뒷다리 양육 중 해마 비활성화로 인해 공간 기억이 손상됨

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6136(2023) 이 기사 인용

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공간 기억에는 손상되지 않은 해마가 필요합니다. 운동 및 조용한 휴식(예: 손질 및 보상 소비) 시대의 해마 기능은 광범위한 연구의 대상이었습니다. 그러나 탐색하는 동안 쥐는 종종 뒷다리로 올라오며 공간 기억에 대한 세심한 샘플링 기간 동안 해마 활동의 중요성은 알려져 있지 않습니다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 후속 테스트 단계에서 메모리 성능에 대한 지연된 win-shift 작업의 연구 단계에서 양육 시대 동안 등쪽 해마 활동의 필요성을 테스트했습니다. 해마 활동은 폐쇄 루프, 양측, 광유전학적 비활성화로 조작되었습니다. 인코딩 시 시대를 양육하는 동안 등쪽 해마가 비활성화되면 공간 기억 정확도가 크게 선택적으로 감소했습니다. 이러한 데이터는 양육 기간 동안의 해마 활동이 공간 기억에 중요할 수 있음을 보여주며, 양육 기간 동안의 해마 기능과 공간 기억 사이의 새로운 연관성을 드러냅니다.

공간 기억은 많은 일상 활동의 중심이 되는 핵심 인지 능력입니다. 해마 무결성은 공간 기억1,2,3,4,5,6,7에 필수적인 것으로 오랫동안 인식되어 왔습니다. 그러나 해마 처리의 모든 시대가 공간 기억 인코딩에 똑같이 중요한 것은 아닙니다. 이동 중 공간 조정과 조용한 휴식 기간(예: 몸단장 및 보상 소비) 동안의 재생을 관찰하면 이러한 행동 시대가 해마 처리가 공간 기억을 지원하는 방법을 연구하는 대부분의 연구에서 초점이 되었습니다8,9,10,11,12,13. 그러나 모든 종류의 동물은 운동을 멈추고 조용한 휴식과는 달리 주변 환경을 적극적으로 샘플링하는 행동을 수행합니다.

쥐와 생쥐를 포함한 포유류에서는 뒷다리를 키우는 것처럼 보일 수 있습니다15. 공간 기억의 해마 의존적 인코딩에 대한 양육의 관련성은 알려져 있지 않습니다.

양육은 널리 관찰되지만 최소한으로 연구된 행동입니다. 양육은 감각 샘플링(시각, 후각 등)에 사용할 수 있는 영역을 증가시키며, 특히 정상적인 수평 보행이 제공하는 것 이상의 원위 단서 및/또는 환경 경계에 대한 향상된 정보를 제공하여 공간 환경에 대한 학습을 ​​촉진하여 환경 모델링을 지원합니다. 환경적 새로움에 반응하여 사육이 안정적으로 증가합니다15,16,17,18,19.

양육 중 등쪽 해마의 기능적 기록은 7-12Hz '높은 세타' 리듬 활동의 증가된 힘과 관련이 있음을 보여줍니다. 세타 자체가 기능적으로 해마 인코딩 및 검색과 연관되어 있기 때문에 해마 처리의 시대를 육성하는 것은 세타를 방해하면 해마 의존 기억을 방해합니다35,36,37 ,38, 그리고 세타를 복원하면 해마 의존 학습 결함을 구제할 수 있습니다39,40. 그러나 세타와 학습 및 기억과의 관계를 조사하는 연구는 일반적으로 공간 탐색 중 정상적인 수평 이동 기간으로 제한됩니다. 따라서 해마 세타와 양육 사이의 상관관계는 양육이 해마 의존적 인코딩의 시대가 될 수 있음을 시사하지만 공간 기억에 대한 양육의 관련성은 알려져 있지 않습니다.

이러한 수렴적인 이유로 우리는 양육이 공간 기억의 해마 의존적 인코딩의 시대라는 가설을 세웠습니다. 이 가설을 테스트하기 위해 우리는 공간 기억 작업에서 이벤트를 양육하는 동안 등쪽 해마를 선택적으로 비활성화했습니다. 해마 활동은 양육을 감지하도록 보정된 3D 카메라 시스템에 의해 유발된 폐쇄 루프, 양측, 광유전학적 비활성화로 조작되었습니다. 해마 활동의 조작은 8팔 미로 지연 윈시프트 작업의 연구 단계로 제한되었습니다. 후속 테스트 단계에서 행동 평가가 수행되었습니다. 우리는 양육 기간 동안 등쪽 해마의 비활성화로 인해 테스트에서 공간 기억이 손상된다는 것을 발견했습니다. 일치하는 시간 동안 해마 비활성화가 발생했지만 양육 사건에 비해 지연되어 심각한 기억 장애가 발생하지 않았습니다. 이 효과는 할로로돕신과 형광 리포터를 발현하기 위해 형질감염된 실험용 쥐에게 독특했습니다. 형광 리포터만을 발현하도록 형질감염된 대조군 쥐에서는 어떤 조건에서도 장애가 관찰되지 않았습니다. 이러한 데이터는 양육 중 등쪽 해마의 활동이 공간 기억에 중요하다는 첫 번째 증거를 제공합니다.