Kích hoạt lại ký ức qua trung gian vùng đồi thị trong quá trình tái hợp nhất để phá vỡ nỗi sợ hãi Phần 1

Ký ức được lưu trữ trong não khi các nhóm tế bào được kích hoạt trong quá trình học và được kích hoạt lại trong quá trình phục hồi. Bằng cách sử dụng hệ thống thẻ Tết ở chuột, chúng tôi dán nhãn cho các tế bào thần kinh hồi răng sau được kích hoạt bằng trải nghiệm tích cực, trung tính hoặc tiêu cực với kênhrhodopsin-2.

Các nhóm tế bào là đơn vị cơ bản của nhiều cơ quan khác nhau trong cơ thể con người và cũng là những hệ thống sinh học phức tạp và có tính cộng tác cao. Các nhóm tế bào đóng vai trò rất quan trọng trong việc hình thành trí nhớ.

Trí nhớ được chia thành trí nhớ ngắn hạn và trí nhớ dài hạn. Các loại bộ nhớ khác nhau đòi hỏi các nhóm tế bào khác nhau để lưu trữ và xử lý. Trí nhớ ngắn hạn chủ yếu được lưu trữ trong các tế bào thần kinh trên bề mặt vỏ não. Ngược lại, trí nhớ dài hạn đòi hỏi phải liên tục củng cố và tăng cường các kết nối giữa các tế bào thần kinh và cuối cùng được lưu trữ trong các nhóm tế bào nằm sâu trong vỏ não.

Số lượng và chất lượng của quần thể tế bào đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện trí nhớ. Trong cuộc sống, chúng ta có thể kích hoạt và củng cố các nhóm tế bào não bằng nhiều cách như đọc sách, học ngôn ngữ, tập thể dục và sinh hoạt hàng ngày.

Ngoài ra, một số thói quen sinh hoạt lành mạnh như ăn uống hợp lý, ngủ đủ giấc, tránh uống rượu và hút thuốc quá nhiều cũng có thể giúp duy trì sức khỏe của các nhóm tế bào, từ đó thúc đẩy cải thiện trí nhớ.

Nói tóm lại, có một mối quan hệ không thể tách rời giữa quần thể tế bào và trí nhớ. Chúng ta nên tích cực nuôi dưỡng và bảo vệ quần thể tế bào của mình để giữ cho bộ não khỏe mạnh và linh hoạt, cải thiện trí nhớ và khả năng nhận thức. Có thể thấy, chúng ta cần cải thiện trí nhớ, và Cistanche Deserticola có thể cải thiện trí nhớ đáng kể vì Cistanche Deserticola là một dược liệu cổ truyền của Trung Quốc có nhiều tác dụng độc đáo, một trong số đó là cải thiện trí nhớ. Hiệu quả của Cistanche Deserticola đến từ nhiều thành phần hoạt chất có trong nó, bao gồm axit tannic, polysaccharides, flavonoid glycoside, v.v. Những thành phần này có thể tăng cường sức khỏe não bộ thông qua nhiều con đường khác nhau.

Bấm biết 10 cách cải thiện trí nhớ

Sau khi điều hòa nỗi sợ hãi, những tế bào này được tái tạo một cách nhân tạo.được kích hoạt trong quá trình nhớ lại nỗi sợ hãi. Kích thích quang học của trí nhớ tích cực cạnh tranh là đủ để cập nhật ký ức trong quá trình tái hợp nhất, do đó làm giảm nỗi sợ hãi có điều kiện một cách sâu sắc và lâu dài.

Hơn nữa, chuột cho thấy người thực hiện phản ứng để kích hoạt lại một ký ức tích cực, xác nhận các đặc tính bổ ích của nó. Những kết quả này cho thấy sự can thiệp từ trải nghiệm bổ ích có thể chống lại các trạng thái cảm xúc tiêu cực.

Trong khi việc cập nhật bộ nhớ, gây ra bởi việc kích hoạt lại bộ nhớ, liên quan đến một nhóm tế bào thần kinh tương đối nhỏ, chúng tôi cũng nhận thấy rằng việc kích hoạt một lượng lớn tế bào thần kinh hồi răng được dán nhãn ngẫu nhiên có hiệu quả trong việc thúc đẩy quá trình tái hợp nhất.

Điều quan trọng là việc cập nhật ký ức chỉ dành riêng cho ký ức sợ hãi. Những phát hiện này cho thấy hồi răng sau là một nút trị liệu tiềm năng để điều chỉnh ký ức nhằm ngăn chặn nỗi sợ hãi.

Nỗi sợ hãi có điều kiện kém thích nghi, gây ra bởi các mạch sợ hãi không được điều chỉnh, đóng một vai trò quan trọng trong nguyên nhân của các rối loạn lo âu như nỗi ám ảnh cụ thể và rối loạn căng thẳng sau chấn thương (PTSD).

PTSD có thể phát triển ở những cá nhân đã trải qua một sự kiện đau buồn và nó thường được đặc trưng bởi những ký ức dai dẳng về chấn thương đó1. Do đó, khả năng điều hòa nỗi sợ hãi theo ngữ cảnh (CFC), được bảo tồn cao giữa các loài2, đã được sử dụng làm mô hình đại diện ở động vật để nghiên cứu các khía cạnh nhất định của PTSD, chẳng hạn như khái quát hóa nỗi sợ hãi, phản ứng sợ hãi quá mức và tăng cường phản ứng căng thẳng3–5.
Các mô hình CFC được sử dụng rộng rãi nhất liên quan đến việc ghép nối một kích thích có điều kiện (CS) trung tính về mặt cảm xúc, chẳng hạn như bối cảnh huấn luyện, với một kích thích không điều kiện gây khó chịu (US) như cú sốc ở chân thường gây ra các hoạt động bùng nổ dẫn đến phản ứng đóng băng có điều kiện ở loài gặm nhấm. Sự liên kết được học hỏi xuất hiện và CS có được những đặc tính gây khó chịu giúp tạo điều kiện thuận lợi cho việc lấy lại ký ức sợ hãi có điều kiện khi không có Hoa Kỳ.

Trong các mô hình gặm nhấm, điều này dẫn đến phản ứng sợ hãi có điều kiện khi tái tiếp xúc với bối cảnh thể hiện mối quan hệ đã học được này6. Ở con người, nỗi sợ hãi có điều kiện bệnh lý có thể xảy ra trong nhiều thập kỷ ngay cả khi không có bối cảnh chính xác mà sự kiện đau thương xảy ra.

Mặc dù chứng rối loạn lo âu cực kỳ phổ biến trong dân số nói chung và nhiều cá nhân trải qua chứng lo âu bệnh lý như một dạng trạng thái sợ hãi quá mức, nhưng có rất ít cách để làm giảm bớt nỗi sợ hãi có điều kiện không thích nghi.

Tuy nhiên, sự tái hợp nhất có tiềm năng như một cơ chế trị liệu để giảm bớt nỗi sợ hãi Pavlovian7. Lý thuyết tái hợp nhất thừa nhận rằng ký ức trở nên mất ổn định trong quá trình thu hồi khi chúng bước vào trạng thái dễ uốn nắn nhất thời, nơi chúng có thể được điều chỉnh khi cần ổn định lại7,8.

Mặc dù có lịch sử lâu dài về các biện pháp can thiệp liên quan đến tái hợp nhất bằng thực nghiệm bằng cách sử dụng nhiều tác nhân dược lý, phương pháp điều trị hành vi và các phác đồ kích thích để phá vỡ hoặc tăng cường trí nhớ9–11, những nghiên cứu này đã mang lại những kết quả khác nhau.
Chỉ gần đây tiềm năng phát triển các phương pháp điều trị dựa trên sự tái hợp nhất được cải tiến và các biện pháp can thiệp mới mới được công nhận12,13. Tuy nhiên, các liệu pháp điều trị PTSD hiệu quả nhất đều tập trung vào chấn thương, nghĩa là việc điều trị tập trung vào ký ức về sự kiện chấn thương14.

Trí nhớ được cho là được lưu trữ trong các mô hình hoạt động thưa thớt của quần thể tế bào thần kinh trong một mạng lưới phân tán15–17, hoặc như WilderPenfield đã mô tả trí nhớ là "chữ viết để lại trong não bởi trải nghiệm có ý thức"18.

Chúng tôi thường đề cập đến các tập hợp này, hoạt động trong quá trình mã hóa bộ nhớ, dưới dạng dấu vết bộ nhớ hoặc engram19,20 và các engram này được kích hoạt lại trong quá trình truy xuất17,21. Phát hiện từ một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng những ký ức cụ thể, bao gồm cả ký ức sợ hãi, có thể bị gián đoạn do sự ức chế của các ký ức liên quan15,22–26. Cụ thể, hồi răng sau (dDG) của vùng hải mã rất quan trọng để mã hóa ký ức sợ hãi theo ngữ cảnh27–30 và có liên quan đến sinh lý bệnh của một số rối loạn lo âu28,31.

Đặc biệt liên quan đến PTSD, thông tin theo ngữ cảnh, bao gồm nhiều thông tin hơn là thông tin không gian, có thể điều chỉnh nỗi sợ hãi và sự an toàn4. Giá trị (ví dụ: ký ức tiêu cực) có thể được coi là một khía cạnh của bối cảnh, có khả năng thúc đẩy các phản ứng sợ hãi quá mức và khái quát hóa nỗi sợ hãi thông qua các liên kết được hình thành ở vùng hải mã .

Điều quan trọng là DG cũng đóng một vai trò trong việc phân biệt thông tin theo ngữ cảnh liên quan đến chấn thương và không liên quan đến chấn thương32,33 cũng như trong việc học tập tuyệt chủng34 và bệnh nhân PTSD biểu hiện suy yếu ở cả hai3. Hơn nữa, trước đây chúng tôi đã chỉ ra rằng việc kích hoạt lại nhân tạo ký ức tích cực được lưu trữ trong dDG có thể giải quyết triệt để hành vi liên quan đến trầm cảm, do căng thẳng gây ra35.

Ở đây, chúng tôi đề xuất một biện pháp can thiệp sáng tạo dựa trên giả thuyết rằng việc sử dụng quang di truyền để kích hoạt lại một cách giả tạo bộ nhớ qua trung gian dDG đã được hình thành trước đó trong quá trình tái hợp nhất sẽ vĩnh viễn thay đổi và phá vỡ ký ức sợ hãi ban đầu. Chúng tôi đã sử dụng hệ thống thẻ Tết36 để gắn nhãn các tế bào thần kinh dDG được kích hoạt khi tiếp xúc với trải nghiệm tích cực, trung tính hoặc tiêu cực với kênhrhodopsin-2 (ChR2).

Sau đó, chuột được tạo điều kiện cho nỗi sợ hãi và được thực hiện một bài kiểm tra hồi tưởng trí nhớ sợ hãi, trong đó các tế bào thần kinh được gắn thẻ này được kích hoạt lại về mặt quang học. Chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng sự can thiệp này trong cửa sổ tái hợp nhất sẽ cập nhật ký ức sợ hãi bằng các thuộc tính từ engram cạnh tranh, do đó làm giảm biểu hiện hành vi của nỗi sợ hãi có điều kiện.

Hơn nữa, như trước đây chúng tôi đã chỉ ra rằng các hành vi gây ra căng thẳng có thể được giải quyết bằng cách kích hoạt lại về mặt quang học các tế bào dDG đã hoạt động trước đó trong một trải nghiệm tích cực35 và những người khác đã chỉ ra rằng những cảm xúc tích cực chống lại một tập hợp con các hậu quả của cảm xúc tiêu cực37, chúng tôi đề xuất rằng hiệu ứng này sẽ rõ rệt hơn khi cạnh tranh engram được liên kết với trải nghiệm tích cực so với trải nghiệm trung tính hoặc tiêu cực.

Ở đây chúng tôi chỉ ra rằng sự can thiệp hồi hải mã dựa trên sự tái hợp nhất gây ra bởi sự tái kích hoạt quang học của một bộ nhớ tích cực, cạnh tranh là đủ để cập nhật ký ức sợ hãi ở cấp độ tổng hợp, dẫn đến sự suy giảm nỗi sợ hãi có điều kiện kém thích nghi.

Kết quả

Kích hoạt lại nhân tạo các ký ức qua trung gian hồi hải mã trong quá trình tái hợp nhất ký ức sợ hãi làm giảm nỗi sợ hãi một cách sâu sắc và lâu dài

Chúng tôi đã sử dụng chiến lược gắn thẻ nơ-ron thần kinh cảm ứng, phụ thuộc vào hoạt động và virus ở chuột c57BL/6 kiểu hoang dã (Hình 1a). Chuột đực được tiêm vi-rút (ChR2 hoặc eYFP) và được cấy sợi quang hai bên trước khi tháo DOX để mở cửa sổ gắn thẻ17,38.

Họ được chia thành ba nhóm và mỗi nhóm được chỉ định một trải nghiệm hành vi có giá trị khác nhau (Hình 1a). Tất cả chuột được đặt vào lồng sạch sẽ và không bị xáo trộn (trung tính)21, được đặt cùng với con cái (dương tính)35,39 hoặc đặt vào ống kiềm chế có lỗ khí (âm tính)35 rồi đặt vào lồng. Chuột được đưa trở lại chuồng nhà của chúng 1 giờ sau trên DOX để đóng cửa sổ gắn thẻ.

Ngày hôm sau, những con chuột bị điều kiện sợ hãi (FC) trong bối cảnh A và 24 giờ sau đó được thực hiện bài kiểm tra thu hồi 20 phút trong cùng bối cảnh. Trong quá trình thử nghiệm này, trong đó chúng tôi đánh giá nỗi sợ hãi có điều kiện (tức là đóng băng) như một đại diện để lấy lại ký ức sợ hãi liên kết, chúng tôi đã đồng thời kích thích các nhóm dDG được gắn thẻ trong nửa đầu (F10) hoặc nửa cuối (L10) của phiên học thay vì toàn bộ phiên học, vì chúng tôi không muốn có nguy cơ gây tổn thương nhiệt cho não40 và muốn so sánh thời gian bật và tắt đèn theo cách bên trong chủ thể.

Ban đầu, chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng việc kích hoạt lại ký ức tích cực trong nửa cuối của phiên hồi tưởng sẽ thúc đẩy sự tái hợp nhất vì ký ức sợ hãi đã có sẵn trên mạng. Điều này có khả năng sẽ thay đổi tập hợp ký ức sợ hãi, cập nhật nó với các thuộc tính tích cực từ trải nghiệm dẫn đến giảm tình trạng đóng băng ở các thời điểm tiếp theo.

Chúng tôi đặc biệt nhắm đến việc làm suy yếu sức mạnh của liên kết CS-US bằng cách làm giảm ác cảm đã có đối với CS41 và thay đổi ký ức sợ hãi ban đầu thông qua việc tái hợp nhất. Do đó, chúng tôi đã chọn thời lượng phiên không quá 20 phút để đảm bảo rằng thao tác quang học của chúng tôi sẽ được giới thiệu trong quá trình kích hoạt lại sau bộ nhớ trong cửa sổ ngắn khi quá trình tái hợp nhất xảy ra42 chứ không phải trong quá trình học tuyệt chủng43.

Chiến lược này cho phép chúng tôi đo lường mức giảm đóng băng theo thời gian thực mà không cần kích thích quang học trong quá trình thu hồi. Hơn nữa, nó cho phép chúng tôi đo lường bất kỳ tác động lâu dài nào từ việc thao túng của chúng tôi và do đó chúng tôi đã mở rộng đánh giá của mình để bao gồm hai phiên tuyệt chủng để kiểm tra khả năng phục hồi do căng thẳng gây ra sau cú sốc ngay lập tức trong bối cảnh B.

Cú sốc được đưa ra trong một bối cảnh mới trong thời gian dưới 2 giây nên chuột sẽ không hình thành được sự thể hiện theo ngữ cảnh của môi trường và do đó không hình thành ký ức sợ hãi liên tưởng mới nhưng vẫn sẽ gặp căng thẳng.

Phương pháp này cho phép chúng tôi mô hình hóa sự khái quát hóa nỗi sợ hãi và mức độ phản ứng căng thẳng tăng cao như một ví dụ về điều hòa không thích hợp do tác nhân gây căng thẳng được đưa vào một bối cảnh khác 44–46. Dựa trên các nghiên cứu trước đây39,41,47, chuột đầu tiên là FC sử dụng 4- shockprotocol (Hình 1b) trong đó chúng thể hiện sự đóng băng theo cách từng bước, tăng dần theo mỗi cú sốc liên tiếp được đưa ra (Hình bổ sung. 1a tựa c).

Chúng tôi đã thấy kiểu đóng băng này cho tất cả các thí nghiệm (Hình bổ sung. 1a cách h). Chuột được đưa trở lại bối cảnh vào ngày hôm sau để kiểm tra khả năng nhớ lại nỗi sợ hãi (Hình 1c). Với sự kích thích L10, chuột ở nhóm ChR2 dương tính và âm tính đã thể hiện sự giảm đóng băng theo thời gian thực so với chuột trong nhóm ChR2 trung tính và nhóm kiểm soát eYFP tương ứng.

Mặc dù có sự suy giảm tự nhiên về tình trạng đóng băng trong suốt phiên do không có cú sốc, nhưng những con chuột này cho thấy mức độ suy giảm mạnh hơn đáng kể. Mặc dù mức độ đóng băng thường giảm dần trong những ngày tuyệt chủng, nhưng không có sự khác biệt nhóm nào được quan sát thấy trong quá trình tuyệt chủng (Hình 1d và Hình bổ sung. 1a) hoặc sốc ngay lập tức (Hình 1e). Trong quá trình phục hồi (Hình 1f), chúng tôi thấy chuột ChR2 không âm tính ít bị đóng băng hơn so với chuột eYFP trung tính và nói chung, chuột kiểm soát eYFP bị đóng băng nhiều hơn chuột ChR2 thử nghiệm khi phục hồi so với sốc ngay lập tức (Hình 1g).

Ngược lại, tình trạng đóng băng sau sốc sau điều hòa sợ hãi (Hình 1h) đã giảm ở điều kiện F10 (Hình 1i), chỉ đối với chuột ChR2 dương tính so với điều khiển eYFP, xảy ra cụ thể trong 10 phút cuối của phiên. Ở đây, trung tính -ChR2 chuột bị dập tắt nhanh hơn; tuy nhiên, không có sự khác biệt nhóm nào được quan sát thấy trong quá trình tuyệt chủng (Hình 1j và Hình bổ sung. 1b).

Đúng như dự đoán, không có sự khác biệt giữa các nhóm trong cú sốc ngay lập tức (Hình 1k). Trong quá trình phục hồi, cả nhóm ChR2 dương tính và trung tính đều tỏ ra giảm bớt nỗi sợ hãi so với các biện pháp kiểm soát toeYFP, trong khi chuột ChR2 âm tính thì không (Hình 1l).

Một lần nữa, chuột đối chứng bị đơ nhiều hơn chuột thử nghiệm khi phục hồi so với khi bị sốc ngay lập tức (Hình 1m), và đây là tác động rõ rệt hơn. Do đó, chúng tôi đã áp dụng giao thức F10 cho tất cả các thử nghiệm tiếp theo.

Tuy nhiên, như một biện pháp kiểm soát bổ sung, chúng tôi đã thêm một thử nghiệm để đánh giá mức độ hiệu quả của việc kích hoạt lại nhân tạo bộ nhớ tích cực trong phần giữa của phiên (M10) với kích thích F10 hoặc L10 trong quá trình thu hồi (Hình bổ sung 2a). Trong quá trình thu được phản ứng FC, chuột ở cả ba điều kiện đều cho thấy tình trạng đóng băng sau sốc nhiều hơn (Hình bổ sung. 2b tựa g).

Trong quá trình thu hồi, sự kích thích đã làm giảm tình trạng đóng băng theo thời gian thực trong nhóm ChR2 ở điều kiện F10 và L10 nhưng không ở điều kiện M10 (Hình bổ sung. 2h tựa j). Chuột F10 ChR2 tiếp tục cho thấy tình trạng đóng băng giảm trong nửa sau của phiên thu hồi khi không có sự kích thích (Hình bổ sung. 2j).

Tất cả ba giao thức kích thích đều làm giảm tình trạng đóng băng ở chuột ChR2 trong 3 phút tuyệt chủng đầu tiên, nhưng sự khác biệt giữa các nhóm chỉ được thấy ở chuột được kích thích F10- (Hình bổ sung. 2k–m).

Trong phiên tuyệt chủng đầu tiên, biểu hiện sợ hãi đã giảm ở các nhóm F10 hoặc M10 ChR2 (Hình bổ sung. 2n tựa p). Không có sự khác biệt về tình trạng sốc ngay lập tức (Hình bổ sung 2qiêu s). Cuối cùng, chúng tôi lại thấy tình trạng đóng băng giảm dần đối với cả nhóm F10 và M10 ChR2 trong quá trình phục hồi (Hình bổ sung. 2t tựa y).

For more information:1950477648nn@gmail.com