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

Jun 14, 2023

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

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La memoria espacial requiere un hipocampo intacto. La función del hipocampo durante las épocas de locomoción y descanso tranquilo (p. ej., acicalamiento y consumo de recompensas) ha sido objeto de extensos estudios. Sin embargo, durante la navegación, las ratas con frecuencia se levantan sobre sus patas traseras, y se desconoce la importancia de la actividad del hipocampo durante estos períodos de muestreo atento para 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 turno 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, lo que revela 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. Durante mucho tiempo se ha reconocido 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 sintonía espacial durante la locomoción y la repetición durante los períodos de descanso tranquilo (p. ej., acicalamiento y consumo de recompensas) han convertido a 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, los animales de todo tipo realizan comportamientos en los que detienen la locomoción y, a diferencia del descanso tranquilo, toman muestras activas del entorno circundante14.

En los mamíferos, incluidas las ratas y los ratones, esto puede aparecer como si se encabritaran sobre sus patas traseras15. Se desconoce la relevancia de la crianza para la codificación dependiente del hipocampo de las memorias espaciales.

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 más allá de lo que proporciona la deambulación horizontal normal, lo que facilita el aprendizaje sobre el entorno espacial para respaldar 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 actividad rítmica 'theta alta' de 7–12 Hz20,21,22,23,24. La crianza puede ser una época de procesamiento del hipocampo porque theta, en sí misma, está asociada funcionalmente con la codificación y recuperación del hipocampo25,26,27,28,29,30,31,32,33,34, la interrupción de theta interfiere con la memoria dependiente del hipocampo35,36,37 ,38, y la restauración de 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 están normalmente restringidos a períodos de locomoción horizontal normal durante la exploración espacial. Por lo tanto, mientras que 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 memorias 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 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 un laberinto de 8 brazos de tarea de turno ganador retrasado41,42. Se realizaron evaluaciones de comportamiento durante la fase de prueba posterior. Descubrimos que la inactivación del hipocampo dorsal durante los episodios de crianza resultó en una memoria espacial deteriorada en la prueba. La inactivación del hipocampo durante períodos de tiempo equivalentes, pero con retraso en relación con los eventos de crianza, no produjo alteraciones significativas de la memoria. Este efecto fue exclusivo de las ratas experimentales que se transfectaron para expresar halorodopsina y un indicador fluorescente. No se observaron alteraciones en ninguna condición en las ratas del grupo de control que se transfectaron 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 de 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 del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de los Institutos Nacionales de Salud y la Universidad de Indiana. Se usaron ratas Long Evans adultas (de al menos 3 meses de edad) (de Envigo Inc.) para todos los experimentos. Se utilizaron un total de 18 ratas: 8 ratas macho estaban en el grupo experimental. Se abandonaron 2 ratas debido a que no alcanzaron el criterio de comportamiento. 10 ratas (5 hembras; 5 machos) estaban en el grupo de control. 1 rata hembra se abandonó debido al fracaso del implante quirúrgico. Se abandonaron 2 ratas macho debido a que no alcanzaron el criterio de comportamiento. Se usaron 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 manipularlas diariamente. Debido a la señalización abierta de las condiciones a través de la manipulación optogenética y la línea de tiempo del estudio, primero se recopilaron los datos del grupo experimental, seguidos por el grupo de control. El experimentador no podía cegarse a la condición o al grupo.

El entrenamiento se llevó a cabo en un laberinto radial automatizado de 8 brazos hecho a la medida. El laberinto tenía un cubo de 33,2 cm de ancho y puertas abatibles neumáticas blancas opacas en las entradas a los 8 brazos. Los brazos medían 48,26 cm de largo, 10,79 cm de ancho y tenían pisos de acrílico blanco opaco. Los brazos tenían paredes acrílicas transparentes de 20,95 cm de alto 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 papel de construcción con una fila de 6 señales espaciadas uniformemente al nivel de las paredes del laberinto, y una segunda fila de señales aproximadamente 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 pozos de comida en los que se entregaron gránulos de sacarosa de 45 mg (Bio-Serv, Flemington, NJ). El laberinto estaba abierto en la parte superior para permitir la prueba de animales atados. El laberinto se limpió con clorhexidina inmediatamente después de cada prueba.

El diseño experimental fue un diseño de 2 × 3 con dos niveles para la expresión de opsina {opsina + reportero (Grupo experimental), solo reportero (grupo de control)} manipulado entre animales y tres niveles para el tiempo de entrega de luz {'' Off', 'Rear' , 'Delay'} manipulado dentro del animal. Las manipulaciones del tiempo de entrega de la luz sirvieron para probar la relevancia de la actividad del hipocampo durante el comportamiento de crianza. 'Off' estableció la capacidad de referencia de cada rata para completar la tarea. 'Rear' midió el impacto de sincronizar la entrega de luz 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 solo una prueba por día. La única restricción en el orden era que las tres condiciones se probaran antes de que cualquiera se repitiera en otro momento. Las manipulaciones de la expresión de la opsina sirvieron para aislar el efecto de la opsina sobre el comportamiento al controlar cualquier efecto incidental del suministro de luz o la transfección viral. Las condiciones de expresión de opsina formaron dos cohortes de ratas, una de las cuales se transfectó con la opsina y el indicador fluorescente denominado grupo experimental, mientras que la otra se transfectó solo con el indicador y se denomina grupo de control.

Durante los 3 días previos al entrenamiento, las ratas se manipularon durante 10 min y se les administraron 20-30 gránulos de sacarosa para acostumbrarlas al manejo y las recompensas del experimentador. El entrenamiento preliminar consistió en uno de 10 min. ensayo diario 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 el laberinto completo. El ensayo finalizó después de que la rata consumiera todos los gránulos o hubieran transcurrido 10 minutos.

El entrenamiento inicial consistió en 10 sesiones, una prueba/sesión. Durante cada uno, se entrenó a las ratas para que cebaran los brazos una vez al día. Antes de cada ensayo, los pocillos de comida de los 8 brazos se cebaron con 2 gránulos cada uno. Las pruebas de entrenamiento comenzaron colocando al animal en el cubo central con las puertas del cubo cerradas. Después de un minuto, las puertas se abrieron, permitiendo que la rata se alimentara libremente. Las ratas pudieron explorar hasta que se recogieron todos los gránulos o transcurrieron 15 min.

La tarea de memoria espacial que se usó aquí fue la tarea de turno ganador retrasado en un laberinto de brazos radiales de 8 brazos41,42. La tarea constaba de tres fases, una fase de estudio, una fase de retraso y una fase de prueba, como se muestra en la Fig. 1. En la fase de estudio, la rata se colocó en el eje central. Después de 30 s, se abrió un conjunto aleatorio de cuatro puertas y se permitió que la rata recogiera gránulos de cada una. A continuación, se retiró la rata del laberinto y se colocó en un pedestal junto al laberinto durante una fase de retraso de 4 min. Durante el cual, el laberinto se limpió con clorhexidina para eliminar las señales de olor. La fase de prueba comenzó colocando la rata en el cubo y después de 30 s, las ocho puertas se abrieron. Los cuatro brazos que no se habían abierto durante la fase de estudio cebaban los pozos de comida. La fase de prueba finalizó después de que se hubieron consumido todos los gránulos 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 durante cuatro días.

Visión general del paradigma experimental. (a) Se usó 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 se retiró del laberinto durante 4 min. y se limpió el laberinto. En la fase de prueba, las 8 puertas se abrieron y las ratas buscaron las recompensas restantes. (b) Fotografía del laberinto del brazo radial y disposición de las señales distales que rodean el laberinto. (c) El hipocampo dorsal se apuntó con infusiones virales e implantes de fibra óptica. ( d ) Etiquetado de inmunofluorescencia 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 los 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. Posterior: El láser se activa (rectángulo naranja) durante los eventos de crianza. Retraso: el láser se activa en función de la cría, pero el inicio y el final se producen con un retraso fijo de 6 s, como 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 de brazos. 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 cebados. Se definió que una visita a un brazo ocurría cuando las patas traseras de la rata entraban en el brazo. Una visita al brazo contó como un error si el brazo había sido visitado antes en la prueba. El porcentaje correcto actúa como una medida de errores de memoria de referencia espacial (reingreso en el brazo desde el estudio) para probar la memoria de los brazos ingresados ​​durante la fase de estudio. El número total de entradas de brazos refleja errores de memoria de trabajo espacial (reingreso en un brazo cebado) y el grado en que la rata puede corregir errores si no logra ingresar a los brazos cebados en las primeras cuatro opciones en la prueba41,42,43. Los análisis post hoc complementarios de la estrategia de comportamiento examinaron medidas adicionales, que incluyen (1) Número de reingresos = recuento del número de veces que una rata deja un brazo y luego vuelve a ingresar al 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 de armado. Un valor de cero indica una probabilidad equilibrada de transición de una forma frente a la otra. Los valores por encima de 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 hacer la transición a los brazos adyacentes, a valores mayores hasta las entradas totales de los brazos si la rata avanza de un brazo al siguiente alrededor del laberinto. 4) Número de entradas opuestas = recuento del número de veces que una rata deja un brazo y luego entra en el brazo inmediatamente enfrente del brazo que salió en una fase de prueba (Tablas complementarias S3 y S4).

El comportamiento de crianza se rastreó utilizando una cámara 3D (RealSense Depth Camera D435; Intel). La cámara se colocó en el techo sobre el centro del laberinto mirando hacia abajo de modo que pudiera capturar todo el laberinto a 30 Hz y una resolución de 640 × 480 (Videos complementarios S1 y S2). Se escribió un paquete de análisis personalizado en tiempo real para detectar eventos de crianza. Los eventos de crianza se definieron como momentos en los que una "mancha" de tamaño apropiado ingresaba a 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 este. El límite superior se definió para evitar eventos de activación erróneos de la correa mientras se movía entre la cámara y la carcasa. Para evitar aún más la activación errónea, se requería que los blobs ocuparan más de 0,13 cm2 y menos de 26,46 cm2. Esto sirvió para evitar que el experimentador disparara accidentalmente el láser al quedar a la vista de la cámara. La rutina de detección trasera se implementó con el detector de manchas de visión artificial 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 halorodopsina se logró utilizando la luz de un sistema láser de cabezal óptico de diodo láser CE:YAG (Doric) filtrada a 570 nm La salida del láser se envió al hipocampo a través de una fibra de parche conectada a una articulación rotatoria (Doric) y, articulación rotatoria, un latiguillo de fibra óptica dual (Doric) que se acoplaba a las fibras ópticas implantadas antes de cada sesión de prueba. La intensidad de la luz fue controlada por el software de estudio Doric Neuroscience para obtener 5-10 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 debido) 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 de forma coincidente 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 todo el tiempo. de la parte trasera En la condición de 'Apagado' de línea de base, el interruptor de alimentación principal del láser permanecía apagado de modo que no se enviaba luz en ningún punto. No obstante, la fibra óptica se colocó como en las otras condiciones. En la condición de 'retraso' de control, se entregó luz 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 el 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 que es más importante, 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 latiguillos de fibra durante todas las pruebas, independientemente de la condición o la cohorte. Las tres condiciones se aleatorizaron de manera que todas las condiciones se ejecutaron en un orden aleatorio cada 3 ensayos. Las épocas de manipulación optogenética estaban restringidas para ocurrir solo en la fase de estudio. La actividad del hipocampo no se manipuló 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 el suministro de luz y activación de opsina. Durante la primera cirugía, las ratas se anestesiaron con isoflurano al 1,5-4 % y se colocó la cabeza en un marco estereotáxico. El cuero cabelludo fue cortado y retraído. Se perforaron tres sitios por encima del hipocampo bilateralmente. 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 expresión del reportero fluorescente y halorhodopsina se transdujo con AAV(5)-CaMKIIa-eNpHR3.0-EYFP (núcleo del vector UNC). El mismo serotipo y promotor de AAV se han utilizado previamente 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 de 2 a 5 semanas después de la primera cirugía. De nuevo, las ratas se anestesiaron con isoflurano al 1,5-4 %, se 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, a -3.7 AP, 2.9 ML, 1.8 DV, y se fijaron a dos tornillos de joyería insertados en el cráneo con acrílico dental. El cuero cabelludo se suturó cerrado alrededor del implante. Las ratas del grupo de control se sometieron a una cirugía combinada de inyección viral e implantación de fibra óptica. Solo 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 alcanzaran 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.

Una vez completadas las pruebas, los animales se sacrificaron mediante una sobredosis de isoflurano y se perfundieron intracardiacamente 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 del corte. Las secciones coronales (50 μm de espesor) se cortaron con un criostato (Leica Biosystems) o un micrótomo (American Optic company). La inmunohistoquímica se realizó en secciones flotantes para amplificar la señalización del indicador EYFP inducido. Las secciones primero se enjuagaron 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; nº 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 las medidas de interés. El modelo trató el tiempo de entrega de la 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 el puntaje de comportamiento de interés (porcentaje correcto o número de brazos ingresados), Opto fue una variable categórica que indica la condición de tiempo de 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 con Opto a 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 traseros de hembras frente a machos colapsados ​​en la condición de 'retroceso' y 'retraso' para que el grupo de control probara las diferencias de sexo, siguiendo el mismo modelo que el anterior pero cambiando el número de traseros 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 significación se determinó sobre la base de 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 inhibir optogenéticamente el hipocampo dorsal durante las épocas de crianza en la memoria espacial. La memoria espacial se evaluó con la tarea de turno de ganancia retrasada de ocho brazos, que consta de fases de estudio, demora y prueba (Fig. 1a, b). Durante la fase de estudio, cuatro de los ocho brazos se abrieron a la rata y, en cada uno, la rata encontró recompensas de comida. En la fase de retraso, las ratas se retiraron del laberinto durante cuatro minutos. Finalmente, en la fase de prueba, a las ratas se les concedió acceso a los ocho brazos, pero solo pudieron encontrar recompensas en los cuatro brazos previamente cerrados. Las ratas se entrenaron en esta tarea con una prueba por día hasta el nivel de precisión del criterio (< 3 errores en cuatro días consecutivos de prueba, > 80% de precisión) antes y después de las cirugías de transfección viral e implantación de cánula de fibra. La transfección viral se dirigió al hipocampo dorsal bilateral propiamente dicho y transdujo la expresión de halorhodopsina y el indicador fluorescente (grupo experimental) o solo el indicador fluorescente (grupo de control). La cánula de fibra óptica se implantó bilateralmente dorsal 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, que se usó para evaluar el rendimiento inicial; La entrega de luz trasera se sincronizó con los eventos de crianza, y se usó 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, utilizado 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 'Posterior' (barra azul), en la que la entrega de luz se sincronizó con la crianza, y la condición 'Apagado' (barra gris), en la que no se suministró luz, reveló una reducción significativa de la memoria espacial (77,7 % frente a 65,7 %; GLME est. = − 11,9 % [− 21,6 %, − 2,3 %], t(178) = − 2,44, p = 0,02). La misma comparación entre la condición 'Posterior' y la condición 'Apagado', realizada en los datos recopilados del grupo de control (Fig. 2a, barras de la derecha), en el que no se expresó la halorodopsina, reveló que la administración de luz no tuvo un efecto significativo en el porcentaje correcto ( 81,4 % frente a 83 %, GLME estimado = 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 en el porcentaje de medida correcta en los grupos experimental 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 control {solo reportero}. *P < 0,05; ***P < 0,001; media ± SEM n = 6, grupo experimental; n = 7, grupo control.

Examinar el número 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 a la izquierda de tres barras), las ratas ingresaron significativamente a más brazos mientras encontraban todas las recompensas en las pruebas 'Rear' que en las pruebas 'Off' (5.1 vs. 6.5; GLME est. = 1.4 [0.78, 2.1], t(178) = 4,3, p < 0,0001). Las ratas del grupo de control (es decir, sin expresión de opsina; Fig. 2b barras derechas) no se vieron significativamente afectadas por la administración de luz en las pruebas 'Rear' en relación con las pruebas 'Off' (5,2 frente a 5,2; GLME est. = 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 previamente diferencias de sexo en el comportamiento exploratorio15, probamos si tales diferencias podrían haber afectado nuestros resultados. Sin embargo, el número de crías realizadas por hembras frente a machos, colapsado en las condiciones de cría y retraso para cada sexo, no fue significativamente diferente (crianzas por ensayo: hembras = 8,07 vs. machos = 8,3; GLME est. = 0,28 [− 1,49, 2,05], t(143) = 0,31, p = 0,75; datos no mostrados).

Las diferencias entre las condiciones 'Rear' y 'Off' podrían deberse simplemente a la interrupción intermitente de la actividad del hipocampo durante la fase de estudio de las pruebas 'Rear'. Es decir, la comparación 'Rear' versus 'Off' aborda si importaba que la inactivación estuviera sincronizada con la crianza. Para probar si la sincronización de la entrega de luz a 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 interrumpiría el rendimiento de la memoria espacial. Esta 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 también deberíamos esperar un deterioro significativo en la condición de 'Retraso'. Sin embargo, si los deterioros de la memoria se debieron a que sincronizamos la inactivación con el comportamiento de crianza, entonces no esperaríamos un deterioro significativo cuando la activación del láser se retrase en relación con la crianza.

Los análisis mostraron que el rendimiento en la condición 'Retraso' (barra verde) no fue significativamente diferente de la condición 'Desactivado' 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 frente a 5,9; GLME est. = 0,8 [0,0, 1,7], t(178) = 2.0, p = 0.05) (Fig. 2b barras izquierda). Tenga en cuenta que esta tendencia contrasta con el fuerte efecto observado al comparar la condición 'Posterior' con la condición 'Apagado'. No sorprende que la inactivación muestre alguna tendencia, pero también es probable que el retraso de seis segundos no haya desincronizado completamente la entrega de luz del comportamiento de crianza. Un análisis post hoc que comparó las épocas de crianza y las épocas de activación del láser reveló que el láser superpuso una media ± estándar de 35,5 % ± 16,3 % de la crianza total en la condición de Retraso. Como era de esperar, pero incluido aquí para una transparencia total, 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, buscamos probar la relevancia de la crianza como una época de codificación de memorias 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 turno de laberinto radial retrasada 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 usó un virus de control que carecía del gen de la halorodopsina, lo que descartó la posibilidad de que los efectos de suministro de luz (p. ej., calentamiento del tejido, distracción visual, etc.) causaran el rendimiento reducido en el grupo experimental. El hecho de que la condición de 'Retraso' tampoco generara deterioros significativos en el rendimiento indica que no es simplemente inactivar el hipocampo a intervalos irregulares durante la fase de estudio lo que perjudicó la memoria. Juntos, 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 con respecto a las funciones de crianza. Habiendo revisado el cuerpo limitado de trabajo sobre crianza, Lever y sus colegas15 sintetizaron los datos disponibles con la hipótesis de que 'la crianza es un marcador útil de la novedad ambiental, que la formación del hipocampo es un componente crucial del sistema que controla la crianza en ambientes novedosos, y que la crianza es una de varias medidas etológicas que se pueden utilizar de manera rentable para evaluar el aprendizaje y la memoria del hipocampo. En ese momento había pruebas sólidas disponibles para respaldar su hipótesis de que la crianza marca la 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. Solo existía evidencia indirecta para vincular la crianza y el aprendizaje del hipocampo. Por ejemplo, la crianza covarió con el rendimiento en el laberinto acuático de Morris, disminuyendo durante el aprendizaje y restableciéndose cuando se mueve la plataforma, y ​​las lesiones del hipocampo interrumpen este patrón5,51. Por el contrario, los hallazgos presentes 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 et al. 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 indica un acoplamiento entre la función del hipocampo y el comportamiento de cría18. 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 cría durante la fase de exploración inicial. En particular, este efecto fue específico de la tarea de lugar novedoso, una tarea conocida por ser 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 sobre estos trabajos al mostrar explícitamente que la actividad del hipocampo durante la crianza es importante para la memoria espacial.

Si bien no se conoce la función de crianza de la memoria espacial, el trabajo anterior sugiere que la inactivación que realizamos en el experimento actual puede haber interrumpido la memoria espacial al interferir con la actualización de un modelo interno del entorno. La crianza es probablemente una forma de muestreo ambiental activo. En lo que se refiere a la memoria espacial, se ha sugerido que la crianza ayuda a construir y actualizar un modelo del entorno15,24. La frecuencia de cría aumenta con los cambios de señales que provocan la reasignación del hipocampo54. Barth et al.24 sugirieron, con base en los análisis de los potenciales de campo del hipocampo y la actividad de la unidad, que el hipocampo cambia a un modo funcional distinto durante la crianza. Este modo, sugieren, se basa en la información sensorial recopilada durante la crianza para reducir la incertidumbre con respecto a la posición alocéntrica y para realizar la realineación sensorial del mapa cognitivo24. Al inactivar el hipocampo durante la crianza, nuestra manipulación puede haber evitado esta actualización con consecuencias posteriores para la memoria espacial.

Sin embargo, observamos que es poco probable que cualquier actualización que esté ocurriendo en nuestro experimento sea un modelo ambiental de novo. Antes de la prueba, mientras alcanzaban el criterio de rendimiento, nuestras ratas completaron docenas de pruebas en circunstancias idénticas, lo que les proporcionó suficiente tiempo 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) variaban aleatoriamente cada día. Por lo tanto, el desafío en un día determinado era eliminar la ambigüedad de la información del ensayo actual de la interferencia proactiva del entrenamiento previo. Por esta razón, esperamos que cualquier actualización que se realice sea compatible con la memoria de eventos específicos de prueba. Esto se asemeja a '¿Dónde estacioné mi auto hoy?' tipo de memoria, que requiere desambiguación de eventos recientes de eventos anteriores similares, que caracteriza la función del hipocampo55. Alternativamente, como señaló Lever et al., la crianza puede reflejar una actualización impulsada por el cambio de recompensas en una estructura espacial establecida y estable, un contexto posible y probable en el que comúnmente ocurre el comportamiento de búsqueda de alimento. De hecho, el laberinto del brazo radial está diseñado para modelar el comportamiento de forrajeo, donde las nuevas recompensas y su relación con las señales distales externas establecidas se entienden de manera eficiente no al participar en la deambulación horizontal normal sino, en este contexto, al encabritarse. Las señales distales pueden ayudar a eliminar la ambigüedad de los brazos para los que aún no se han consumido recompensas. De hecho, estos resultados proporcionan evidencia directa para 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 dicho 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 fibra musgosa56. Por separado, se encontró que la cría selectiva de ratones para un comportamiento de crianza frecuente dio como resultado una progenie con campos terminales de fibra musgosa aumentados57. Las lesiones en la circunvolución dentada dorsal bloquean la reexploración de los 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 las grabaciones 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 estuvo acompañada por un sumidero prominente en la circunvolución dentada y un mayor acoplamiento theta-gamma en los campos terminales de la vía perforante que se originó 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 una nueva perspectiva sobre la disociación entre crianza 'con apoyo' y 'sin apoyo'. 'Con soporte' y 'sin soporte' se refiere a si un animal en crianza coloca sus extremidades anteriores sobre una superficie mientras se levanta 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 condujo a un aumento simultáneo de la cría con apoyo57. Además, cada crianza con apoyo y sin apoyo son disociables por su respectiva sensibilidad a diferentes factores motivadores como el estrés o la motivación para escapar60,61. El laberinto de brazos radiales utilizado en el presente trabajo, sin embargo, tenía pasillos estrechos y hubo pocas ocasiones en las que las ratas no pusieran una pata delantera en una pared. Por lo tanto, aunque no se analizó formalmente, observamos casualmente que prácticamente todos los eventos de crianza se habrían clasificado como crianza con apoyo. Además, el protocolo de inactivación de circuito cerrado no se disoció entre no compatible y compatible en ningún caso. Por lo tanto, se requiere un trabajo separado para determinar si se hubieran obtenido resultados diferentes si la inactivación se hubiera restringido a un tipo de crianza u otro. Se han informado diferencias de sexo en comportamientos exploratorios como la crianza en una serie de estudios previos15, con mujeres que tienden a criar más que machos62,63,64,65,66,67,68,69. No encontramos grandes diferencias en el número promedio de crías en comparación con las ratas hembra y macho utilizadas en el grupo de control. Esto puede deberse a la falta de condiciones de ansiedad/novedad presentes en estudios previos 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. En primer lugar, en relación con la discusión anterior sobre crianza con soporte versus sin soporte, 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 una idea 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 crianza. Hay, por ejemplo, otros comportamientos que comparten un fenotipo común con la crianza que llamamos 'muestreo atento del lugar'. Por ejemplo, Mónaco et al. describieron comportamientos de "exploración 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 gran amplitud theta en el hipocampo24,70. Sin embargo, hay evidencia que sugiere que la codificación que ocurre durante la crianza puede no ocurrir fácilmente durante los comportamientos que no son de crianza. Mun et al. indujo la inflamación en la pata trasera de un ratón y descubrió que al mismo tiempo 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, mientras que 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 la interrupción de la actividad en el hipocampo dorsal propiamente dicho durante los eventos de crianza es suficiente para interrumpir la codificación de la memoria espacial en la tarea del laberinto del brazo radial retrasado win-shift. 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 pedido razonable.

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

Artículo CAS PubMed Google Académico

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

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

Artículo CAS PubMed Google Académico

Morris, RG, Garrud, P., Rawlins, JA y O'Keefe, J. Navegación del lugar 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 conductual de la localización espacial después del daño electrolítico, inducido por kainato o colchicina en la formación del hipocampo en la rata. Comportamiento Res. cerebral. 7, 133–153 (1983).

Artículo CAS PubMed Google Académico

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 Académico

Broadbent, NJ, Squire, LR y Clark, RE Memoria espacial, memoria de reconocimiento y el hipocampo. proc. nacional Academia 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 actividad unitaria en la rata que se mueve libremente. Res. cerebral. 34, 171–175 (1971).

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

Google Académico

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

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

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

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

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

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

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

Artículo ADS CAS Google Académico

Cheng, K. Osciladores y servomecanismos en orientación y navegación, ya veces en cognición. proc. R. Soc. B Biol. ciencia 289, 20220237 (2022).

Artículo Google Académico

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

Artículo PubMed Google Académico

Thiel, CM, Houston, JP & Schwarting, RKW Hippocampal acetylcholine and habituation learning. Neurociencia 85, 1253–1262 (1998).

Artículo CAS PubMed Google Académico

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

Artículo PubMed Google Académico

Wells, CE et al. Los fármacos novedosos y ansiolíticos disocian dos componentes de theta del hipocampo en ratas que se comportan. J. Neurosci. 33, 8650–8667 (2013).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mun, HS et al. 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 & 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 encefálico en ratas que se mueven libremente: II. Efectos sobre la actividad eléctrica hipocampal y neocortical, y relaciones con el comportamiento. Exp. Neurol. 61, 485–515 (1978).

Berry, SD & 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 & 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 Académico

Barth, AM, Domonkos, A., Fernandez-Ruiz, A., Freund, TF & Varga, V. Dinámica de la red hipocampal durante los episodios de crianza. Informe celular 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. computar 14, 793–817 (2002).

Artículo PubMed MATEMÁTICAS Google Académico

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 & 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 et al. 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 Académico

Schmidt, B. et al. 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. & Lever, C. Evidencia de codificación versus programación de recuperación en el hipocampo por 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 & 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 Académico

Siegle, JH y Wilson, MA Mejora de las funciones de codificación y recuperación a través de la manipulación específica de la fase theta del hipocampo. elife 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 Académico

Honey, CJ, Newman, EL & Schapiro, AC Conmutación entre modos internos y externos: un principio de aprendizaje multiescala. Neto. Neurosci. 1, 339–356 (2017).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

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. & Olton, DS Las lesiones del área septal medial interrumpen el ritmo theta y la tinción colinérgica en la corteza entorrinal medial y producen un comportamiento de laberinto del brazo radial alterado en ratas. J. Neurosci. 2(3), 292–302 (1982).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mizumori, SJY, Perez, GM, Alvarado, MC, Barnes, CA & 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 Académico

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

Artículo CAS PubMed Google Académico

McNaughton, N., Ruan, M. & Woodnorth, MA La restauración de la ritmicidad tipo theta en ratas restaura el aprendizaje inicial en el laberinto acuático de Morris. Hipocampo 16 (12), 1102–1110 (2006).

Artículo PubMed Google Académico

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 Academia 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 Académico

Seamans, JK & Phillips, AG Alteraciones selectivas de la memoria producidas por lesiones transitorias inducidas por lidocaína del núcleo accumbens en ratas. Comportamiento Neurosci. 108(3), 456 (1994).

Artículo CAS PubMed Google Académico

De Luca, SN, Sominsky, L. & Spencer, SJ Prueba de cambio de ganancia espacial retrasada en laberinto de brazo radial. Bio-Protocolo. 6(23), e2053–e2053 (2016).

Google Académico

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

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Weitz, AJ et al. La fMRI optogenética revela redes distintas, dependientes de la frecuencia, reclutadas por estimulaciones dorsales e intermedias del hipocampo. Neuroimagen 107, 229–241 (2015).

Artículo PubMed Google Académico

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

Artículo CAS PubMed Google Académico

Culley, DJ, Baxter, MG, Yukhananov, R. y Crosby, G. Deterioro a largo plazo de la adquisición de una tarea de memoria espacial después de la anestesia con isoflurano-óxido nitroso en ratas. Mermelada. Soc. anesth. 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).

Académico de Google de PubMed

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

Artículo PubMed Google Académico

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

CAS Google Académico

Sutherland, RJR, Whishaw, IQI y Regehr, JCJ El bloqueo de los receptores colinérgicos altera la localización espacial mediante el uso de señales distales en la rata. J.Comp. Fisiol. psicol. 96, 563–573 (1982).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Broadbent, NJ, Gaskin, S., Squire, LR & Clark, RE La memoria de reconocimiento de objetos y el hipocampo de roedores. Aprender. Mem. 17(1), 5–11 (2009).

Artículo PubMed Google Académico

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

Artículo Google Académico

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

Artículo PubMed Google Académico

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 Académico

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

Artículo CAS PubMed Google Académico

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

Artículo CAS PubMed Google Académico

Hunsaker, MR, Rosenberg, JS & 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 Académico

Saab, BJ et al. NCS-1 en el giro dentado promueve la exploración, la plasticidad sináptica y la rápida adquisición de la memoria espacial. Neurona 63(5), 643–656 (2009).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Sturman, O., Germain, PL & Bohacek, J. Cría 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 Académico

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

Artículo CAS PubMed Google Académico

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

Artículo Google Académico

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

Artículo CAS PubMed Google Académico

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 Académico

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

Artículo Google Académico

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

CAS PubMed Google Académico

Festa, ED et al. Diferencias sexuales en las respuestas conductuales inducidas por la cocaína, la farmacocinética y los niveles de monoamina. Neurofarmacología 46(5), 672–687 (2004).

Artículo CAS PubMed Google Académico

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 Académico

Hughes, RN, Desmond, CS & Fisher, LC Room novedad, sexo, escopolamina y sus interacciones como determinantes de la actividad general y la crianza, y preferencias de luz y oscuridad en ratas. Comportamiento proc. 67(2), 173–181 (2004).

Artículo Google Académico

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

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

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Nos gustaría agradecer a Charles Maitha por su apoyo técnico en la configuración del sistema de seguimiento de cámara 3D y 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 Díaz 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 de becarios de Harlan (DL) y la Beca de investigación de 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 Ciencias Psicológicas y del Cerebro, Universidad de Indiana, 1101 E 10th St, Bloomington, IN, 47405, EE. UU.

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

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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 los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Vídeo complementario 1.

Vídeo complementario 2.

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Reimpresiones y permisos

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

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Recibido: 24 de octubre de 2022

Aceptado: 09 abril 2023

Publicado: 15 abril 2023

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

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