การตรวจสอบความแปรปรวนรายวันและความแตกต่างทางเพศทางสรีรวิทยาประสาทฮิปโปแคมปัสและความจำเชิงพื้นที่ ตอนที่ 3

ในการตรวจสอบความแตกต่างระหว่างเพศและเวลาของวัน เราได้แบ่งชั้นชุดข้อมูลของเราตามขอบเขตของแกนหน้า-หลัง ตามด้วยการวิเคราะห์ความแปรปรวนแบบแฟคทอเรียลแบบสามทาง เราพบว่าเพศไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อศักยภาพในการดำเนินการหลายอย่างที่เกิดจากการตอบสนองต่อการฉีดขั้วปัจจุบันในเซลล์ที่บันทึกจากด้านหน้า (p=0.321, ผลกระทบหลักของเพศ, RM-ANOVA สามทาง) หรือส่วนหลัง (p=0.568, ผลกระทบหลักของเพศ, RM-ANOVA แบบสามทาง); จึงนำข้อมูลจากทั้งสองเพศมารวมกันเพื่อการวิเคราะห์ขั้นสุดท้าย

ความทรงจำเป็นส่วนสำคัญมากของการเดินทางในชีวิตของเรา เราไม่เพียงแต่พึ่งพาหน่วยความจำเพื่อเรียนรู้ความรู้ใหม่เท่านั้น แต่เรายังต้องการมันเพื่อช่วยเราแก้ปัญหาและตัดสินใจอีกด้วย

อย่างไรก็ตามความเข้าใจในกลไกของเรายังไม่เพียงพอ เซลล์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของร่างกายของเรา แล้วเซลล์เกี่ยวข้องกับความทรงจำอย่างไร? เซลล์มีบทบาทสำคัญในความทรงจำ

ประการแรก การส่งสัญญาณภายในเซลล์เป็นพื้นฐานของความทรงจำของเรา ในระหว่างความจำและการเรียนรู้ เซลล์ประสาทจะเปลี่ยนการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทเพื่อสร้างโครงข่ายประสาทเทียมใหม่ การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นได้สำเร็จผ่านทางสารสื่อประสาท รวมถึงสารสื่อประสาทและนิวโรเปปไทด์ สารสื่อประสาทและนิวโรเปปไทด์นำข้อมูลนี้ผ่านไซแนปส์ไปยังเซลล์เป้าหมาย ดังนั้นการส่งสัญญาณภายในเซลล์จึงเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการเรียนรู้และความจำของเรา

ประการที่สอง คุณภาพและปริมาณของเซลล์อาจส่งผลต่อความจำของเราได้เช่นกัน หากเรามีเซลล์ในร่างกายไม่เพียงพอ เราจะรู้สึกเหนื่อยและมีความจำที่อ่อนแอ นอกจากนี้ การวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าภาวะโภชนาการของเซลล์ยังส่งผลต่อการเรียนรู้และความจำอีกด้วย ผลการวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่าอาหารที่มีกรดไขมันโอเมก้า-3 สามารถปรับปรุงคุณภาพและปริมาณของเซลล์ประสาทได้

นอกจากนี้ เซลล์ของเรายังสามารถมีอิทธิพลต่อความทรงจำผ่านการเคลื่อนไหวร่างกายอีกด้วย การออกกำลังกายสามารถส่งเสริมเซลล์ประสาทรุ่นใหม่ จึงช่วยเพิ่มความจำของเรา การออกกำลังกายจะปล่อยปัจจัยทางระบบประสาท สารที่กระตุ้นการงอกใหม่ของเซลล์ประสาท และการก่อตัวของการเชื่อมต่อซินแนปติก

โดยสรุป เซลล์เป็นพื้นฐานของความทรงจำของเราและได้รับผลกระทบจากชีวิตประจำวันของเรา ในชีวิตประจำวันของเรา เราสามารถส่งเสริมการพัฒนาความจำโดยการหลีกเลี่ยงการสูบบุหรี่และดื่มแอลกอฮอล์ รักษาวิถีชีวิตที่ดีต่อสุขภาพ การบริโภคอาหารที่มีกรดไขมันโอเมก้า-3 และออกกำลังกายอย่างเหมาะสม ทำให้ความทรงจำของเราชัดเจนและมีความสุขมากขึ้น จะเห็นได้ว่าเราต้องปรับปรุงความจำของเรา Cistanche Deserticola สามารถปรับปรุงความจำได้อย่างมาก เนื่องจาก Cistanche Deserticola เป็นยาแผนโบราณของจีนที่มีลักษณะพิเศษมากมาย หนึ่งในนั้นคือการปรับปรุงความจำ ประสิทธิภาพของเนื้อสับมาจากส่วนผสมออกฤทธิ์หลายชนิดในเนื้อสับ เช่น กรด โพลีแซ็กคาไรด์ ฟลาโวนอยด์ ฯลฯ ส่วนผสมเหล่านี้สามารถส่งเสริมสุขภาพสมองได้หลายวิธี

คลิกรู้อาหารเสริมเพื่อเพิ่มความจำ

เซลล์หน้าที่ถูกบันทึกในเวลากลางคืนยิงศักยภาพในการออกฤทธิ์มากกว่าที่บันทึกไว้ในระหว่างวัน (p=0.046 ผลกระทบหลักของ RMANOVA แบบสองทางตามเวลาของวัน; รูปที่ 7B) อย่างไรก็ตาม เซลล์ด้านหลังแสดงความแตกต่างระหว่างกลางวันและกลางคืนอย่างไม่มีสถิติในจำนวนของศักยภาพในการดำเนินการที่ถูกยิง (p=0.484 ซึ่งเป็นผลกระทบหลักของเวลาของวัน RM-ANOVA สองทาง; รูปที่ 7E)

การตรวจสอบศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์พื้นฐานพบว่าไม่มีความแตกต่างในเรื่องเพศหรือช่วงเวลาของวันในเซลล์ที่บันทึกจากชิ้นด้านหน้า (p=0.572 และ 0.535 ผลกระทบหลักของเพศและเวลาของวัน ตามลำดับ การวิเคราะห์ความแปรปรวนแบบสองทาง รูปที่ 7C) อย่างไรก็ตาม ศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ที่บันทึกจากชิ้นหลังในเวลากลางคืนมีขั้วมากกว่าที่บันทึกในระหว่างวัน โดยไม่คำนึงถึงเพศ (p= 0.044 ซึ่งเป็นผลกระทบหลักของเวลาของวัน ANOVA แบบสองทาง; .7F)

เราตรวจสอบคุณสมบัติเมมเบรนเพิ่มเติมอีก 15 รายการ รวมถึงคุณสมบัติที่เป็นไปได้ของการกระทำที่อาจเกิดขึ้นโดยการฉีดกระแสรีโอเบส ความหย่อนคล้อย และความต้านทานอินพุต (ตารางที่ 1) มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญของเวลาที่เพิ่มขึ้นของการกระตุ้นทางเพศในเซลล์ประสาทด้านหน้า (ชาย:0.295 6 0.01 ms, เพศหญิง: 0.275 6 0.01 ms; p=0.047, การวิเคราะห์ความแปรปรวนแบบสองทาง) ไม่มีพารามิเตอร์อื่นใดที่มีนัยสำคัญทางสถิติ (ตารางข้อมูลขยาย 1-1)

เนื่องจากศักยภาพในการยิงและศักยภาพของเมมเบรนเป็นทั้งมาตรการของความตื่นเต้นง่ายของเส้นประสาท เราสามารถสรุปได้ว่าเซลล์ประสาทเสี้ยม CA1 ทั่ววงจรฮิปโปแคมปัสนั้นตื่นเต้นมากกว่าในตอนกลางคืนโดยรวม แต่กลไกที่เป็นรากฐานของการเพิ่มขึ้นของความตื่นเต้นในตอนกลางคืนนี้อาจแตกต่างกันไปในแกนหน้าและหลังของฮิปโปแคมปัส

ความแตกต่างระหว่างกลางวันและกลางคืนในความสามารถในการเชื่อมต่อระบบประสาทแบบเสี้ยม CA1 นั้นไม่ได้เกิดขึ้นจากภายใน

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความตื่นเต้นง่ายทั้งกลางวันและกลางคืนที่สังเกตได้อาจเกิดจากปัจจัยซินแนปติกและ / หรือปัจจัยภายใน เราจึงประเมินความตื่นเต้นง่ายอีกครั้งในกลุ่มสัตว์ที่แยกจากกัน ต่อหน้าคู่อริซินแนปติก (CPP, NBQX, GBZ) เพื่อแยกเซลล์ประสาทเสี้ยม CA1 ออกจากวงจร ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เราพบว่าไม่มีผลกระทบที่มีนัยสำคัญของเวลาของวันในจำนวนของศักยภาพในการดำเนินการที่สร้างขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการฉีดกระแสสลับขั้วที่บันทึกจากทั้งชิ้นด้านหน้าและด้านหลัง (p=0.933 สำหรับด้านหน้าและ p { {6}}.569 สำหรับส่วนหลัง, ผลกระทบหลักของเวลาของวัน, RM-ANOVA แบบสองทาง; รูปที่ 8A, D)

นอกจากนี้ ศักยภาพพื้นฐานภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ไม่ได้รับผลกระทบจากช่วงเวลาของวันหรือเพศในเซลล์ที่บันทึกจากด้านหน้าอย่างใดอย่างหนึ่ง (p=0.896 และ 0.888 ผลกระทบหลักของเพศและเวลาของ- วัน ตามลำดับ การวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง รูปที่ 8B) หรือส่วนหลัง (p {{10}}.999 และ 0.702 ผลกระทบหลักของเพศและเวลาของวัน ตามลำดับ การวิเคราะห์ความแปรปรวนแบบสองทาง . 8E) มีการตรวจสอบคุณสมบัติของเมมเบรนเพิ่มเติมเมื่อมีคู่อริซินแนปติก รวมถึงคุณสมบัติที่เป็นไปได้ของการกระทำของศักยภาพการออกฤทธิ์เดี่ยวที่เกิดจากการฉีดกระแสรีโอเบส ความหย่อนคล้อย และความต้านทานอินพุต (ตารางที่ 2)

ไฮเปอร์โพลาไรเซชันทั้งที่ออกฤทธิ์เร็วและที่ออกฤทธิ์ปานกลาง (fAHP และ mAHP) มีค่ามากกว่าในระหว่างวัน (fAHP: 5.776 0.74mV, mAHP: 9.296 0.65mV) เมื่อเทียบกับกลางคืนที่อยู่ด้านหน้า เซลล์ประสาท (fAHP: 4.08 6 0.51 mV, mAHP: 7.06 6 0.59 mV; p=0.044 และ 0.024 สำหรับ fAHP และ mAHP, สองทาง การวิเคราะห์ความแปรปรวน ตารางที่ 2) ในเซลล์ประสาทด้านหน้า fAHP มีมากกว่าในเพศชาย (5.827 6 0.56 mV) เมื่อเทียบกับเพศหญิง (3.98 6 0.58 mV; p=0.034, two-wayANOVA; Table 2). ไม่มีพารามิเตอร์อื่นใดในเซลล์ประสาททั้งด้านหน้าและด้านหลังที่มีนัยสำคัญทางสถิติ (ตาราง ExtendedData 1-1)

โดยรวมแล้ว การไม่มีความสามารถในการกระตุ้นประสาทในเวลากลางคืนที่เพิ่มขึ้น (ศักยภาพของเมมเบรนและอัตราการยิงของศักยภาพในการดำเนินการ) เมื่อมีคู่อริซินแนปติกแสดงให้เห็นว่าความแตกต่างรายวันในการกระตุ้นการกระตุ้นอย่างรวดเร็วและ/หรือการป้อนข้อมูลซินแนปติกแบบยับยั้งอย่างน้อยบางส่วนมีส่วนทำให้การกระตุ้นความตื่นเต้นในเวลากลางคืน

การอภิปราย

ที่นี่ เราตรวจสอบผลกระทบของเพศและเวลาของวันต่อสรีรวิทยาฮิปโปแคมปัสหลายแง่มุม ตั้งแต่พฤติกรรมไปจนถึงสรีรวิทยาของเส้นประสาทส่วนบุคคล เราแสดงให้เห็นว่าช่วงเวลาของวันส่งผลต่อการเรียนรู้เชิงพื้นที่และความจำ ขนาด LTP การยับยั้งซินแนปติกบนเซลล์ประสาทเสี้ยม CA1 และความตื่นเต้นง่ายของเส้นประสาทเสี้ยม CA1 เราพบว่าเซ็กส์มีอิทธิพลมากที่สุดต่อความแตกต่างระหว่างกลางวันและกลางคืนในประสิทธิภาพของ OLM ในขณะที่ผลกระทบต่อการส่งสัญญาณซินแนปติก ขนาด LTP และความตื่นเต้นง่ายของเส้นประสาทนั้นเล็กน้อยหรือขาดหายไปโดยสิ้นเชิง นอกจากนี้ เราพบว่าตำแหน่งตามแนวแกนหน้า-หลังส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อเซลล์ประสาทเสี้ยม CA1 อย่างตื่นเต้นเร้าใจ การค้นพบนี้แสดงให้เห็นถึงความซับซ้อนของเครือข่ายฮิปโปแคมปัสและความสำคัญของการพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น เพศและเวลาของวันในการศึกษาในอนาคต

ในขณะที่จังหวะการเต้นของหัวใจควบคุม LTP และการเรียนรู้และความจำที่ขึ้นกับฮิปโปแคมปัส บทบาทของความแตกต่างทางเพศในแต่ละวันในกระบวนการเหล่านี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด น่าแปลกที่เราพบว่าจังหวะการเต้นของหัวใจควบคุมประสิทธิภาพการทำงานของหน่วยความจำที่ขึ้นกับฮิปโปแคมปัสในลักษณะที่ขึ้นอยู่กับเพศ หนูตัวผู้ทำงานได้ดีขึ้นในงาน OLM ในเวลากลางคืนตามที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้ (Takahashi et al., 2013; Snider et al., 2016) อย่างไรก็ตามหนูตัวเมียจะทำงานได้ดีขึ้นในระหว่างวัน ยังไม่ชัดเจนว่าเหตุใดหนูเพศเมียจึงทำงานได้ดีขึ้นในช่วงที่ไม่มีการใช้งาน แต่คำอธิบายที่เป็นไปได้อาจเป็นวงจรการเป็นสัด ซึ่งไม่ได้รับการควบคุมในการศึกษานี้

ในขณะที่การวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการปั่นจักรยานตามธรรมชาติของผู้หญิงเป็นสิ่งจำเป็นในการหาข้อสรุปที่ชัดเจนเกี่ยวกับผลกระทบเฉพาะของวงจรการเป็นสัดต่อความจำเชิงพื้นที่ที่ขึ้นกับฮิบโปแคมปัส การศึกษาในหนูพบว่าตัวเมียใน proestrus และการเป็นสัดมีประสิทธิภาพเหนือกว่าผู้ที่อยู่ใน diestrus ในงานการจดจำวัตถุและการจัดวางวัตถุ (Frye et al ., 2550; ปารีสและฟราย, 2551) แท้จริงแล้วระดับเอสโตรเจนส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานของหน่วยความจำที่ขึ้นกับฮิบโปแคมปัส และการบริหารเอสตราไดออลจากภายนอกช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในงานหน่วยความจำที่ขึ้นกับฮิบโปแคมปัส (Luine etal., 2003; Li et al., 2004; Phan et al., 2012; Vedder et al., 2013, 2014; Tuscher และคณะ 2015) การทำความเข้าใจว่าวงจรการเป็นสัดและวงจรชีวิตมาบรรจบกันเพื่อปรับการรับรู้ในเพศหญิงได้อย่างไรจะเป็นหัวข้อที่น่าสนใจและสำคัญสำหรับการวิจัยในอนาคต

สิ่งที่น่าสนใจคือเราพบว่าผลกระทบทางเพศเหล่านี้ต่อความแตกต่างรายวันในประสิทธิภาพของ OLM ไม่ได้ขยายไปถึงการควบคุมรายวันของ LTP ซึ่งถือเป็นความสัมพันธ์ระดับเซลล์ของการเรียนรู้และความทรงจำ สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าเวลา CT และ ZT ที่ใช้ในการทดลองทั้งสองนั้นไม่ได้สะท้อนซึ่งกันและกันอย่างสมบูรณ์แบบ การตรวจ OLM ดำเนินการในช่วงกลางของช่วงกลางวันและกลางคืนในความมืดตลอดเวลา (CT 4 และ CT 16) ซึ่งดัดแปลงมาจาก (Snider et al., 2016) ในขณะที่การทดลองทางสรีรวิทยาไฟฟ้าทำในช่วงเช้าตรู่และช่วงกลางคืนในวงจร LD (ZT 1–6 และ ZT 12–18)

อย่างไรก็ตาม การค้นพบที่ไม่คาดคิดนี้อาจเป็นตัวอย่างของวิธีการใช้กระบวนการทางสรีรวิทยา (LTP) เดียวกันเพื่อให้บรรลุผลลัพธ์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับบริบท (ชายและหญิง) นอกจากนี้ ในขณะที่งาน OLM ที่เราเลือกนั้นขึ้นอยู่กับฮิบโปแคมปัส (Barker and Warburton, 2011); การเรียนรู้และความจำเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนที่สามารถพึ่งพาระบบหน่วยความจำหลายระบบ และบางทีผู้หญิงอาจพึ่งพาวงจรอื่นมากกว่าเมื่อเทียบกับผู้ชาย นอกจากนี้ วงจรการเป็นสัดยังส่งผลต่อกลยุทธ์การเรียนรู้และการมีส่วนร่วมของวงจรความจำของผู้หญิงต่างๆ (Korol et al.,2004)

ดังนั้น ผลกระทบที่ขึ้นอยู่กับเพศที่สังเกตได้ในงาน OLM อาจถูกสื่อกลางโดยกลไกอื่นที่ไม่ใช่ LTP ที่ไซแนปส์ CA3-CA1 อาจเป็นไปได้ว่าการกระตุ้นความถี่สูงที่ใช้ซึ่งตรงกันข้ามกับการกระตุ้นทางสรีรวิทยามากขึ้น (เช่น การระเบิดของทีต้า) อาจขัดขวางการตรวจจับการควบคุม LTP ที่ขึ้นกับเพศ ข้อจำกัดเพิ่มเติมของ OLMassay ที่น่าสังเกตคือการหยุดชะงักต่อจังหวะพฤติกรรมที่อาจเกิดขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากการจัดการซ้ำ (5 นาที/วัน) 4 d ก่อนการฝึกอบรมและการทดสอบ อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นตัวอย่างความสำคัญของการบัญชีทั้งเพศและเวลาในการออกแบบการศึกษาวิจัยและการตีความผลลัพธ์

งานก่อนหน้าจากห้องปฏิบัติการของเราเปิดเผยว่าเซลล์ประสาทเสี้ยม sIPSCsonto CA1 แสดงความแตกต่างรายวัน ซึ่งหายไปในโมเดลเมาส์ของโรคอัลไซเมอร์ (Fusilier et al., 2021) ที่นี่ เราทำซ้ำและขยายผลการค้นพบก่อนหน้านี้โดยการตรวจสอบ sIPSCs ในทั้งสองเพศ และทำการทดลองเพิ่มเติมต่อหน้า TTX (mIPSCs) เพื่อเริ่มระบุกลไก presynaptic และ postynaptic ที่เอื้อต่อความแตกต่างรายวัน การขาดความแตกต่างรายวันใน mIPSCs IEI แสดงให้เห็นว่าการยับยั้งขึ้นอยู่กับศักยภาพของการกระทำบนเซลล์เสี้ยม CA1 นั้นมากกว่าในตอนกลางวันมากกว่าตอนกลางคืนในหนูทั้งตัวผู้และตัวเมีย เนื่องจากกระแสการยับยั้งเหล่านี้ถูกแยกออกทางเภสัชวิทยาด้วยคู่อริของตัวรับกลูตาเมต จึงมีแนวโน้มว่าจะมีฤทธิ์ในการทำงานของระบบประสาทในเวลากลางวันเพิ่มขึ้นตามธรรมชาติ แท้จริงแล้วรายงานก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่า interneurons ในพื้นที่ CA1 มีความกระตือรือร้นตามธรรมชาติ (Sik et al., 1995; Maccaferri และMcBain, 1996; Oliva et al., 2000; Amilhon et al., 2015; Huh et al., 2016; Miri et al. ., 2018); อย่างไรก็ตาม ยังขาดหลักฐานที่แน่ชัดของความแปรผันในแต่ละวันในการกระตุ้นการทำงานของเซลล์ประสาทในสมองในฮิบโปแคมปัส และจะเป็นพื้นที่สำคัญของการศึกษาในอนาคต ซึ่งสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความผิดปกติของระบบประสาทส่วนกลางที่เกี่ยวข้องกับโรคที่เกี่ยวข้องกับภาวะตื่นเต้นเกินปกติของโครงข่ายฮิปโปแคมปัส รวมถึงโรคอัลไซเมอร์และโรคลมบ้าหมู

นอกเหนือจากการรับข้อมูลยับยั้งจากประชากรอินเตอร์นิวรอนในท้องถิ่นแล้ว ข้อมูลกระตุ้นที่สำคัญไปยังเซลล์เสี้ยม CA1 ยังมาจากแอกซอนของเซลล์ประสาทหลักของพื้นที่ปลายน้ำ CA3 (หลักประกันของ Schaffer; เซลล์พีระมิด CA3) หรือเยื่อหุ้มสมองภายนอก (ทางเดินชั่วคราว) การตรวจสอบ sEPSCs เผยให้เห็นแนวโน้มของการป้อนข้อมูลแบบกระตุ้นไปยังเซลล์เสี้ยม CA1 ที่จะเพิ่มมากขึ้นในเวลากลางคืนมากกว่าในตอนกลางวัน ในกรณีที่ไม่มีการปล่อยสารสื่อประสาทที่ขึ้นอยู่กับศักยภาพของการออกฤทธิ์ ปรากฏการณ์นี้ยังคงมีอยู่ในเพศชาย แต่ไม่พบในเพศหญิง ซึ่งบ่งชี้ว่าการกระตุ้นในเวลากลางคืนที่เพิ่มขึ้นในเพศหญิงมีแนวโน้มที่จะถูกขับเคลื่อนด้วยศักยภาพของการออกฤทธิ์ เซลล์เสี้ยม CA3 ยังแสดงความแตกต่างในแต่ละวันในความตื่นเต้นง่าย เช่น ไนท์เซลล์แสดงกระแสแคลเซียมที่มากขึ้น ลดลงหลังไฮเปอร์โพลาไรเซชัน และลดการปรับความถี่ขัดขวางเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์รายวัน (Kole et al., 2001) ความตื่นเต้นง่ายของเซลล์เสี้ยม CA3 ในเวลากลางคืนที่เพิ่มขึ้นนี้สามารถแปล sEPSC ที่เพิ่มขึ้นไปยังเซลล์เสี้ยม CA1 ในเวลากลางคืนเมื่อเทียบกับกลางวัน

ต่อไปเราต้องการตรวจสอบว่าการแปรผันในแต่ละวันของการส่งผ่านซินแนปติกแบบกระตุ้นและแบบยับยั้งอาจส่งผลกระทบต่อความตื่นเต้นง่ายของเซลล์ประสาทเสี้ยม CA1 อย่างไร การศึกษาก่อนหน้านี้ในหนูพบว่าความตื่นเต้นง่ายของเยื่อหุ้มเซลล์มีการแกว่งไปรอบๆ วงจรรอบเวลา และเซลล์ประสาทถูกสลับขั้วมากขึ้นในช่วงกลางคืนแบบอัตนัย/ช่วงเช้าแบบอัตนัย (Naseri Kouzehgarani et al.,2020) การศึกษาล่าสุดพบว่าเพิ่มความตื่นเต้นในตอนกลางคืนในเซลล์ประสาทเสี้ยม CA1 ของเมาส์ (Fusilier et al., 2021) ที่นี่ เราจำลองการค้นพบก่อนหน้านี้และขยายการศึกษาของเราเพื่อคำนึงถึงความแตกต่างทางเพศที่อาจเกิดขึ้นและอิทธิพลของแกนฮิปโปแคมปัสด้านหน้าและด้านหลัง โดยรวมแล้ว เราพบว่าในวงจรซินแนปติกที่สมบูรณ์ (เช่น ไม่มีคู่อริซินแนปติก) เซลล์ประสาทเสี้ยม CA1 มีความตื่นเต้นมากขึ้นในเวลากลางคืนเมื่อเทียบกับกลางวัน โดยไม่คำนึงถึงเพศ สิ่งที่น่าสนใจคือการเพิ่มความตื่นเต้นในเวลากลางคืนไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งแกนหน้าและหลังของฮิปโปแคมปัส ในขณะที่เซลล์ประสาทที่บันทึกจากส่วนหน้าจะยิงศักยะงานออกฤทธิ์มากขึ้นในการตอบสนองต่อการฉีดแบบดีโพลาไรซ์ในปัจจุบัน และไม่แสดงความแตกต่างรายวันในศักยะงานของเยื่อหุ้มเซลล์พื้นฐาน เซลล์ประสาทส่วนหลังจะกลับขั้วมากขึ้นในเวลากลางคืน แต่ไม่แสดงการเพิ่มขึ้นในเวลากลางคืนที่มีนัยสำคัญทางสถิติจากศักยะงานหลายตัวที่ถูกยิงออกไป

การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่ากลไกที่ซ่อนอยู่ในการปรับปรุงความตื่นเต้นของเซลล์ประสาทในเวลากลางคืนอาจแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่ขวางแกนหน้าไปหลัง ในขณะที่การเตรียมชิ้นโคโรนาของเราหมายความว่าเราไม่สามารถแยกฮิปโปแคมปัสหน้าท้องออกจากฮิบโปแคมปัสด้านหลังได้อย่างแท้จริง เราสังเกตว่าเซลล์ประสาทจากชิ้นหลังแสดงลักษณะที่สอดคล้องกับข้อมูลที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้ที่รวบรวมจากเซลล์ประสาทเสี้ยม ventralCA1 ในขณะที่เซลล์ประสาทจาก anteriorslices สอดคล้องกับข้อมูลการตรวจสอบเซลล์ประสาท CA1 พีระมิดหลังหลัง ( Malik et al., 2016; Milior et al., 2016) โดยเฉพาะเซลล์ประสาทส่วนหลัง (คล้ายหน้าท้อง) มีความตื่นเต้นมากกว่าเมื่อเทียบกับเซลล์ประสาทด้านหน้า โดยมีอัตราการยิงสูงสุดเร็วกว่าเซลล์ประสาทด้านหน้า มีความต้านทานอินพุตสูงกว่า และค่า rheobase ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับแอนทีเรียร์ ( เซลล์ประสาทคล้ายหลัง) เมื่อพิจารณาถึงความแตกต่างที่ทราบในด้านสัณฐานวิทยา dendritic และการแสดงออกของช่องไอออน indorsal กับเซลล์ประสาท hippocampal หน้าท้อง (Bannermanet al., 2004; Fanselow และ Dong, 2010; Marcelin et al.,2012; Dougherty et al., 2012, 2013; Hönigsperger et al.,2015; Kim และ Johnston, 2015; Malik et al., 2016; Milioret al., 2016; Soltesz และ Losonczy, 2018) ไม่น่าแปลกใจเลยที่กลไกที่เป็นรากฐานของความแตกต่างในแต่ละวันอาจแตกต่างกันไปในประชากรเหล่านี้ การไม่มีความแตกต่างระหว่างกลางวันและกลางคืนใน ความตื่นเต้นง่ายของเส้นประสาทเมื่อมีคู่อริซินแนปติกแสดงให้เห็นว่าอินพุตซินแนปติกอย่างน้อยบางส่วนมีส่วนช่วยในการเพิ่มความตื่นเต้นในตอนกลางคืน อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการทดลองในอนาคตเพื่อกำหนดบทบาทเฉพาะของทั้งปัจจัยซินแนปติกและปัจจัยภายในในการควบคุมความแตกต่างรายวันของสรีรวิทยาในเซลล์ประสาทเสี้ยม CA1

นอกจากนี้ความแตกต่างระหว่างเซลล์ด้านหน้าและด้านหลังก็ลดลงเมื่อมีคู่อริซินแนปติก ซึ่งบ่งชี้ว่าปัจจัยซินแนปติกอาจมีความรับผิดชอบบางส่วนต่อความแตกต่างในระดับภูมิภาคที่เราสังเกตเห็น เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะจำกัดวิธีการแสดงและการทำงานของตัวรับสารสื่อประสาทและช่องไอออนต่างๆ ให้แคบลงทั้งในช่วงเวลาและตำแหน่งตามแนวแกนตามยาว ประโยชน์ของเทคนิค blind patch ที่ใช้ในการศึกษาปัจจุบันคือความสามารถในการรวบรวมข้อมูลจากเซลล์ประสาทที่อยู่ลึกลงไปใต้พื้นผิวของเนื้อเยื่อ ซึ่งสุขภาพและความมีชีวิตของเซลล์มีมากที่สุด แต่การกำหนดเป้าหมายด้วยการมองเห็นของเซลล์ประสาทอาจเป็นเรื่องยาก อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ห้ามมิให้กำหนดเป้าหมายไปยังประชากรย่อยของเซลล์ประสาทที่เฉพาะเจาะจง ; ดังนั้นเซลล์ประสาทเสี้ยมทั่วทุกพื้นที่ของชั้นเซลล์เสี้ยม CA1 จึงถูกรวมอยู่ในการศึกษานี้ การศึกษาในอนาคตที่ตรวจสอบช่วงเวลาของวันและผลกระทบทางเพศในประชากรย่อยที่แตกต่างกันของเซลล์เสี้ยม CA1 (เช่น เซลล์ส่วนลึกและเซลล์ผิวเผิน) จะเป็นข้อมูลสำหรับการทำความเข้าใจสรีรวิทยาเฉพาะประเภทเซลล์

ฮิปโปแคมปัสเป็นหนึ่งในวงจรที่มีการศึกษาและมีลักษณะเฉพาะมากที่สุดในสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม อย่างไรก็ตาม ความรู้ส่วนใหญ่เกี่ยวกับการทำงานของวงจรนี้มาจากการศึกษาที่ดำเนินการในระหว่างวันในสัตว์ฟันแทะที่ออกหากินในเวลากลางคืน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเพศชาย การไม่คำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น เวลาของวันและเพศ นำไปสู่ภาพที่ไม่สมบูรณ์ของสรีรวิทยาของฮิปโปแคมปัส และวิธีการทำงานของสรีรวิทยาแบบไดนามิกในบริบทต่างๆ เพศและเวลาถือเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญเป็นพิเศษสำหรับความเกี่ยวข้องในการแปลของการศึกษาฮิบโปแคมปัสในรูปแบบของโรคต่างๆ เช่น อัลไซเมอร์หรือโรคลมบ้าหมู ซึ่งได้รับอิทธิพลจากจังหวะการเต้นของหัวใจ และอาจส่งผลกระทบต่อชายและหญิงแตกต่างกัน

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ ยกเว้นการทดลองที่ทดสอบ OLM การทดลองทั้งหมดในการศึกษานี้ดำเนินการในวงจรสว่าง-มืด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการศึกษาในอนาคตในสภาวะคงที่เพื่อกำหนดบทบาทของระบบนาฬิกาชีวภาพต่อความแตกต่างรายวันที่สังเกตได้ แม้ว่าจะมีการตรวจสอบจุดสองครั้งที่นี่ แต่จะน่าสนใจและเป็นประโยชน์ในการพิจารณาว่าสรีรวิทยาของฮิปโปแคมปัสมีความเคลื่อนไหวอย่างไรในช่วงเวลาต่างๆ ในวงจร circadian ในการศึกษาในอนาคต โดยสรุป การศึกษานี้เผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงในเวลากลางวันในการทำงานของฮิปโปแคมปัสซินแนปติกและเส้นประสาท และเน้นย้ำความสำคัญของการพิจารณาเพศ จังหวะการเต้นของหัวใจ และความหลากหลายของเซลล์ประสาทภายในบริเวณสมองในการศึกษาวงจรประสาท

อ้างอิง

Amilhon B, Huh CYL, Manseau F, Ducharme G, Nichol H, Adamantidis A, Williams S (2015) Parvalbumin interneurons ของ hippocampus ปรับแต่งกิจกรรมประชากรที่ความถี่ทีต้า เซลล์ประสาท86:1277–1289

Bannerman DM, Rawlins JNP, McHugh SB, Deacon RMJ, Yee BK,Bast T, Zhang WN, Pothuizen HHJ, Feldon J (2004) การแยกตัวในระดับภูมิภาคภายในฮิบโป - หน่วยความจำและความวิตกกังวล NeurosciBiobehav Rev 28:273–283.

Barker GRI, Warburton EC (2011) เมื่อใดที่ฮิปโปแคมปัสเกี่ยวข้องกับความทรงจำในการจดจำ? เจ นิวโรไซ 31:10721–10731.

นอกจาก RC แล้ว Rogers CO, Paul JR, Hablitz LM, Johnson RL, McMahonLL, Gamble KL (2017) กิจกรรม GSK3 ควบคุมจังหวะในการแสดงออกของยีนนาฬิกา hippocampal และความเป็นพลาสติกแบบ synaptic ฮิปโปแคมปัส27:890–898.

Buijs RM, Soto Tinoco EC, Hurtado Alvarado G, Escobar C (2021) ระบบนาฬิกาชีวภาพ: จากนาฬิกาไปจนถึงสรีรวิทยา แฮนด์บ์ คลินนิวรอล 179:233–247.

Cao G, Nitabach MN (2008) การควบคุม Circadian ของความตื่นเต้นง่ายของเมมเบรนในเซลล์ประสาทนาฬิกาหน้าท้องด้านข้างของ Drosophila melanogaster เจนิวรอสซี 28:6493–6501.

Chao OY, Huston JP, Nikolaus S, de Souza Silva MA (2016)การประเมินหน่วยความจำสำหรับวัตถุและสถานที่พร้อมกัน: หลักฐานเกี่ยวกับความสำคัญพิเศษที่แตกต่างกันของเยื่อหุ้มสมองส่วนนอกและฮิบโปแคมปัส และผลการพยากรณ์โรคของนิวโรไคนิน-3 R agonist.Neurobiol Learn เมม 130:149–158.

Chaudhury D, Wang LM, Colwell CS (2005) การควบคุม Circadian ของศักยภาพระยะยาวของฮิปโปแคมปัส เจ ไบโอล จังหวะ 20:225–236.

Colwell CS (2021) การนิยามการหยุดชะงักของวงจรชีวิตในความผิดปกติของระบบประสาทเสื่อม เจคลินลงทุน 131:e148288.

Cook RL, Kelso NE, Brumback BA, Chen X (2016) กลยุทธ์การวิเคราะห์เพื่อประเมินความสัมพันธ์ของการสัมผัสผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องกับเอชไอวีที่แปรผันตามเวลา: ตัวอย่างการบริโภคเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ เคอร์เอชไอวีเรส 14:85–92.

Davis JA, Paul JR, McMeekin LJ, Nason SR, Antipenko JP, YatesSD, Cowell RM, Habegger KM, Gamble KL (2020) อาหารที่มีไขมันสูงและซูโครสสูงบั่นทอนความแตกต่างตามเวลาของวันในหน่วยความจำการทำงานเชิงพื้นที่ของหนูตัวผู้ โรคอ้วน (ซิลเวอร์สปริง) 28:2347–2356

For more information:1950477648nn@gmail.com