirvalkar, PR, Rapp, PR y Shapiro, ML Los cambios bidireccionales en la comodulación theta-gamma del hipocampo predicen la memoria de episodios espaciales recientes. Proc. Nacional. Acad. Ciencia. 107(15), 7054–7059 (2010).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Packard, MG, Regenold, W., Quirion, R. & White, NM La inyección posterior al entrenamiento del antagonista del receptor de acetilcolina M 2 AF-DX116 mejora la memoria. Res. cerebral. 524(1), 72–76 (1990).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Seamans, JK & Phillips, AG Deterioros selectivos de la memoria producidos por lesiones transitorias del núcleo accumbens inducidas por lidocaína en ratas. Comportamiento. Neurociencias. 108(3), 456 (1994).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

De Luca, SN, Sominsky, L. & Spencer, SJ Prueba espacial retardada de cambio de ganancia en un laberinto de brazos radiales. Bio-Protocolo. 6(23), e2053–e2053 (2016).

Google Académico

Gradinaru, V. et al. Enfoques moleculares y celulares para diversificar y ampliar la optogenética. Celda 141(1), 154–165 (2010).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Weitz, AJ y cols. La resonancia magnética funcional optogenética revela redes distintas, dependientes de la frecuencia, reclutadas por estimulaciones del hipocampo dorsal e intermedio. Neuroimagen 107, 229–241 (2015).

Artículo PubMed Google Scholar

Culley, DJ, Baxter, M., Yukhananov, R. y Crosby, G. Los efectos de la memoria de la anestesia general persisten durante semanas en ratas jóvenes y ancianas. Anestesia. Analgésico. 96(4), 1004–1009 (2003).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Culley, DJ, Baxter, MG, Yukhananov, R. y Crosby, G. Deterioro a largo plazo de la adquisición de una tarea de memoria espacial después de anestesia con isoflurano-óxido nitroso en ratas. Mermelada. Soc. Anestesia. 100(2), 309–314 (2004).

CAS Google Académico

Tanino, M. et al. El isoflurano induce un deterioro transitorio de la retención de la memoria de trabajo espacial en ratas. Acta Med. Okayama 70(6), 455–460 (2016).

PubMed Google Académico

Deacon, RMJ, Croucher, A. & Rawlins, JNP Efectos de las lesiones citotóxicas del hipocampo en comportamientos típicos de las especies en ratones. Comportamiento. Res. cerebral. 132, 203–213 (2002).

Artículo PubMed Google Scholar

Kamei, C., Chen, Z., Nakamura, S. y Sugimoto, Y. Efectos de la inyección intracerebroventricular de histamina sobre los déficits de memoria inducidos por lesiones del hipocampo en ratas. Método de búsqueda. Exp. Clínico. 19, 253–259 (1997).

CAS Google Académico

Sutherland, RJR, Whishaw, IQI y Regehr, JCJ El bloqueo del receptor colinérgico perjudica la localización espacial mediante el uso de señales distales en la rata. J.Comp. Fisiol. Psicólogo. 96, 563–573 (1982).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Broadbent, Nueva Jersey, Gaskin, S., Squire, LR y Clark, RE Memoria de reconocimiento de objetos y hipocampo de roedores. Aprender. Memoria. 17(1), 5-11 (2009).

Artículo PubMed Google Scholar

Cohen, SJ y Stackman, RW Jr. Evaluación de la participación del hipocampo de roedores en la nueva tarea de reconocimiento de objetos: una revisión. Comportamiento. Res. cerebral. 15(285), 105-117 (2015).

Artículo de Google Scholar

Wells, CE, Krikke, B., Saunders, J., Whittington, A. y Lever, C. Los cambios en las superficies de campo abierto que normalmente se utilizan para provocar la reasignación del hipocampo provocan respuestas exploratorias graduadas. Comportamiento. Res. cerebral. 197, 234–238 (2009).

Artículo PubMed Google Scholar

Knierim, JJ, Lee, I. & Hargreaves, EL Células de lugar del hipocampo: flujos de entrada paralelos, procesamiento subregional e implicaciones para la memoria episódica. Hipocampo 16(9), 755–764 (2006).

Artículo PubMed Google Scholar

Jamot, L., Bertholet, JY y Crusio, WE La divergencia neuroanatómica entre dos subcepas de ratones endogámicos C57BL/6J implica un aprendizaje diferencial del laberinto radial. Res. cerebral. 644, 352–356 (1994).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Crusio, WE Disección genética del comportamiento exploratorio del ratón. Comportamiento. Res. cerebral. 125, 127-132 (2001).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Hunsaker, MR, Rosenberg, JS y Kesner, RP El papel de la circunvolución dentada, CA3a, b y CA3c para detectar la novedad espacial y ambiental. Hipocampo 18(10), 1064–1073 (2008).

Artículo PubMed Google Scholar

Saab, BJ y cols. NCS-1 en la circunvolución dentada promueve la exploración, la plasticidad sináptica y la rápida adquisición de la memoria espacial. Neurona 63(5), 643–656 (2009).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Sturman, O., Germain, PL y Bohacek, J. Crianza exploratoria: un comportamiento sensible al contexto y al estrés registrado en la prueba de campo abierto. Estrés 21(5), 443–452 (2018).

Artículo PubMed Google Scholar

Griebel, G., Blanchard, DC y Blanchard, RJ Evidencia de que los comportamientos en la batería de pruebas de defensa del ratón se relacionan con diferentes estados emocionales: un estudio analítico de factores. Fisiol. Comportamiento. 60, 1255-1260 (1996).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Caroline Blanchard, D. y otros. MK-801 produce una reducción de la actitud defensiva antidepredadora relacionada con la ansiedad en ratas macho y hembra y un aumento del comportamiento locomotor dependiente del género. Psicofarmacología 108, 352–362 (1992).

Artículo de Google Scholar

Hughes, RN Comportamiento de ratas macho y hembra con libre elección de dos entornos que difieren en novedad. Animación. Comportamiento. 16(1), 92–96 (1968).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Syme, LA Influencia de la edad y el sexo en el comportamiento de ratas privadas de la respuesta de crianza. Desarrollo. Psicobiol. J. Int. Soc. Desarrollo. Psicobiol. 8(1), 35–39 (1975).

Artículo CAS Google Scholar

Russell, PA Diferencias de sexo en la respuesta de las ratas a la novedad medidas por actividad y preferencia. QJ Exp. Psicólogo. 27(4), 585–589 (1975).

Artículo de Google Scholar

Festa, ED y cols. La frecuencia de la administración de cocaína afecta las respuestas endocrinas y de comportamiento en ratas Fischer machos y hembras. Celúla. Mol. Biol. 49(8), 1275–1280 (2003).

CAS PubMed Google Académico

Festa, ED y cols. Diferencias de sexo en las respuestas conductuales, farmacocinéticas y niveles de monoaminas inducidas por la cocaína. Neurofarmacología 46(5), 672–687 (2004).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Węsierska, M., Walasek, G., Kilijanek, J., Djavadian, RL & Turlejski, K. Comportamiento de la zarigüeya gris de cola corta (Monodelphis domestica) en campo abierto y en respuesta a un nuevo objeto, en comparación con La rata. Comportamiento. Res. cerebral. 143(1), 31–40 (2003).

Artículo PubMed Google Scholar

Hughes, RN, Desmond, CS y Fisher, LC La novedad de la habitación, el sexo, la escopolamina y sus interacciones como determinantes de la actividad general y la crianza, y las preferencias entre la luz y la oscuridad en ratas. Comportamiento. Proc. 67(2), 173–181 (2004).

Artículo de Google Scholar

Monaco, JD, Rao, G., Roth, ED y Knierim, JJ El comportamiento de escaneo atento impulsa la potenciación en un ensayo de los campos de lugar del hipocampo. Nat. Neurociencias. 17(5), 725–731 (2014).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Descargar referencias

Nos gustaría agradecer a Charles Maitha por su apoyo técnico en la configuración del sistema de seguimiento de cámara 3D y el control láser. Agradecemos a las instalaciones de Recursos Animales del Laboratorio de la Universidad de Indiana por su atención y cuidado de nuestros animales. Agradecemos a la Dra. Muriel Alejandra Mardones Diaz por su asesoramiento y apoyo en IHC. Este trabajo ha sido apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (por R01AG076198 a EN), el Programa de Apoyo a la Investigación de la Facultad de la Universidad de Indiana (EN), el Programa Harlan Scholars (DL) y la Beca de Investigación Hutton Honors College (KB).

Programa en Neurociencia, Universidad de Indiana, 1101 E 10th St, Bloomington, IN, 47405, EE. UU.

Dylan Layfield y Ehren Lee Newman

Departamento de Psicología y Ciencias del Cerebro, Universidad de Indiana, 1101 E 10th St, Bloomington, IN, 47405, EE. UU.

Dylan Layfield, Nathan Sidell, Kevin Blankenberger y Ehren Lee Newman

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

NS, KB, DL y EN diseñaron el experimento. NS, DL y KB recopilaron todos los datos. DL y EN analizaron los datos y escribieron el manuscrito.

Correspondencia a Dylan Layfield.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Vídeo complementario 1.

Vídeo complementario 2.

Acceso Abierto Este artículo está bajo una Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, compartir, adaptación, distribución y reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando se dé el crédito apropiado al autor(es) original(es) y a la fuente. proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Layfield, D., Sidell, N., Blankenberger, K. y col. La inactivación del hipocampo durante la crianza sobre las patas traseras afecta la memoria espacial. Representante científico 13, 6136 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-33209-9

Descargar cita

Recibido: 24 de octubre de 2022

Aceptado: 09 de abril de 2023

Publicado: 15 de abril de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-33209-9

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, actualmente no hay un enlace para compartir disponible para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenidos Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.