Cải thiện bộ nhớ nhận dạng đối tượng bằng cách sử dụng kích thích từ xuyên sọ lặp đi lặp lại sau mã hóa Phần 1
Aug 15, 2024
trừu tượng
Bối cảnh: Kích thích não được biết là ảnh hưởng đến các con đường chính tắc và protein liên quan đến trí nhớ. Tuy nhiên, có những kết quả trái ngược nhau về khả năng kích thích não để cải thiện trí nhớ, có thể là do sự thay đổi về thời gian kích thích.
Có một mối liên hệ chặt chẽ giữa kích thích não và trí nhớ. Kích thích não có thể thúc đẩy hoạt động của các tế bào thần kinh trong não, từ đó cải thiện trí nhớ và khả năng nhận thức.
Đầu tiên, kích thích não có thể thúc đẩy sự kết nối giữa các tế bào thần kinh. Bằng cách kích thích não bộ, việc giao tiếp và kết nối giữa các tế bào thần kinh sẽ trở nên thường xuyên và hiệu quả hơn. Những kết nối này sẽ trở nên ổn định và chân thực hơn, khiến bộ não trở nên linh hoạt, sáng tạo và tư duy hơn. Những lợi thế này sẽ giúp bạn có lợi thế trong học tập và cuộc sống.
Thứ hai, kích thích não có thể mang lại trí nhớ mạnh mẽ hơn. Kích thích não thường xuyên có thể tăng cường sức sống và sức khỏe của não, từ đó tăng cường trí nhớ. Có một mối quan hệ quan trọng giữa sức khỏe của não với trí nhớ và các hoạt động nhận thức. Việc kích thích trí não sẽ giúp não phục hồi, phát triển và sửa chữa. Bằng cách này, chúng ta sẽ dễ dàng tiếp thu kiến thức hoặc tiếp nhận những thông tin có ý nghĩa từ cuộc sống hơn, đồng thời chúng ta sẽ có thể lưu giữ và ghi nhớ chúng trong não tốt hơn.
Ngoài ra, kích thích não còn có thể thúc đẩy việc học tập và ứng dụng thông tin mới. Trong cuộc sống, chúng ta liên tục gặp phải nhiều vấn đề khác nhau mà không biết phải giải quyết như thế nào. Bằng cách kích thích não bộ thường xuyên, chúng ta có thể hiểu thông tin phức tạp này nhanh hơn và chính xác hơn, dần dần thích ứng với nó, tìm cách xử lý và ứng phó tốt hơn, giúp chúng ta khéo léo hơn khi xử lý mọi việc.
Tóm lại, thông qua việc kích thích trí não, chúng ta có thể linh hoạt, sáng tạo và tư duy hơn. Chúng ta cũng sẽ tự tin hơn khi đối mặt với những vấn đề, thử thách trong cuộc sống. Kích thích não là một cách tốt để cải thiện khả năng nhận thức, tăng cường học tập và cải thiện trí nhớ. Chúng ta hãy bám sát kế hoạch rèn luyện trí não của mình, duy trì thái độ tích cực, tích cực, theo đuổi sự phát triển cá nhân tốt hơn và hiện thực hóa lý tưởng của mình. Có thể thấy rằng chúng ta cần cải thiện trí nhớ và Cistanche có thể cải thiện trí nhớ đáng kể vì Cistanche còn có thể điều chỉnh sự cân bằng của các chất dẫn truyền thần kinh, chẳng hạn như tăng mức độ acetylcholine và các yếu tố tăng trưởng rất quan trọng đối với trí nhớ và học tập. Ngoài ra, Cistanche còn có thể cải thiện lưu lượng máu và thúc đẩy quá trình cung cấp oxy, điều này có thể đảm bảo não nhận đủ dinh dưỡng và năng lượng, từ đó cải thiện sức sống và sức bền của não.
Bấm Biết để cải thiện trí nhớ làm việc
Giả thuyết: Chúng tôi đã đưa ra giả thuyết rằng kích thích từ trường xuyên sọ (rTMS) lặp đi lặp lại sau một nhiệm vụ học tập và trong khoảng thời gian trước khi thu hồi có thể giúp cải thiện trí nhớ. Phương pháp: Chúng tôi cấy chuột đực B6129SF2/J (n=32) với một phần gắn vào sọ để cố định cuộn dây rTMS rằng chuột có thể được kích thích liên tục ở vùng trán trong khi di chuyển tự do.
Sau đó, chuột trải qua giai đoạn lấy mẫu thử nghiệm nhận dạng đối tượng và được xử lý þ3, þ24, þ48 h sau thử nghiệm. Điều trị bao gồm kích thích rTMS 10 phút 10 Hz (TMS, n=10), điều trị giả (SHAM, n=11) hoặc nhóm đối chứng không thực hiện kiểm tra hành vi hoặc nhận rTMS (KIỂM SOÁT n=11).
Tại þ72 hmice đã được kiểm tra khả năng khám phá tiểu thuyết và đối tượng quen thuộc. Kết quả: Vào 72- giờ, chỉ những con chuột nhận được rTMS mới có khả năng khám phá đối tượng mới lạ nhiều hơn đối tượng quen thuộc.
Chúng tôi tiếp tục chỉ ra rằng việc thúc đẩy GlamR2 khớp thần kinh và duy trì các kết nối khớp thần kinh ở vỏ não quanh mũi và CA1 vùng đồi thị rất quan trọng đối với hiệu ứng này.
Ngoài ra, chúng tôi còn tìm thấy bằng chứng cho thấy những thay đổi này có liên quan đến con đường CAMKII và CREB trong các tế bào thần kinh vùng đồi thị.
Kết luận: Bằng cách liên kết các tác động sinh học đã biết của rTMS với con đường ghi nhớ, chúng tôi cung cấp bằng chứng cho thấy rTMS có hiệu quả trong việc cải thiện trí nhớ khi được sử dụng trong giai đoạn củng cố và duy trì.
1. Giới thiệu
Kích thích não không xâm lấn được biết là ảnh hưởng đến các con đường kinh điển và protein liên quan đến trí nhớ. Tuy nhiên, các nghiên cứu hiện tại đã kiểm tra tác động của kích thích não, đặc biệt là kích thích từ xuyên sọ lặp đi lặp lại (rTMS), mất trí nhớ đã có kết quả trái ngược nhau [1].
Lý do cho điều này có thể là do nhắm mục tiêu kích thích vào các thời điểm khác nhau trong quá trình hình thành và phục hồi trí nhớ [1]. Bằng chứng gợi ý rằng nhắm mục tiêu rTMS ở giai đoạn hậu mã hóa hoặc củng cố có thể mang lại lợi ích cho việc phát triển trí nhớ dài hạn ổn định [2]e4].
Hợp nhất là giai đoạn chuyển bộ nhớ ngắn hạn thành bộ nhớ dài hạn (LTM). Quá trình này phụ thuộc vào quá trình tổng hợp protein theo thời gian cụ thể, biến đổi thông tin mới thành các sửa đổi khớp thần kinh ổn định với mật độ thụ thể sau khớp thần kinh tăng lên [5,6].
Tầm quan trọng của quá trình tổng hợp protein theo thời gian và khu vực cụ thể này đã được thể hiện trong các nghiên cứu ngăn chặn quá trình tổng hợp protein denovo. Ví dụ: một nghiên cứu đã ngăn chặn quá trình tổng hợp protein ở vùng hải mã 3-h, nhưng không chặn 6-h sau một sự kiện học tập, LTM bị suy giảm nhưng không có trí nhớ ngắn hạn ở chuột[7].
Trong số các protein này, một số con đường truyền tín hiệu quan trọng đã được xác định là có vai trò điều hòa và quan trọng trong quá trình này.
Nhiều đường truyền tín hiệu tồn tại ở khớp thần kinh báo hiệu sự bảo tồn của thụ thể và sự ổn định của cột sống cần thiết cho LTM. Chúng được kích hoạt thông qua một sự kiện kích thích điện thế (LTP) dài hạn và thường được tăng cường với các yếu tố gây suy nhược thần kinh như yếu tố gây suy nhược thần kinh có nguồn gốc từ não (BDNF) [8].
BDNF có tầm quan trọng đặc biệt trong việc tạo ra ký ức dài hạn, vì việc ngăn chặn quá trình tổng hợp BDNF tại các thời điểm cụ thể sẽ ngăn cản quá trình học tập sau đây ngăn chặn sự hợp nhất của nó [5].
BDNF liên kết với các thụ thể tyrosine kinase (TrkB) và có thể bắt đầu nhiều con đường truyền tín hiệu như con đường protein kinase được kích hoạt bằng mitogen/con đường kinase được điều hòa tín hiệu ngoại bào (ERK) hoặc phospholipase Cg. Các đường dẫn tín hiệu này hội tụ vào việc kích hoạt protein liên kết với yếu tố đáp ứng yếu tố tuần hoàn AMP (CREB).
Các protein được kích hoạt bằng canxi như protein kinase II phụ thuộc vào canxi/calmodulin (CAMKII) cũng đóng một vai trò trong việc điều hòa gen được kích hoạt CREB [9e11] và chúng cũng có thể làm trung gian trực tiếp cho sự biểu hiện khớp thần kinh của các thụ thể AMPA glutamatergic và ổn định giàn giáo khớp thần kinh [12e15] .
Cùng với nhau, các đường dẫn tín hiệu này dẫn đến sự biểu hiện và chuyển vị của thụ thể shiftin làm trung gian cho sự kích hoạt ngày càng tăng ở khớp thần kinh, từ đó giúp ổn định các khớp thần kinh và góp phần duy trì LTP kéo dài [16]. Điều quan trọng là các nghiên cứu trước đây đã cho thấy có thể cải thiện việc củng cố trí nhớ thông qua việc kích hoạt lại định kỳ các con đường cố kết này trong môi trường thử nghiệm [17].
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra khả năng của rTMS ảnh hưởng trực tiếp đến những con đường cụ thể này trong não. Các nghiên cứu in vivo đã chỉ ra rằng rTMS làm tăng mức BDNF trong não [18e20]. Trực tiếp hơn, rTMS in vitro dẫn đến tăng Ca2þ trong tế bào thần kinh, một phân tử tín hiệu chiếm ưu thế trong con đường CAMKII [18]. Sự tăng phosphoryl hóa CAMKII và CREB cũng được thể hiện trong ống nghiệm sau rTMS [20,21].
rTMS cũng ảnh hưởng trực tiếp đến sự biểu hiện của thụ thể khớp thần kinh, làm tăng mật độ thụ thể AMPA [22e24] và điều chỉnh các tiểu đơn vị thụ thể AMPA Glutamate Receptor 1 (GluR1) và Glutamate Receptor 2 (GluR2) [25,26].
Do đó, asrTMS kích hoạt các con đường này sẽ là cách hiệu quả nhất để cải thiện trí nhớ trong giai đoạn củng cố. Nghiên cứu này xem xét việc sử dụng rTMS để cải thiện trí nhớ bằng cách nhắm mục tiêu kích thích các giai đoạn củng cố và duy trì trí nhớ.
Chúng tôi đã đưa ra giả thuyết rằng rTMS được quản lý sau một nhiệm vụ học tập và trong khoảng thời gian trước khi truy xuất có thể cải thiện hiệu suất bộ nhớ. Đây có thể là kết quả của việc kích hoạt lại định kỳ các con đường liên quan đến trí nhớ, cũng bị ảnh hưởng bởi rTMS.
Bằng cách sử dụng mô hình động vật của LTM theo từng tập cụ thể, chúng tôi đã chỉ ra rằng rTMS đã cải thiện bộ nhớ đối tượng khi được cung cấp trong khoảng thời gian 72-h giữa mã hóa và truy xuất, trong khi những con chuột được điều trị SHAM không duy trì được bộ nhớ.
Hiệu ứng này được hỗ trợ bởi những thay đổi trong kết nối khớp thần kinh ở vỏ não quanh mũi và CA1, tăng cường hoạt hóa CREB và CAMKII, cũng như sự dịch chuyển năng động trong các tiểu đơn vị thụ thể AMPA ở khớp thần kinh.
2. Vật liệu và phương pháp
2.1. Động vật
Chúng tôi đã sử dụng n ¼ 33 con chuột đực B6129SF2/J ở độ tuổi 2e4 tháng cho nghiên cứu này. Tất cả chuột đều sống trong chu kỳ tối 12-h sáng/{6}}h tối với quyền truy cập miễn phí vào thức ăn khô và nước. Tất cả các quy trình và chăm sóc động vật đều tuân thủ Đạo luật Phúc lợi Động vật và tuân theo các hướng dẫn của tổ chức và được Ủy ban Nghiên cứu Động vật VA Palo Alto phê duyệt.
2.2. Phẫu thuật hỗ trợ cuộn dây
Mỗi con chuột đều trải qua phẫu thuật để gắn một cuộn dây hỗ trợ cho phép kích thích rTMS nhất quán ở động vật còn thức. Bạn có thể tìm thấy thông tin chi tiết về quy trình phẫu thuật trong Poh và cộng sự, 2018[27].
Tóm lại, động vật được gây mê bằng 3% isoflurane và duy trì ở mức 2e3% bằng nón mũi. Sau khi cạo và làm sạch vị trí để đảm bảo vô trùng, một vết rạch dọc dài khoảng 10 mm được thực hiện bằng lưỡi dao mổ.
Màng xương được cạo nhẹ nhàng và một cuộn dây hỗ trợ làm sẵn được gắn vào vết thương bằng cyanoacrylate và được gia cố bằng xi măng nha khoa. Vết thương sau đó được khâu xung quanh giá đỡ cuộn dây.
2.3. Thủ tục hành vi và kích thích
Để biết tổng quan về hành vi và quy trình kích thích, hãy xem Hình. 1a. Sau năm ngày hồi phục sau cuộc phẫu thuật hỗ trợ cuộn dây, chúng đã được làm quen với lồng kích thích riêng biệt và quy trình cuộn dây trong ba ngày.
Vào ngày cuối cùng của quá trình làm quen với cuộn dây, chuột đã trải qua Kiểm tra trường mở (OFT) trong 10- phút, cũng là hoạt động làm quen với Kiểm tra nhận dạng đối tượng (ORT). Ngày hôm sau, những con chuột được tiếp xúc với giai đoạn Lấy mẫu ORT với hai vật giống nhau trong 10 phút. Các vật thể có cùng kích thước nhưng có màu sắc và hình dạng khác nhau. Những đồ vật này được đặt ở các góc đối diện của một khu vực thử nghiệm hình vuông.
Ba giờ sau, chúng được chia ngẫu nhiên thành hai nhóm điều trị, TMS nhận được kích thích tích cực 10-phút 10 Hz rTMS và SHAM, được xử lý giống nhau ngoại trừ việc tắt cuộn dây trong quá trình kích thích.
Cả chuột TMS và SHAM đều được xử lý lại24- và 48-h sau khi làm quen. Vào ngày cuối cùng (72-h sau khi làm quen), chuột được tiếp xúc với giai đoạn Thử nghiệm ORT trong 10- phút với một vật thể quen thuộc và một vật thể mới lạ.
Để xác định xem việc khám phá đối tượng mới có lớn hơn đối tượng quen thuộc hay không, chúng tôi đã tính chỉ số phân biệt đối tượng (((khám phá đối tượng mới)-(thăm dò đối tượng quen thuộc))/((khám phá đối tượng mới)þ(thăm dò đối tượng quen thuộc))). Chúng tôi đã chọn 72-h, vì cả nghiên cứu trước đây [28] và dữ liệu thử nghiệm (không hiển thị) đều chứng minh rằng trong điều kiện bình thường chuột không giữ được bộ nhớ ORT tại thời điểm này.
Cả loại đối tượng và vị trí của đối tượng mới đều được cân bằng giữa các nhóm. Đối với quá trình làm quen, lấy mẫu và thăm dò, chuột luôn được cho 30 phút để làm quen với phòng thí nghiệm trước khi thử nghiệm, đồng thời, các đồ vật và đấu trường được làm sạch bằng 70% ethanol sau mỗi con chuột.
Để điều tra tác động của nhiệm vụ hành vi duy nhất, chúng tôi cũng bao gồm một nhóm được đối xử giống như chuột SHAM ngoại trừ việc chúng không thực hiện ORT.
Thay vào đó, họ được tham gia một phiên lấy mẫu và thăm dò nhưng không có đồ vật. Một con chuột trong nhóm TMS đã không đạt đến ngưỡng yêu cầu của tổng số 20- lượt khám phá cả hai đối tượng trong phiên lấy mẫu và do đó đã bị loại khỏi nghiên cứu. Con chuột này đã bị loại khỏi phân tích sinh hóa tiếp theo.
Tất cả những con chuột khác đều đạt tiêu chí trong cả phiên lấy mẫu và thăm dò. Ngoại trừ một con chuột, những con số cuối cùng trong nhóm thử nghiệm là TMS n ¼ 10, SHAM n ¼ 11 và Controln ¼ 11.
2.4. vết bẩn phương Tây
Ba giờ sau phiên thăm dò, những con chuột đã bị hy sinh do sử dụng quá liều ketamine, và các mô hồi hải mã và vỏ não phía trước nhanh chóng được mổ xẻ trên đá khô và bảo quản ở nhiệt độ 80 C.
Các mẫu này được đồng nhất hóa với 300 mL Thuốc thử chiết xuất protein Synaptic Synaptic lạnh (Thermo Scientific) với 1x Cocktail ức chế Protease (Roche) và 1x viên Cocktail ức chế Phosphatase (Roche) (mỗi 10 ml), trong 5 giây.
Chất đồng nhất được ly tâm ở tốc độ 1200 g trong 10 phút để loại bỏ các mảnh vụn của tế bào. Chất nổi phía trên được lấy ra và một phần chất nổi phía trên được chia nhỏ để phân tích Chất đồng nhất hoàn toàn. Phần còn lại được ly tâm ở tốc độ 15,000 g trong 20-phút ở 4 C.
Các viên chứa synaptosome được tái huyền phù nhẹ nhàng trong Syn-Per với nồng độ 1,5 ml/g mô để tạo ra Synaptic Homogenate. Một giọt nano đã được sử dụng để định lượng nồng độ protein trong mẫu.
Chất đồng nhất hoàn toàn và chất đồng nhất synap được bảo quản ở 80 C cho đến khi phân tích. Cả hai chất đồng nhất Full và Synaptic đều được pha loãng thành 4 mg/ml PBS lạnh trong đá và trộn với Bộ đệm nạp protein (LiCor) 1:4 và 1:4000 mercaptoetanol. Sau đó, chúng được làm nóng ở nhiệt độ 95 C trong 5-phút và nạp vào Gel Mini PROTEAN TGX (Bio-Rad).
Sau khi phân tách bằng điện di ở 100 V, các protein được chuyển vào màng thấm nitrocellulose (GE Healthcare Lifesciences). Các màng này được rửa trong Dung dịch tiền xử lý kháng nguyên SuperSignal WesternBlot Enhancer (Thermo Scientific) và sau đó được chặn bằng Blocking Buffer (Rockland) và 1% huyết thanh dê trong 1-h.
Sau khi ngăn chặn, màng được ủ với các kháng thể sơ cấp được pha loãng trong Chất pha loãng kháng thể sơ cấp SuperSignal Western BlotEnhancer (Thermo Scientific) ở nhiệt độ phòng qua đêm.
Các kháng thể chính được sử dụng là chuột đơn dòng ERK 1/2 (1:1000, Công nghệ sinh học Santa Cruz), thỏ đơn dòng phospho-p44/42 MAPK (pERK 1:1000, Công nghệ tín hiệu tế bào), CREB đơn dòng của chuột (1:500, Công nghệ tín hiệu tế bào), đơn dòng của thỏ phospho-CREB (S133) (pCREB1:500, Công nghệ Tín hiệu Tế bào), CAMKIIalpha đơn dòng của thỏ (1:1000, Công nghệ Tín hiệu Tế bào), monoclonalphospho-CAMKII của chuột (Thr286) (pCAMKII 1:1000, Invitrogen), GluR1 đơn dòng của chuột (1: 750, Công nghệ sinh học Santa Cruz), phospho-GluA1 đơn dòng của thỏ (S845) (pGluR1(845) 1:750, Công nghệ Tín hiệu Tế bào), phospho-GluA1 đơn dòng của thỏ (S831)(pGluR1(831) 1:750, Công nghệ Tín hiệu Tế bào), chuột GlamR2 đơn dòng (1:750, Invitrogen), phospho-GluR2(S880) đa dòng của thỏ (pGluR2 1:500, Invitrogen), TrkB đơn dòng của chuột (1:500,Phòng thí nghiệm chuyển nạp BD) hoặc phospho-TrkB đa dòng của thỏ( Tyr816) (pTrkB 1:500, EMD Millipore).
Cofilin đa dòng của thỏ (1:2000, Sigma) đã được sử dụng để kiểm soát tải tiêu chuẩn. Sau khi rửa trong TBS-Tween, màng được ủ trong 1 giờ ở nhiệt độ phòng trong chất chống chuột dê 800 và chất chống chuột dê 680 (1:3000, LiCor).
immunoblot được chụp ảnh bằng hệ thống hình ảnh hồng ngoại Odyssey Clx (LiCor) và phân tích dữ liệu về cường độ băng tần được thực hiện bằng Image Studio (LiCor).
2.5. Hóa mô miễn dịch
Ba giờ sau phiên thăm dò, những con chuột bị dùng quá liều ketamine sau đó được tưới máu qua tim với 50 ml PBS lạnh 1M.
Não ngay lập tức được cố định sau trong dung dịch paraformaldehyde 4% ở 4 C và được chuyển sang 30% sucrose trong PBS trong ít nhất 48- giờ trước khi đông lạnh thành các phần 30 mm. Các phần nổi tự do đã bị chặn và được thẩm thấu bằng huyết thanh dê 10% trong Triton 0,1% trong 1 M PBS sau đó được ủ trong 48-hvới PSD95 đa dòng của thỏ (1:300, Thermo Scientific) và chuột đơn dòng SV2A (1:300, Công nghệ sinh học Santa Cruz).
Sau đó, các phần này được ủ trong 1-h với kháng thể thứ cấp Chất chống chuột Alexa Fluorgoat 568 (1:500, Invitrogen) và chất chống chuột Alexa Fluorgoat 488 (1:500, Invitrogen. Sau đó, các lát cắt được rửa bằng thuốc nhuộm hạt nhân DAPI (1:1000, Sigma), gắn trên các thanh trượt và được phủ Fluoromount (Thermo Scientific).
Màu nhuộm được định lượng ở vỏ não trước (FC), vùng đồi thị CA1 phía sau, vỏ não nội khứu (EC) và vỏ não quanh mũi (PC).
Các hình ảnh xếp chồng được chụp bằng Kính hiển vi huỳnh quang BZ-X700 (Keyence) ở độ phóng đại 40 lần để xác định dấu chấm khớp thần kinh trong toàn bộ lát cắt. Tổng số puncta PDS95, puncta SV2A và colocalized (được định nghĩa là hai puncta cạnh nhau hoặc chồng chéo) được tính từ ít nhất bốn hình ảnh cho mỗi khu vực và mức trung bình của các kết quả được lấy cho mỗi con chuột. Việc định lượng %colocalized đã được hoàn thành bằng cách đếm (chồng chéo SV2A và PSD95)/(tổng SV2A và PSD95) puncta.
2.6. Thống kê
Tất cả dữ liệu đều đáp ứng các giả định về tính chuẩn được đánh giá bằng cách kiểm tra độ lệch, độ nhọn và giá trị Shapiro Wilk của phần dư được tính toán và không có vi phạm nào về tính đồng nhất của phương sai được đánh giá bằng thống kê của Levene.
Đối với các bài kiểm tra hành vi, bài kiểm tra t của học sinh được sử dụng để so sánh SHAM với TMS, để khám phá các đối tượng mới và quen thuộc trong các nhóm, ANOVA hai chiều đo lặp lại đã được sử dụng.
Dữ liệu hóa mô miễn dịch và Western blot đã được kiểm tra mức độ quan trọng bằng cách sử dụngANOVA một chiều. Đối với tất cả các so sánh theo cặp hậu kiểm, điều chỉnh Tukey đã được sử dụng với mức ý nghĩa ở p < 0.05.
Nếu tính đồng nhất của phương sai bị vi phạm, mức ý nghĩa được xác định bằng WelchTest và sau đó được sửa chữa sau đó bằng Games-Howell, những trường hợp này sẽ được ghi lại trong kết quả. Tất cả số liệu thống kê được thực hiện bằngSPSS (phiên bản 22, IBM) và đồ thị được tạo bằng GraphPad (phiên bản 7, Prism).
For more information:1950477648nn@gmail.com
