Hippocampus, Prefrontal Cortex และ Perirhinal Cortex มีความสำคัญต่อหน่วยความจำลำดับโดยบังเอิญ

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม:ali.ma@wecistanche.com

เชิงนามธรรม

การวิจัยในสัตว์ฟันแทะและมนุษย์เป็นจำนวนมากบ่งชี้ว่าฮิบโปแคมปัสและเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้ามีความสำคัญต่อการจดจำความสัมพันธ์ชั่วคราวระหว่างสิ่งเร้า และจากการรวบรวมหลักฐานบ่งชี้ว่าเยื่อหุ้มสมองรอบนอกอาจมีส่วนเกี่ยวข้องด้วย อย่างไรก็ตาม พารามิเตอร์การทดลองแตกต่างกันอย่างมากในการศึกษา ซึ่งจำกัดความสามารถของเราในการทำความเข้าใจการสนับสนุนพื้นฐานของโครงสร้างเหล่านี้ การศึกษาก่อนหน้านี้แตกต่างกันไปตามประเภทของชั่วขณะหน่วยความจำพวกเขาเน้นย้ำ (เช่น ลำดับ ลำดับ หรือการแยกจากกันในเวลา) สิ่งเร้าและการตอบสนองที่พวกเขาใช้ (เช่น ลำดับการทดลองซ้ำหรือซ้ำกัน และพฤติกรรมโดยบังเอิญหรือให้รางวัล) และระดับที่พวกเขาควบคุมปัจจัยที่อาจก่อให้เกิดความสับสน ( เช่น ผลกระทบหลักหรือความใหม่หรือคำสั่งความจำเสื่อมรายการรองความจำเสื่อม)เพื่อช่วยบูรณาการการค้นพบนี้ เราได้พัฒนาการทดสอบกระบวนทัศน์ใหม่หน่วยความจำโดยบังเอิญสำหรับชุดเหตุการณ์ที่ไม่ซ้ำแบบทดลองและประเมินลำดับและหน่วยความจำของรายการพร้อมกันในสัตว์ที่มีความเสียหายต่อฮิบโปแคมปัส เยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าหรือเยื่อหุ้มสมองรอบนอก เราพบว่าแนวทางใหม่นี้นำไปสู่คำสั่งซื้อที่แข็งแกร่งและหน่วยความจำรายการ, และฮิปโปแคมปัล, พรีฟรอนทัลและเพอริฮินัลเสียหายอย่างเลือกสรรพิการ สั่งความจำ. การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าฮิบโปแคมปัส เยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า และเยื่อหุ้มสมองรอบนอกเป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายโครงสร้างที่กว้างขวางซึ่งจำเป็นสำหรับการเรียนรู้ลำดับเหตุการณ์โดยบังเอิญความทรงจำ.

ไลลา เอ็ม.อัลเลน,ราเชลเอ. เลซิสซิน, สตีเวน เจ.โอเดล, ทิโมธี เอ. อัลเลน, นอร์เบิร์ต เจ. ฟอร์ติน

1Center for the Neurobiology of Learning and Memory, University of California, Irvine, CA 92697 2Department of Neurobiology and Behavior, University of California, Irvine, CA 92697 3Cogntive Neuroscience Program, Department of Psychology, Florida International University , Miami, FL 33199

การแนะนำ

ความสามารถในการจัดระเบียบประสบการณ์ส่วนตัวในความทรงจำเป็นการชั่วคราวเป็นลักษณะที่กำหนดของความจำแบบเป็นตอน หลายแนวทางได้รับการพัฒนาเพื่อตรวจสอบความจำสำหรับเหตุการณ์ "เมื่อ" เกิดขึ้นในหนูและมนุษย์ (เช่น Hannesson et al.,2004a,b; Dere et คณะ 2005; Babb and Crystal, 2006; Kart-Teke et al.,2006; Barker et al.,2007; Fouquet et al., 2010; Allen et al.,2014) และหลักฐานจำนวนมากบ่งชี้ว่าฮิปโปแคมปัส (HC) มีบทบาทสำคัญในความสามารถนี้ (Eichenbaum,2013; Davachi & DuBrow, 2015) ตัวอย่างเช่น ในสัตว์ฟันแทะ รอยโรค HC บั่นทอนหน่วยความจำชั่วคราว แต่ไม่ใช่หน่วยความจำของรายการ (Chiba et al 1994; Fortin et al.2002; Kesner et al.2002; DeVito & Eichenbaum,2011;Barker&Warburton,201l;2013) เซลล์ประสาท HC เสริมความแข็งแกร่งและเล่นซ้ำลำดับเชิงพื้นที่ตามลำดับที่พวกเขายิงระหว่างการเรียนรู้ โดยแนะนำหน่วยความจำสำหรับลำดับของตำแหน่งเชิงพื้นที่ (Skaggs & McNaughton,1996; Farooq et al.,2019) นอกจากนี้ยังพบว่าเซลล์ประสาท HC ยิงได้ในช่วงเวลาที่กำหนดอย่างน่าเชื่อถือ ระหว่างช่องว่างระหว่างสิ่งเร้า ("เซลล์เวลา"; Pastalkova et al., 2008; MacDonald et al.,2013) และเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างรายการที่นำเสนอในตำแหน่งตามลำดับที่ถูกต้องหรือไม่ถูกต้อง ("เซลล์ลำดับ"; Allen et al..2016) . ในทำนองเดียวกัน ในมนุษย์ การศึกษา MRI ได้แสดงให้เห็นว่า HC ถูกกระตุ้นอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างการเข้ารหัสหรือดึงข้อมูลชั่วคราวเกี่ยวกับประสบการณ์ในรูปแบบต่างๆ (Cabeza et al., 1997; Hayes et al.,2004; Kumaran & Maguire,2006; Lehn , et al.,2009; Ross et al., 2009; Ekstrom et al.,2011; Tubridy & Davachi,2011; Hsieh et al.,2014; Davachi& Dubrow, 2015; Reeders et al.,2018)

คลิกเพื่อต้นกำเนิด Cistanche และ Cistanche เพื่อความทรงจำ

เยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า (PFC) เป็นโครงสร้างอื่นที่คิดว่ามีบทบาทสำคัญในการจัดระเบียบความทรงจำชั่วคราว ในสัตว์ฟันแทะ รอยโรค และการหยุดทำงานชั่วคราวของ PFC ตรงกลางทำให้การเลือกปฏิบัติชั่วขณะสำหรับวัตถุและตำแหน่งเชิงพื้นที่ลดลง (Mitchell &Laiacona,1998;Hannesson, et al.2004a,b;Barker, et al.,2007;DeVito & Eichenbaum, 2011; Jayachandran et al.,2019) นอกจากนี้ เซลล์ประสาท PFC ที่อยู่ตรงกลางยังแสดงการยิงอย่างต่อเนื่องในช่องว่างระหว่างสิ่งเร้า ซึ่งอาจช่วยเชื่อมโยงความสัมพันธ์ของสิ่งเร้าข้ามเวลา (เช่น Cowen & McNaughton,2007; Gilmartin & McEchron,2005) นอกจากนี้ยังมีหลักฐานมากมายจากการศึกษาในมนุษย์ที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันที่เปรียบเทียบได้ของ PFCin (ดู St. Jacques, et al.,2008; Jenkins & Ranganath,2010; Preston & Eichenbaum;2013; Hsieh &Ranganath, 2015; Reeders et al.,2018)

นอกจาก HC และ PFC แล้ว เยื่อหุ้มสมองรอบข้าง (PER) อาจมีบทบาทสำคัญเช่นกัน แม้ว่า PER จะสัมพันธ์กับหน่วยความจำของรายการบ่อยที่สุด (Murray et al,2000, Bussey et al,2002; Murray et al,2007; Barker& Warburton,2011; Feinberg et al,2012) หลักฐานที่รวบรวมได้บ่งชี้ว่าอาจมีส่วนช่วยในการสั่งซื้อ หน่วยความจำ. ตัวอย่างเช่น คิดว่า PER จะช่วยอำนวยความสะดวกในการแสดงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นข้ามเวลาแบบรวมเป็นหนึ่งเดียว โดยรวมคุณลักษณะที่ไม่ต่อเนื่องชั่วคราวเป็นวัตถุการรับรู้เพียงชิ้นเดียวในหน่วยความจำ (Allen et al, 2007; Kholodar-Smith et al,2008a; Kent & Brown,2012) เซลล์ประสาท PER แสดงการยิงอย่างต่อเนื่องซึ่งกระตุ้นโดยการกระตุ้น synaptic ใน Vitra และสามารถคงอยู่นานกว่าหนึ่งนาทีหลังจากการกระตุ้นหยุดลง ซึ่งบ่งชี้ว่าเซลล์ประสาท PER สามารถเชื่อมโยงเหตุการณ์ต่างๆ ข้ามช่องว่างชั่วคราวได้ (Navaroli et al.,2012) ล่าสุด พบว่าการปิดเสียงกิจกรรม synaptic ในการฉายภาพ PFC-PER ตรงกลางจะยกเลิกหน่วยความจำสำหรับลำดับกลิ่นที่ได้รับการฝึกมาอย่างดี (Jayachandran et al,2019)

อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือกระบวนทัศน์ที่ใช้ในการทดลองข้างต้นมีความแตกต่างกันมาก ซึ่งทำให้ยากต่อการเข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงการสนับสนุนที่เฉพาะเจาะจงของ HC, PFC และ PER ประการแรก กระบวนทัศน์แตกต่างกันไปในประเภทของหน่วยความจำชั่วคราวที่พวกเขาเน้น รวมถึงหน่วยความจำสำหรับลำดับเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้อง (เช่น B เกิดขึ้นก่อน D) สำหรับลำดับเฉพาะที่เกิดขึ้น (เช่น A ตามด้วย B จากนั้น C จากนั้น D) หรือสำหรับการแยกชั่วคราวระหว่างรายการต่างๆ (เช่น A เกิดขึ้น~5 นาทีที่แล้ว, B~l นาทีที่แล้ว; ดู Friedman,1993; Allen & Fortin,2013) ประการที่สอง กระบวนทัศน์บางอย่างเกี่ยวข้องกับเรื่องบังเอิญ

การเรียนรู้ ลักษณะสำคัญของความจำตามเหตุการณ์ (Zhou et al.,2012) ในขณะที่คนอื่น (โดยเฉพาะในหนู) ให้รางวัลกับการนำเสนอสิ่งเร้าหรือการตัดสินตามคำสั่ง ประการที่สาม กระบวนทัศน์บางอย่างเกี่ยวข้องกับชุดเหตุการณ์ที่ไม่ซ้ำแบบทดลอง ซึ่งเป็นคุณลักษณะสำคัญของความจำแบบเป็นตอน ในขณะที่บางกระบวนทัศน์เกี่ยวข้องกับการนำเสนอซ้ำของเหตุการณ์เดียวกัน สุดท้าย กระบวนทัศน์บางอย่าง ซึ่งปกติแล้วในหนูมักเกี่ยวข้องกับรายการสิ่งเร้า (2 หรือ 3 รายการ) ดังนั้นการสอบสวนตามคำสั่งจึงต้องรวมรายการตัวอย่างแรกและ/หรือตัวอย่างสุดท้าย ในกรณีเช่นนี้ การตัดสินความจำชั่วขณะไม่สามารถควบคุมผลกระทบที่เป็นเอกภาพหรือความใหม่ได้ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความแตกต่างในความแข็งแกร่งของความจำระหว่างรายการ และสำหรับข้อเท็จจริงที่พวกเขาสามารถแก้ได้โดยการจำตัวอย่างเพียงรายการเดียว (เช่น สัตว์สามารถจดจำได้ เฉพาะรายการสุดท้ายแล้วหลีกเลี่ยงในการทดสอบโพรบ)

วัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้คือการช่วยบูรณาการสิ่งที่ค้นพบก่อนหน้านี้โดยการประเมินการมีส่วนร่วมของ HC, PFC และ PER กับหน่วยความจำคำสั่งและรายการโดยใช้กระบวนทัศน์ใหม่ในหนู อันดับแรก จากการสร้างแนวทางการตั้งค่าที่เกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติก่อนหน้านี้ เราได้พัฒนางานที่ทดสอบลำดับโดยบังเอิญและหน่วยความจำรายการสำหรับชุดเหตุการณ์ที่ไม่ซ้ำแบบทดลอง งานนี้ใช้เหตุการณ์ต่อเนื่องยาวนาน (การนำเสนอกลิ่น 5 ครั้ง) ซึ่งลดอิทธิพลของความเป็นอันดับหนึ่งและความใหม่ ลดความเป็นไปได้ในการใช้หน่วยความจำเพียงรายการเดียวในการตัดสินตามลำดับ และยังให้การศึกษาแบบคู่ขนานที่ดีกว่ากับการศึกษาของมนุษย์ ประการที่สอง เราดำเนินการเลือกความเสียหายต่อ HC, PFC หรือ PER และเปรียบเทียบประสิทธิภาพของแต่ละกลุ่มตามคำสั่งและหน่วยความจำรายการสำหรับชุดเหตุการณ์เดียวกันโดยตรง เราพบว่าแนวทางใหม่ของเรานำไปสู่หน่วยความจำคำสั่งซื้อและรายการที่มีประสิทธิภาพ และ HC, PFCor PER เสียหายในการเลือกหน่วยความจำคำสั่งซื้อที่บกพร่อง การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าเครือข่ายโครงสร้างที่กว้างขวางมีความสำคัญต่อการเรียนรู้ลำดับเหตุการณ์ในความทรงจำโดยบังเอิญ

วิธีการ

วิชา

ตัวอย่างคือหนู Long Evans เพศผู้น้ำหนัก 250-300 กรัมเมื่อมาถึง (n= 52) หนูถูกเลี้ยงแยกกันในกรงโพลีคาร์บอเนตสี่เหลี่ยมใสและคงสภาพไว้บนวงจรแสง-มืด 12 ชม. (ปิดไฟที่ 8:00 น.) การทดสอบพฤติกรรมทั้งหมดเกิดขึ้นในช่วงมืด (ช่วงแอคทีฟ) ภายใต้สภาพแสงสีแดงโดยรอบ การเข้าถึงอาหารและน้ำไม่จำกัดก่อนการผ่าตัด หลังการผ่าตัด หนูถูกจำกัดอาหารอย่างอ่อนโยนเพื่อรักษาน้ำหนักตัวที่ป้อนให้ฟรี 85 เปอร์เซ็นต์โดยสามารถเข้าถึงน้ำได้ฟรีตลอดการทดสอบ วิธีการผ่าตัดและพฤติกรรมทั้งหมดเป็นไปตามคณะกรรมการการดูแลและการใช้สัตว์ของสถาบันมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเออร์ไวน์

ศัลยกรรม

รอยโรคที่เป็นพิษจากสารกระตุ้น (excitotoxic) ผลิตขึ้นโดยใช้การฉีดเฉพาะที่ของ NMDA(Sigma, St.Louis, MO) ยาชาทั่วไปถูกชักนำ (5 เปอร์เซ็นต์) และคงสภาพไว้โดยไอโซฟลูเรน(1-2.5 เปอร์เซ็นต์ )ผสมกับออกซิเจน(800 มล./นาที) จากนั้นหนูถูกวางลงในอุปกรณ์ Stereotaxic (Stoelting Instruments, Wood Dale, IL) และหนังศีรษะถูกดมยาสลบด้วย Marcaine⑧(7.5 mg/ml, {{10}}.5 ml,sc) กะโหลกศีรษะถูกเปิดออกหลังจากรอยบากตรงกลางและทำการปรับเพื่อให้แน่ใจว่า bregma, lambda และตำแหน่ง± 0.2 มม. ด้านข้างของ midline อยู่ในระดับ ในระหว่างการผ่าตัด หนูทั้งหมดได้รับ glycopyrrolate (0.2 มก./มล. 0.5 มก./กก. sc) เพื่อช่วยป้องกันปัญหาระบบทางเดินหายใจ และสารละลาย Ringer 5 มล. ที่มีเดกซ์โทรส 5 เปอร์เซ็นต์ (sc) เพื่อให้ความชุ่มชื้น หลังจากถอดกระดูกที่วางทับบริเวณที่ฉีด ( ดูด้านล่าง) NMDA ถูกฉีดเข้าไปในสมองโดยใช้ 33-gauge 10μ syringe (Hamilton Company, Reno, NV) ซึ่งขับเคลื่อนด้วยปั๊มฉีดแบบใช้มอเตอร์ (World Precision Instruments, Sarasota. FL) ซึ่งติดตั้งอยู่บนแขนกลแบบสเตริโอแทกซิก เข็มยังคงอยู่ที่บริเวณที่ฉีดเป็นเวลา 5 นาทีหลังจากให้ยาเพื่อให้เกิดการแพร่ พิกัด Dorsoventral (DV) วัดจากดูรามาเตอร์ กลุ่มตัวอย่างได้รับการสุ่มให้เป็นหนึ่งในห้ากลุ่ม: HClesion, PFC lesion PER lesion, secondary visual cortex (V2) control lesion หรือกลุ่มควบคุมที่หลอก

รอยโรค HC （n{{0}}）.一 ส่วนของกระดูกที่วางทับตำแหน่งการให้ HC เจ็ดจุดถูกผ่าออกทั้งสองข้างและยังคงให้ความชุ่มชื้นในน้ำเกลือปลอดเชื้อในระหว่างการให้ยา ส่วนกระดูกถูกส่งกลับหลังการฉีด ไซต์ HC หลังทวิภาคีสามจุดกำหนดเป้าหมายดังนี้:-2.2 A/P,±1.0M/L,-3.0DV;{{7} }.0A/P,±1.8/L,-2.8 D/V;-4.0A/P,±2.8 M/L, -2.6 ดี/วี ตำแหน่ง HC หน้าท้องทวิภาคีสี่ตำแหน่งถูกกำหนดเป้าหมายดังนี้:-4.8 A/P,±4.8 ML,6.5 D/V;-4.8 A/P,±4.5 M/L,{{29 }}.3D/V;-5.7 A/P,±4.9 M/L,-2.8,D/V;-5.7A/,±5.1 ML, { {41}}.8 D/V. แต่ละตำแหน่ง HC ถูกเติมด้วย 200-225 nLof NMDA(85 mM;50 มก./มล.)ที่ 200-250nL/นาที

รอยโรคของ PFC (n {0}})—รูเล็กๆ ถูกเจาะที่หลังของจุดให้ยาที่กำหนดเป้าหมายไปยังเยื่อหุ้มสมองส่วนพรีลิมบิกของ PFC PFC ถูกฉีดแบบทวิภาคีด้วย 25{{10}} nL NMDA (85 มิลลิโมลาร์;50 มก./มล.)ที่ 200 ลิตร/นาที(3.2A/R,±0.75 โมลาร์/ลิตร,-3.0 D/V จากดูรา)ที่คล้ายกับ Sharpe และ Killcross(2012) ต่อรอยโรค （n=11） 一เจาะรูสองรูแบบทวิภาคี（~-4 และ-7มม. A/P,~1 มม. อยู่ตรงกลางของสันขมับ) สำหรับสกรูยึดเพื่อยึดกระดาษชำระ (Kholodar-Smith et al.2008a) . จากนั้นดึงกล้ามเนื้อขมับออกไปเพื่อให้เห็นกระดูกขมับและข้างขม่อมจนมองเห็นส่วนโค้งโหนกแก้ม แผ่นกระจายเนื้อเยื่อถูกยึดไว้ระหว่างสกรูยึดกับพื้นผิวด้านในของกล้ามเนื้อขมับ กระดูกที่วางอยู่เหนือคอร์เทกซ์ขมับ (~2 มม.x5 มม.) ถูกตัดออก และชิ้นส่วนถูกวางในน้ำเกลือปลอดเชื้อ ชิ้นส่วนกระดูกถูกส่งกลับหลังการฉีด กระบอกฉีดยา (เข็มที่ไม่เจาะคอร์; Hamilton Company, Reno, NV) อยู่ในตำแหน่งที่ทำมุม 45 องศาจากพื้นผิวแนวตั้งของคอร์เทกซ์ขมับ โดยที่ตาเข็มหันไปทางหน้าท้องและด้านหลังเพื่อกำหนดทิศทางการไหลของ NMDA ไปยัง PER การฉีด NMDA (85 mM; 50 มก. / ล.) เกิดขึ้นที่ไซต์ 7-8 (80 nL ต่อการแช่ 70nL / นาที เว้นระยะห่างเท่า ๆ กันที่ ~ 0.5 มม.) ซึ่งขยายขอบเขต rostrocaudal ของ PER จาก -2.8 ถึง-7.6 A/Prelativeto bregma(Burwell, 2001) มีการฉีดยาเจ็ดครั้งเมื่อมีหลอดเลือดขนาดใหญ่อยู่ที่บริเวณที่ฉีดยา ปลายเข็มถูกสอดเข้าไปในคอร์เทกซ์ประมาณ 1.5 มม. ซึ่งสัมพันธ์กับดูรา

คอร์เทกซ์การมองเห็นทุติยภูมิ (V2) (n=8)-รูเล็กๆ ถูกเจาะที่หลังของตำแหน่งที่ฉีด V2 ไซต์ V2 ถูกเติมด้วย 250 nL NMDA (85mM) ที่ 200 ลิตร/นาที (-4 .5 A/P,±2.5 M/L;-0.8 D/V จาก dura) กลุ่มควบคุมที่ดำเนินการโดยเสแสร้ง (n=10)—ผู้เข้ารับการทดลองเหล่านี้ได้รับการผ่าตัดแบบเดียวกับกลุ่มรอยโรคที่สัมพันธ์กัน (จำนวน: HC,4; PFC,4; PER,2) ยกเว้นว่าไม่มีการให้ NMDA ตามรอยแผล แผลถูกเย็บและแต่งด้วยยาปฏิชีวนะเฉพาะที่ หนูถูกนำกลับไปที่กรงบ้านและเฝ้าติดตามจนกว่าพวกมันจะตื่น หนึ่งวันหลังจากการผ่าตัด หนูได้รับยาแก้ปวด (Flunixin, 50 มก./มล.,2.5 มก./กก. sc.) และใช้ยาปฏิชีวนะเฉพาะที่บริเวณแผล หนูได้รับอนุญาตให้ฟื้นตัวจากการผ่าตัดประมาณสองสัปดาห์ก่อนการทดสอบพฤติกรรม

สารกระตุ้นกลิ่น

กลิ่นถูกนำเสนอบนลูกปัดไม้ทรงกลมขนาด 1 นิ้ว (Woodworks Ltd. Haltom City, TX) แต่ละอันมีกลิ่นหอมของเครื่องเทศในครัวเรือน (ดู Feinberg et al.,2012) ลูกปัดมีกลิ่นหอมเป็นเวลา 48 ชั่วโมงในส่วนผสมของทรายสนามเด็กเล่นและเม็ดเดียว เครื่องเทศ สำหรับหนูแต่ละตัว กลิ่นจะถูกเลือกแบบสุ่มเพื่อถ่วงดุลกลิ่นเหนือตำแหน่งต่อเนื่องของอาสาสมัครและเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดกลิ่นซ้ำ เลือกกลิ่นจากรายการต่อไปนี้: ออลสไปซ์ โป๊ยกั๊ก โหระพา ใบกระวาน กระวาน ขึ้นฉ่าย อบเชย กานพลู ผักชี ยี่หร่า วัชพืชผักชีฝรั่ง ยี่หร่า ขิง เปลือกมะนาว ลูกจันทน์เทศ โรสแมรี่ เสจ มาจอแรม มิ้นต์ เปลือกส้ม ปาปริก้า โหระพา และขมิ้น ทรายถูกรวมไว้เพื่อเจือจางกลิ่นและทำหน้าที่เป็นกลิ่นพื้นหลังที่สม่ำเสมอสำหรับลูกปัดทั้งหมด . รายการกลิ่นรวมถึงความเข้มข้นของกลิ่นในทรายถูกกำหนดโดยสังเกตโดยใช้กลุ่มหนูไร้เดียงสาที่เป็นอิสระเพื่อช่วยให้แน่ใจว่าระดับความชอบโดยธรรมชาติต่อกลิ่นแต่ละตัวเท่ากัน (ไม่แสดง) หนูคุ้นเคยกับลูกปัดไม้ก่อนการทดสอบ โดย วางลูกปัดไร้กลิ่นหลายเม็ดไว้ในกรงที่บ้านเป็นเวลาอย่างน้อยสองวันก่อนการทดสอบพฤติกรรม (Spinetta et al.,2008; O'Dell และคณะ, 2011; Feinberg et al.,2012). ความคุ้นเคยกับลูกปัดไม้ทำให้แน่ใจได้ว่าในระหว่างการทดสอบ สัตว์ต่างๆ มุ่งเน้นการตรวจสอบกลิ่นที่เติมลงในลูกปัดทดลอง

การทดสอบกลิ่นและหน่วยความจำของสินค้า

หนูที่ไร้เดียงสาได้รับการจัดการในช่วงเวลาสั้น ๆ เป็นเวลา 3-5 วันหลังจากมาถึงครั้งแรกและตลอดกระบวนการทางพฤติกรรม ทุกช่วงพฤติกรรมดำเนินการภายในกรงบ้านของหนูแต่ละตัว การทดสอบพฤติกรรมเริ่มต้นหลังจากการฟื้นตัวหลังการผ่าตัดและเกิดขึ้นในช่วงมืด (ช่วงแอคทีฟ) ภายใต้สภาพแสงสีแดงโดยรอบ หนูถูกรักษาไว้ที่ 85 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักที่ป้อนโดยอิสระระหว่างการทดสอบพฤติกรรมเพราะเราพบว่าหนูนำร่องจะตรวจสอบลูกปัดนานขึ้นและสม่ำเสมอมากขึ้นเมื่อจำกัดอาหารอย่างอ่อนโยน (ดู Feinberg, et al. 2012) หนึ่งชั่วโมงก่อนการทดสอบพฤติกรรม ถาดใส่อาหารและขวดน้ำจะถูกลบออกเพื่อให้หนูปรับตัวให้เข้ากับสภาวะการทดสอบ ชุดของกลิ่นห้าชนิดถูกนำเสนอเป็นลำดับเหตุการณ์ โดยแต่ละการนำเสนอกลิ่นจะแยกจากกันด้วยช่วงเวลา 20 นาที (ดูรูปที่ IA) ลูกปัดแต่ละเม็ดถูกนำเสนอที่กึ่งกลางของส่วนหน้าสุดของกรง และเวลาการตรวจสอบ (หมายถึงการดมและปัดภายใน ~ I ซม. ของลูกปัด) ถูกบันทึกบนคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปโดยใช้ซอฟต์แวร์ ODLog ที่สำคัญ เพื่อให้แน่ใจว่าการสุ่มตัวอย่างที่เท่ากันของกลิ่นทั้งหมดในชุดนั้น ระยะเวลาที่ใช้ในการสุ่มตัวอย่างกลิ่นแรก (ใช้ได้ทั้งหมด 30 วินาที) เป็นตัวกำหนดว่าหนูแต่ละตัวจะได้รับอนุญาตให้เก็บตัวอย่างกลิ่นแต่ละตัวได้นานแค่ไหน (เช่น ถ้าหนูทดลอง ใช้เวลา 4 วินาทีในการตรวจสอบกลิ่น A เราจะตรวจสอบให้แน่ใจว่าแต่ละกลิ่น B ถึง E ถูกสุ่มตัวอย่างเป็นเวลา 4 วินาที) ช่วงการทดสอบที่หนูไม่ได้สำรวจกลิ่นตัวอย่างในระดับเดียวกับกลิ่นแรก (ภายในกรอบเวลา 5 นาที) จะไม่รวมอยู่ในการวิเคราะห์ เพื่อป้องกันการปนเปื้อนข้าม ลูกปัดแต่ละเม็ดจะถูกทิ้งหลังจากการนำเสนอในระหว่างการสุ่มตัวอย่างหรือการทดสอบ และผู้ทดลองเปลี่ยนถุงมือทุกครั้งที่ใช้ลูกปัดใหม่

หน่วยความจำสำหรับลำดับการแสดงกลิ่น และหน่วยความจำสำหรับกลิ่นเอง จากนั้นจึงประเมินโดยใช้โพรบคำสั่งซื้อและโพรบรายการ (ดูรูปที่ IA) โพรบออร์เดอร์ถูกบริหารให้ 60 นาทีหลังจากรายการตัวอย่าง และเกี่ยวข้องกับการนำเสนอสองกลิ่นจากรายการ (B vs.D) งานนำร่องของเราระบุว่าหนูสามารถดำเนินการตรวจสอบคำสั่งอื่น ๆ ที่สูงกว่าระดับโอกาส (เช่น เทียบกับ C, C เทียบกับ D) แต่ประสิทธิภาพนั้นอาจแตกต่างกันไป (คล้ายกับการค้นพบใน Fortin et al., 2002) ดังนั้น การจับคู่กลิ่นเดียวจึงถูกเลือกที่นี่เพื่อเพิ่มพลังทางสถิติให้สูงสุด สอดคล้องกับงานก่อนหน้านี้ (เช่น Dere et al.,2005) เราคาดหวังให้สัตว์แสดงความจำเกี่ยวกับลำดับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นโดยเลือกสำรวจรายการที่ปรากฏก่อนหน้าในชุด โพรบหน่วยความจำรายการได้รับการจัดการ 20 นาทีหลังจากโพรบที่สั่งซื้อ (~80 นาทีหลังจากรายการตัวอย่าง) และเกี่ยวข้องกับการนำเสนอกลิ่นสองชนิด: กลิ่นกลางจากรายการและกลิ่นใหม่ (C เทียบกับ X) การตรวจสอบรายการคือการควบคุมที่สำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าหนูจำกลิ่นที่แสดงในรายการ ซึ่งแสดงเป็นการตรวจสอบพิเศษของนวนิยาย/กลิ่น (เหนือกลิ่นที่พบก่อนหน้านี้) โปรดทราบว่าสำหรับโพรบสั่งซื้อและโพรบรายการ เม็ดบีดถูกวางไว้ในควอแดรนต์ของกรงเดียวกันกับตัวอย่างลูกปัดและจัดตำแหน่งห่างกันประมาณ 3 ซม. (ดูรูปที่ 1B) โดยที่ตำแหน่งซ้าย/ขวาถ่วงดุลกับหนู เวลาในการสำรวจสำหรับแต่ละลูกปัดถูกบันทึกใน ODLog

เงื่อนไขลำดับที่นำเสนออย่างรวดเร็ว

เรายังทดสอบกลุ่มเดียวกันในกระบวนทัศน์เวอร์ชันที่ท้าทายยิ่งขึ้น ซึ่งจะแสดงลำดับของรายการอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น (~45 วินาทีระหว่างรายการ) โพรซีเดอร์ทั้งหมด รวมถึงช่วงเวลาการเก็บรักษาก่อนคำสั่งและโพรบหน่วยความจำรายการ (60 และ 80 นาที ตามลำดับ) จะเหมือนกันทุกประการ

เงื่อนไขการควบคุมความแรงของหน่วยความจำ

เราทำการทดลองควบคุมในกลุ่มสัตว์ไร้เดียงสาที่แยกจากกันเพื่อพิจารณาความเป็นไปได้ที่ประสิทธิภาพของการสอบสวนที่สั่งนั้นขึ้นอยู่กับความแตกต่างในความแข็งแกร่งของหน่วยความจำของรายการตัวอย่าง ในที่นี้ หนูได้รับกลิ่นชุดละ 5 กลิ่น โดยแต่ละกลิ่นจะแสดงคั่นด้วยช่วงเวลา 20 นาทีที่ตรงกับพารามิเตอร์งานหลัก ต่อมา หนูแต่ละตัวได้รับกลิ่นจากลำดับควบคู่ไปกับกลิ่นใหม่ (เช่น As.V,VBS.W,Cvs.X,Dvs.Y,E.vs.Z) ช่วงเวลาระหว่างกลิ่นตัวอย่างสุดท้ายกับ การทดสอบโพรบคือ 60 นาที หนูแต่ละตัวได้รับห้าเซสชัน (ในลักษณะถ่วงดุล) ซึ่งทำการเปรียบเทียบทั้งหมด (หนึ่งการเปรียบเทียบต่อเซสชัน) มีการทดสอบตำแหน่งลำดับเพียงตำแหน่งเดียวต่อเซสชัน ต่อวัน โดยมีวันหยุดอย่างน้อยหนึ่งวันระหว่างช่วงการทดสอบ แต่ละเซสชั่นเกี่ยวข้องกับชุดกลิ่นใหม่ที่ไม่ทับซ้อนกัน

การวิเคราะห์ข้อมูล

ค่า DI มีตั้งแต่บวก 100 ถึง-100 เปอร์เซ็นต์ ค่าบวกสอดคล้องกับความชอบต่อกลิ่นก่อนหน้าในโพรบที่สั่ง และกลิ่นใหม่ในตัวตรวจสอบรายการ คะแนนเชิงลบสอดคล้องกับความพึงพอใจต่อกลิ่นในภายหลังในโพรบที่สั่งซื้อ หรือกลิ่นที่พบก่อนหน้านี้ในโพรบรายการ คะแนนศูนย์บ่งชี้ว่าไม่มีความพึงพอใจต่อกลิ่นอย่างใดอย่างหนึ่ง (โอกาส") คะแนน DI ที่แตกต่างจากศูนย์อย่างมีนัยสำคัญจะถูกตีความว่าเป็นหลักฐานของการสั่งซื้อหรือหน่วยความจำรายการ ตามลำดับ สัตว์แต่ละตัวได้รับการทดสอบสามครั้งในแต่ละงาน (โดยใช้ชุดกลิ่นที่แตกต่างกัน) และ ใช้คะแนนเฉลี่ยของหนูแต่ละตัวในการวิเคราะห์ข้อมูล

สถิติดำเนินการโดยใช้ Prism 8 วิเคราะห์ข้อมูลกลุ่มโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวน (ANOVA) กับการทดสอบหลังการทดลองที่ควบคุมจำนวนการเปรียบเทียบที่ทำ (โดยใช้การทดสอบ Holm-Sidak หรือการแก้ไข Bonferroni) ข้อมูลกลุ่มแสดงเป็นค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐานของค่ากลาง (SEM) นัยสำคัญทางสถิติถูกกำหนดโดยใช้ p<>

มิญชวิทยา

หนูได้รับยาเกินขนาดของโซเดียม เพนโตบาร์บิทัล (Euthasol,390 มก./มล.,150 มก./กก., ip) และถูกถ่ายผ่านช่องหัวใจด้วย PBS 100 มล. ตามด้วยพาราฟอร์มัลดีไฮด์ 4 เปอร์เซ็นต์ (pH 7.4) 200 มล.; Sigma-Aldrich, St. Louis , MO) สมองถูกตรึงหลังการตรึงค้างคืนในพาราฟอร์มัลดีไฮด์ 4% และหลังจากนั้นวางในสารละลายซูโครส 30 เปอร์เซ็นต์สำหรับการป้องกันด้วยความเย็น สมองที่ถูกแช่แข็งถูกแบ่งส่วนบนไมโครโทมแบบเลื่อน (50 ไมโครเมตร; การปฐมนิเทศโคโรนา) ออกเป็นสี่ชุดของส่วนที่อยู่ติดกันทันทีสำหรับคราบเครซิล ไวโอเล็ตที่จำเพาะต่อร่างกายของเซลล์และการย้อม NeuN ที่จำเพาะต่อเซลล์ประสาท วิธีการที่แน่นอนสำหรับคราบแต่ละสีมีการอธิบายรายละเอียดไว้ที่อื่น (ดูวัสดุเพิ่มเติมจาก Kholodar-Smith et al.,2008a)

การวิเคราะห์รอยโรค

การใช้ซอฟต์แวร์ Image J และ Photoshop (เวอร์ชัน CS6) ขอบเขตของความเสียหายต่อระบบประสาทใน HC, PER, PFC และ V2 ตลอดจนเยื่อหุ้มสมองส่วนเอนทอร์ฮีนัลด้านข้าง เยื่อหุ้มสมองในอินฟราลิมบิก และคอร์เทกซ์ส่วนหน้า cingulate ถูกประมาณโดยอิงตามส่วนที่ย้อมด้วย NeuN แบบอนุกรม .

ผลลัพธ์

ขอบเขตของรอยโรค

HC lesions.-HC lesioned subjects have large and complete lesions to HC ทั้งหมดในขณะที่เส้นใยโดยรอบถูกไว้ชีวิต (รูปที่ 3A) มีการขาดเนื้อเยื่อ HC อย่างชัดเจนตลอดขอบเขตของ rostral-caudal ของสมอง การวิเคราะห์พื้นที่รอยโรคสองมิติถูกดำเนินการโดยใช้ส่วนที่ย้อมด้วย NeuN โดยรวมแล้ว 85.5±2.52 เปอร์เซ็นต์ของฮิปโปแคมปัสได้รับบาดเจ็บ ความเสียหายที่เกิดขึ้นในซีกซ้ายไม่มีความแตกต่าง (85.72±2.77 เปอร์เซ็นต์ )เทียบกับซีกขวา (85.36±2.26 เปอร์เซ็นต์ ;tio=0.17,p=0.87, ตัวอย่างคู่ t -ทดสอบ).

รอยโรค PFC—PFClesioned ผู้รับการทดลองมีรอยโรคขนาดใหญ่ที่ prelimbic cortex (PL) และในขอบเขตที่น้อยกว่า infralimbic cortex (IL; รูปที่ 3B) PL, IL และ ACC ถูกรวมไว้ในการวิเคราะห์พื้นที่รอยโรคสองมิติเชิงปริมาณ PL ได้รับความเสียหายมากที่สุด (40.34 ±3.25 เปอร์เซ็นต์ ) รองลงมาคือ IL (18.23±5.85 เปอร์เซ็นต์ ) และ ACC มีความเสียหายน้อยมาก (5.03 ±1.60 เปอร์เซ็นต์) จำนวนความเสียหายต่อ PL นั้นใกล้เคียงกับที่เคยพบในเทคนิครอยโรคที่คล้ายคลึงกัน (DeVito & Eichenbaum,2011) อย่างไรก็ตาม ขอบเขตของความเสียหายต่อบริเวณ extra-PL ลดลงอย่างมากในการศึกษานี้ ดังนั้น แม้จะมีความเสียหายเล็กน้อยนอกภูมิภาค ผลกระทบใดๆ ของรอยโรคเหล่านี้น่าจะสะท้อนถึงการทำงานของ PL เป็นหลัก เมื่อใช้ตัวอย่างคู่ t-test เราพบว่าไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความเสียหายใน PL ที่ซีกซ้าย (37.96±3.55 เปอร์เซ็นต์ )เทียบกับซีกขวา (42.72±3.86 เปอร์เซ็นต์ ;t{{26} }.40,p=0.09)

PER lesions.-ใน PER lesioned subjects ความเสียหายอยู่ที่เนื้อเยื่อคอร์เทกซ์รอบ mid-posterior rhinal sulcus (รูปที่ 3C) ด้วย 58.32±4.27 เปอร์เซ็นต์ของขอบเขต PER ทั้งหมด (A/P-2 0 ถึง-7.2). ความเสียหายส่วนใหญ่เกิดขึ้นในระยะหลัง PER(A/P-4.0 ถึง-7.2) โดยที่ความเสียหายโดยรวมอยู่ที่ 80.23±4.54 เปอร์เซ็นต์ จากการใช้ตัวอย่าง t-test เราพบว่าไม่มีความแตกต่างในความเสียหายต่อ PER หลังในซีกซ้าย (76.34±5.30 เปอร์เซ็นต์ )เทียบกับซีกขวา (84.13 ±5.08 เปอร์เซ็นต์ ;t10=-1.62 ,p=0.14). นอกจากนี้ยังมีความเสียหายเล็กน้อยต่อส่วนของ entorhinal cortex (LEC) ด้านข้างที่อยู่บริเวณหน้าท้องทันทีไปยังพื้นที่ 35 ของ PER (36.71±4.21 เปอร์เซ็นต์) จำนวนความเสียหายใกล้เคียงกับที่เคยพบเมื่อใช้เทคนิครอยโรคนี้ (Kholodar-Smith et al.,2008a; Feinberg et al.2012)

V2 lesions.-V2 lesion rats ทำหน้าที่เป็นกลุ่มควบคุมเชิงลบเพื่อแสดงให้เห็นว่าความเสียหายต่อ cortex ที่วางอยู่ HC ในภูมิภาคที่ไม่เกี่ยวข้องกับหน่วยความจำลำดับก่อนหน้านี้จะไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการทำงานของเรา ความเสียหายส่วนใหญ่จำกัดไว้ที่ V2 โดยมีความเสียหาย 40.38±3.27 เปอร์เซ็นต์โดยรวมในหนู ในหนูสี่ตัว มีความเสียหายเล็กน้อยต่อ CAL เพียงข้างเดียว และในหนูสองตัวมีความเสียหาย CAL เล็กน้อยในระดับทวิภาคี อย่างไรก็ตาม ความเสียหายนี้ไม่ปรากฏว่ามีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานของคำสั่งซื้อหรือการตรวจสอบรายการ

รอยโรคหลอก—HC, PFC และ PER sham (n=4,4 และ 2 ตามลำดับ) หนูไม่ได้แสดงหลักฐานที่สังเกตได้ชัดเจนของความเสียหายของสมองตามที่ประเมินด้วยรอยเปื้อนทางเนื้อเยื่อของ NeuN ดังนั้น การหลอกลวงจึงถูกตีความว่ามีความสามารถทางประสาทที่สมบูรณ์และเป็นปกติในระหว่างการทดลองเชิงพฤติกรรมทั้งหมด และนำมารวมกันเพื่อการวิเคราะห์ในภายหลัง

สั่งซื้อและรายการหน่วยความจำ

ตามที่คาดไว้ ระดับประสิทธิภาพนั้นสูงพอๆ กันในสัตว์ทดลองและ V2 สัตว์ที่มีบาดแผล เราจึงรวมพวกมันเข้าเป็นกลุ่มควบคุม

ประสิทธิภาพการทำงานของโพรบหน่วยความจำคำสั่ง

ใช้ ANOVA ทางเดียวเพื่อตรวจสอบความแตกต่างในดัชนีการเลือกปฏิบัติ (DI) บนโพรบที่สั่งในกลุ่มรอยโรค มีผลกระทบหลักอย่างมีนัยสำคัญของกลุ่ม (Fy,48=5.084, p=0.0039) และการเปรียบเทียบภายหลังพบว่ากลุ่มควบคุมแตกต่างจากกลุ่ม HC, PFC และ PER อย่างมีนัยสำคัญ -สีดัก ทดสอบพี่<0.05).one-sample-tests showed="" that="" the="" control="" group="" was="" significantly="" different="" from="" chance(di="0;" t17=""><0.0001),but the="" lesioned="" groups="" were="" not(hc:tu0="0.8667,p=0.4064;PFC:to" =1.941,p="0.0783;PER:t10=1.310,p=0.2196)." to="" limit="" the="" number="" of="" posthoc="" tests,="" pairwise="" comparisons="" among="" hc,="" pfc,="" and="" per="" groups="" were="" not="" directly="" tested;="" instead,="" group="" differences="" were="" examined="" using="" a="" group="" x="" probe="" interaction="" (see="" below).="" see="" figure="" 2a="" for="" a="" graphical="" representation="" of="" these="">

ประสิทธิภาพบนโพรบหน่วยความจำรายการ

A one-way ANOVA on item memory performance did not show a significant difference across groups(Group effect: F3.48= 1.167,p=0.3320), and no group was significantly different from the control group (Holm-Sidak tests p's>0.05) โดยใช้หนึ่งตัวอย่างการทดสอบกับโอกาส (DI=0) ทุกกลุ่มแสดงให้เห็นถึงความพึงพอใจที่สำคัญสำหรับกลิ่นใหม่ (กลิ่น X) เมื่อเทียบกับกลิ่นที่นำเสนอในลำดับ (กลิ่น;<0.001). see="" figure="" 2b="" for="" a="" graphical="" representation="" of="" these="">

การเปรียบเทียบโดยตรงของการตรวจสอบคำสั่งซื้อและรายการ

ใช้ ANOVA การวัดซ้ำแบบสองทางเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของกลุ่มข้ามประเภทโพรบ เราพบผลกระทบหลักที่สำคัญของกลุ่ม (F,48=5.80,p=0.002) และ Probe (F1.48=32.55,p<0.001).however, the="" group="" x="" probe="" interaction="" did="" not="" reach="" significance="" (f3,48="1.96," p="0.133)indicating" that="" the="" pattern="" of="" results="" did="" not="" significantly="" differ="" across="" lesion="" groups,="" post-hoc="" comparisons="" revealed="" that="" di="" scores="" were="" significantly="" lower="" on="" the="" order="" probes="" relative="" to="" the="" item="" probes="" for="" the="" hc,="" pfc="" and="" per="" groups="" (bonferroni-corrected="" one-sample="" t-tests;=""><0.017), whereas="" the="" control="" group="" showed="" no="" significant="" difference.="" these="" findings="" strongly="" suggest="" that="" the="" deficit="" observed="" is="" selective="" to="" order="" memory="" and="" cannot="" be="" attributed="" to="" a="" secondary="" impairment="" in="" item="" memory.="" these="" data="" are="" displayed="" in="" the="" form="" of="" difference="" scores="" (dlorder-ditem)="" in="" figure="">

ควบคุมเงื่อนไขและการวิเคราะห์

การนำเสนออย่างรวดเร็วของรายการตัวอย่าง

เพื่อแยกประสิทธิภาพการทำงานข้ามกลุ่ม เราได้ทดสอบสัตว์ตัวเดียวกันในเวอร์ชันที่ท้าทายมากขึ้นของงานที่แสดงรายการตัวอย่างได้รวดเร็วยิ่งขึ้น (~ 45 วินาทีระหว่างรายการ) เราพบว่าทุกกลุ่มมีหน่วยความจำรายการที่แข็งแกร่ง (เอฟเฟกต์กลุ่มที่ไม่มีนัยสำคัญ: F3,41=1.48,p=0.24; ทุกกลุ่มแสดงการทดสอบ t ตัวอย่างเดียวด้านบน 0 ,p's<0.05).however, none="" of="" the="" groups,="" including="" the="" control="" group,="" showed="" clear="" order="" memory="" under="" this="" condition(non-significant="" group="" effect:="" f,41="1.09,p=0.365;" mean="" di="" for="" all=""><0.2), which="" makes="" it="" difficult="" to="" further="" interpret="" these="">

ความแข็งแรงของหน่วยความจำ

We ran a control experiment in a separate cohort of naive animals to determine whether the memory strength of the different sample odors was significantly different at the time of the ordered probe. We found no significant differences in item memory across odor positions (F4.20=0.88,p=0.49), suggesting that all positions are remembered equally well (i.e., they have the same memory strength). Furthermore, all odor positions were significantly greater than chance exploration times for the novel odor(DI>0) ดังนั้นจึงไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่งที่ความแข็งแกร่งของหน่วยความจำจะสามารถอธิบายการตัดสินหน่วยความจำตามลำดับในกระบวนทัศน์ของเรา

การเก็บตัวอย่างกลิ่น

ลูกปัดกลิ่นแรกของระยะตัวอย่างมีให้หนูทดลองเป็นเวลาทั้งหมด 30 วินาที โดยรวมแล้ว หนูทดลองอย่างจริงจังเป็นเวลา 4.14±1.49 วินาที (ค่าเฉลี่ย±1 มาตรฐาน เฉลี่ย 3 ครั้งสำหรับแต่ละวิชา) เวลาในการสุ่มตัวอย่างนี้ถูกเปรียบเทียบระหว่างเซสชันและกลุ่มรอยโรคโดยใช้ ANOVA แบบวัดซ้ำ เราพบว่าหนูลดเวลาในการสุ่มตัวอย่างลงในช่วงสามช่วง (หมายถึง 4.82 วินาที 4.67 วินาที และ 4.13 วินาที ตามลำดับ ผลกระทบหลักที่สำคัญของเวลาในการสุ่มตัวอย่าง F,.138=24.06,p<0.001), but="" that="" this="" effect="" did="" not="" differ="" across="" groups(non-significant="" session="" lesion="" interaction;f9,138="1.18,p=0.31).There" was="" a="" significant="" main="" effect="" of="" group="" (f146="3.339," p="0.027)," though="" the="" means="" were="" very="" close(3.85s,4.39s,="" 5.00s,="" and="" 3.88s="" for="" controls,="" hc,="" pfc,="" and="" per,="" respectively).="" a="" post-hoc="" holm-sidak="" test="" revealed="" slightly="" longer="" sample="" times="" in="" pfc="" animals="" relative="" to="" controls=""><0.037), but="" no="" other="" group="" differences="" were="" observed(p's="">0.05) ความแตกต่างของกลุ่มเล็กๆ นี้ไม่น่าจะทำให้ผลลัพธ์ของเราสับสน แม้ว่าสิ่งนี้อาจนำไปสู่ประสิทธิภาพของหน่วยความจำลำดับและรายการที่สูงขึ้นเล็กน้อยในกลุ่ม PFC ที่สำคัญ ผลกระทบนั้นแยกตัวประกอบโดยพื้นฐานแล้วโดยคะแนนความแตกต่างที่แสดงในรูปที่ 2C การควบคุมที่สำคัญในที่นี้คือ สำหรับสัตว์แต่ละตัว เราจัดเวลาการตรวจสอบให้เท่ากันภายในการนำเสนอลำดับ

การอภิปราย

โดยใช้กระบวนทัศน์หน่วยความจำโดยบังเอิญใหม่ เราประเมินผลกระทบของความเสียหายที่เลือกต่อ HC, PFC หรือ PER ต่อคำสั่งและหน่วยความจำรายการ เราพบว่าแต่ละกลุ่มที่ได้รับบาดเจ็บสามกลุ่มมีความบกพร่องอย่างมีนัยสำคัญในหน่วยความจำลำดับที่สัมพันธ์กับกลุ่มควบคุม และการขาดดุลนั้นมีขนาดใกล้เคียงกัน ที่สำคัญ เรายังพบว่ากลุ่มรอยโรคทั้งหมดแสดงหน่วยความจำรายการปกติ ซึ่งบ่งชี้ว่าความสามารถในการจดจำรายการที่นำเสนอยังคงไม่บุบสลาย แม้ว่าโครงสร้างเหล่านี้เคยแสดงให้เห็นแล้วว่ามีความสำคัญสำหรับรูปแบบต่างๆ ของความจำชั่วขณะ แต่ก็มีความต้องการงานที่แตกต่างกันมากในการศึกษาต่างๆ และด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องประเมินการมีส่วนร่วมในการทดลองเดียวกัน การศึกษานี้ช่วยบูรณาการสิ่งที่ค้นพบก่อนหน้านี้เหล่านี้โดยแสดงให้เห็นว่า HC, PFC และ PEReach มีบทบาทสำคัญในการจดจำลำดับเหตุการณ์ที่ไม่ซ้ำแบบทดลอง ซึ่งเป็นคุณลักษณะพื้นฐานของความจำแบบเป็นตอน

การรวมคุณสมบัติที่สำคัญของหน่วยความจำแบบเป็นตอนๆ ไว้ในกระบวนทัศน์เดียว

หน่วยความจำแบบเป็นตอนเกี่ยวข้องกับการจดจำชุดของประสบการณ์ในชีวิตประจำวันของเรา ซึ่งได้รับการเข้ารหัสโดยบังเอิญและเรียกค้นคืนได้ตามต้องการ (Tulving, 1972; Allen & Fortin, 2013) ดังนั้น เมื่อสร้างแบบจำลองหน่วยความจำแบบเป็นตอนในสัตว์ สิ่งสำคัญคือต้องจับภาพธรรมชาติของการเข้ารหัสแบบเป็นตอนโดยบังเอิญ (เช่น Dere et al.,2005; Zhou et al,2012) ในการทำเช่นนั้น เราได้พัฒนากระบวนทัศน์แบบบังเอิญที่เรา ก่อนหน้านี้ใช้เพื่อประเมินคำสั่งซื้อและหน่วยความจำของรายการ ซึ่งสัตว์ได้รับรางวัลอย่างชัดเจนในระหว่างการสุ่มตัวอย่างรายการและการทดสอบการสอบสวน (Fortin et al,2002)

กระบวนทัศน์นี้ก้าวไปไกลกว่าความพยายามครั้งก่อนด้วยการผสานรวมเข้าเป็นคุณลักษณะหลักแนวทางเดียวของหน่วยความจำแบบเป็นตอนรุ่นอื่นๆ (เช่น Chiba et al.,1994; Mitchell & Laiacona, 1998; Fortin et al,2002; Kesner et al,2002; Hannesson et al.,2004a,b; Babb and Crystal, 2006; DeVito & Eichenbaum,2011; Barker & Warburton,2011; Warburton et al, 2013) ประการแรก เพื่อมุ่งเน้นไปที่การเข้ารหัสและการดึงข้อมูลโดยไม่ได้ตั้งใจ การนำเสนอกลิ่นจะไม่ได้รับรางวัลในระหว่างรายการตัวอย่างหรือการทดสอบโพรบ แต่เราใช้ประโยชน์จากแนวโน้มของหนูในการสำรวจสิ่งเร้าใหม่ๆ เพื่อประเมินความจำ ซึ่งเป็นแนวทางที่พัฒนาและตรวจสอบโดยผู้อื่น (ดู Ennaceur,2010) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อนำเสนอด้วยสิ่งเร้า 2 อย่าง เราพบว่าสัตว์ควบคุมชอบสำรวจสองรายการก่อนหน้านี้บนโพรบที่สั่ง และกลิ่นที่แปลกใหม่บนโพรบไอเท็ม ซึ่งเราใช้เป็นตัวบ่งชี้ลำดับและหน่วยความจำของรายการ ตามลำดับ เราเชื่อว่าการชอบกลิ่นก่อนหน้านี้เป็นกลยุทธ์ที่เกี่ยวข้องกับจริยธรรมที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมการหาอาหารที่เหมาะสม (เช่น หนูมีแนวโน้มที่จะหาอาหารหรือน้ำเติมในตำแหน่งก่อนหน้านี้มากกว่าในภายหลังเพราะเวลาผ่านไปนานขึ้น se Allen & Fortin ,2013). พฤติกรรมนี้อาจได้รับการสนับสนุนโดยการเชื่อมโยงรายการเฉพาะกับตำแหน่งตามลำดับหรือการแสดงบริบทชั่วคราวหรือผ่านผู้ร่วมงานที่จับคู่ตามลำดับ (เช่น Allen et al.2014.Jayachandran et al,2019; Long & Kahana,2019) ประการที่สอง เพื่อเน้นการเข้ารหัสที่การกระตุ้นการดมกลิ่น กลิ่นถูกนำเสนอบนลูกปัดไม้ที่เหมือนกันในคุณลักษณะทางประสาทสัมผัสอื่นๆ ทั้งหมด และลูกปัดแต่ละเม็ดถูกใช้เพียงครั้งเดียวเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนกับสัตว์หรือเครื่องนอน (ดู Feinberg, et al.,2012 ; O'Dell, et al.2012; Spinetta, et al.,2008) นอกจากนี้ ลูกปัดทั้งหมดยังถูกนำเสนอในตำแหน่งเดียวกัน และการกำหนดค่าด้านซ้าย-ขวาในการทดสอบโพรบถูกถ่วงดุลในสัตว์และช่วงต่างๆ เพื่อให้ ตำแหน่งเชิงพื้นที่ไม่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพ ประการที่สาม เพื่อควบคุมความเป็นไปได้ที่หน่วยความจำสั่งอาจเกิดจากความแตกต่างในความแข็งแกร่งของหน่วยความจำระหว่างสองรายการ เราจึงมั่นใจได้ว่าเวลาในการตรวจสอบจะเท่ากันในกลิ่นต่างๆ (สำหรับแต่ละรายการและสัตว์) สุดท้าย เราใช้รายการตัวอย่างที่ยาวกว่ากระบวนทัศน์อื่นๆ (ในกรณีนี้คือการนำเสนอกลิ่น 5 รายการ) การใช้ห้ารายการในรายการตัวอย่างช่วยให้เราสามารถเน้นคำสั่งและการตรวจสอบรายการของเราในสามรายการตรงกลาง ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีความแข็งแกร่งของหน่วยความจำที่เปรียบเทียบได้ในการทดลองควบคุมของเรา (Dl's ของ ~ 0.6) และหลีกเลี่ยงการตรวจสอบคำสั่งที่เกี่ยวข้องกับ รายการตัวอย่างแรกหรือรายการสุดท้าย (ซึ่งอาจสับสนโดยผลกระทบระดับไพรมาซีหรือความใหม่)

การค้นพบพฤติกรรมที่ไม่คาดคิดอย่างหนึ่งคือเวอร์ชันที่รวดเร็วของงาน (~45 วินาทีระหว่างรายการระหว่างการสุ่มตัวอย่าง) ไม่สามารถแสดงหน่วยความจำคำสั่งที่เชื่อถือได้ในการควบคุม ในขณะที่งานนำร่องของเราแสดงให้เห็นว่าเวอร์ชันที่รวดเร็วนี้อาจส่งผลให้มีหน่วยความจำลำดับที่ตรวจพบได้ แต่กลุ่มควบคุมในการศึกษานี้ไม่ได้แตกต่างจากโดยบังเอิญอย่างมีนัยสำคัญ การมองลึกลงไปถึงประสิทธิภาพของสัตว์ควบคุมแต่ละตัวแสดงให้เห็นว่าชุดย่อยมีพฤติกรรมเหมือนสัตว์นำร่องของเรา ในขณะที่ส่วนที่เหลือไม่สามารถแสดงผลได้ ซึ่งส่งผลให้มีความแปรปรวนเพิ่มขึ้น การใช้งานในอนาคตอาจได้รับประโยชน์จากการเปลี่ยนแปลงช่วงเวลาอย่างเป็นระบบ เพื่อช่วยส่องสว่างความสัมพันธ์ระหว่างความล่าช้าของรายการและความน่าเชื่อถือ/ความแข็งแกร่งของหน่วยความจำลำดับผลลัพธ์

การมีส่วนร่วมของ HC, PFC และ PER ในหน่วยความจำสำหรับลำดับเหตุการณ์

ในการสอบสวนที่ได้รับคำสั่ง เราพบว่ากลุ่มควบคุม กลุ่มที่รวม HC, PFC และ PER shams รวมทั้งรอยโรค V2 (กลุ่มควบคุมเชิงลบ) แสดงให้เห็นถึงความพึงพอใจอย่างมากสำหรับกลิ่นที่เกิดขึ้นก่อนหน้าในลำดับ (กลิ่น B) ซึ่งบอกเป็นนัย ว่าพวกเขามีความทรงจำที่ไม่เสียหายสำหรับลำดับเหตุการณ์ อย่างไรก็ตาม หนูที่ได้รับรอยโรคของ HC, PFC หรือ PER ล้วนแสดงอาการไม่ชอบกลิ่น B หรือ D ดังนั้นจึงไม่มีหลักฐานของหน่วยความจำที่สั่ง ในการตรวจสอบรายการ ทุกกลุ่มแสดงความพึงพอใจอย่างมากสำหรับกลิ่นใหม่ (กลิ่น X) ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกเขามีหน่วยความจำที่เทียบเคียงได้กับรายการที่นำเสนอในรายการ และด้วยเหตุนี้ หน่วยความจำที่ไม่เพียงพอลำดับจึงไม่ได้เป็นเพียงผลสืบเนื่องมาจากความล้มเหลว เพื่อจดจำกลิ่นที่นำเสนอ การค้นหาหน่วยความจำรายการที่สำรองไว้หลังจากความเสียหาย HC, PFC หรือ PER สอดคล้องกับรายงานก่อนหน้านี้ ตัวอย่างเช่น ก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่า HC หรือ PFC ไม่จำเป็นสำหรับการเลือกปฏิบัติที่แปลกใหม่ (Feinberg et al.,2012; Barker, et al,2007; Fortin, et al.,2002; Mitchell & Laicona,1998) นอกจากนี้ ในงานที่เกี่ยวข้อง รอยโรค PER ไม่ได้นำไปสู่ความบกพร่องในหน่วยความจำการจดจำกลิ่นสำหรับประเภทของกลิ่นที่ใช้ที่นี่ (กลิ่นครัวเรือน) ในช่วงเวลาใดๆ ที่ทดสอบ (5 นาทีถึง 48 ชั่วโมง) แม้ว่าการรับรู้ทางสังคม/กลิ่นไม่พึงประสงค์ บกพร่องในช่วงเวลาการเก็บรักษาที่ยาวนาน (Feinberg, et al.2012)

การค้นพบของเราสอดคล้องกับการศึกษารอยโรคในหนูก่อนหน้านี้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับ HC ในหน่วยความจำตามลำดับโดยใช้กระบวนทัศน์ที่หลากหลาย (Kesner & Novak,1982;Chiba, et al 1994; Mitchell &Laiacona, 1998; Fortin, et al,2002; Kesner , et al.2002;DeVito &Eichenbaum,201l;Barker & Warburton,2011; 2013) และการศึกษาเกี่ยวกับระบบประสาทและประสาทวิทยาในมนุษย์ (Cabeza et al,1997;Hayes et al,2004; Kumaran &Maguire,2006;Lehn, et al. ,2009;Ross et al.,2009;Ekstrom et al.2011;Tubridy &Davachi,2011;Hsieh et al.,2014;Davachi& Dubrow,2015;Reederset al.,2018;สำหรับรีวิว Long & Kahana,2019) การค้นพบของเราสร้างขึ้นจากการศึกษาก่อนหน้านี้โดยแสดงให้เห็นว่า HC มีบทบาทสำคัญในการเข้ารหัสลับและการดึงข้อมูลลำดับของ nonspatialepisodes หลังจากควบคุมอิทธิพลที่ทำให้เกิดความสับสนของผลกระทบที่เป็นอันดับหนึ่งและความใหม่ วิธีการที่ HC ทำหน้าที่นี้ยังคงถูกกำหนด มีการแสดงเซลล์ประสาท HC เพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับบริบทชั่วคราวที่เกิดเหตุการณ์ (เช่น Manns et al.,2007; MacDonald et al,2013; Allen et al.2016) และ HC คิดว่าจะใช้สัญญาณ spatiotemporal ประเภทนี้ เพื่อสร้างความทรงจำแบบเป็นตอนโดยผูกข้อมูลเกี่ยวกับเหตุการณ์แต่ละเหตุการณ์กับบริบทเชิงพื้นที่และเวลาที่เกิดขึ้น (Allen & Fortin,2013; Knierim,2015; Eichenbaum,2017) การอธิบายกระบวนการนี้จะต้องมีการบันทึกกิจกรรมทางไฟฟ้าระหว่างการเข้ารหัสและการดึงข้อมูลลำดับเหตุการณ์โดยไม่ได้ตั้งใจ

PFC ยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับหน่วยความจำตามลำดับในงานการเลือกปฏิบัติเชิงพื้นที่และวัตถุในหนู (Barker et al.,2007; Hannesson et al,2004a,b;DeVito & Eichenbaum, 2011;Mitchell &Laicona, 1998; Fuster,2001) และมนุษย์ (Staresina & Davachi,2009;Jenkins & Ranganath,2010;Tubridy & Davachi,2011;Allen & Fortin,2013) ข้อมูลของเราสอดคล้องกับสิ่งนี้และมีส่วนทำให้หลักฐานที่เพิ่มขึ้นว่า PFC มีความจำเป็นต่อหน่วยความจำโดยบังเอิญสำหรับลำดับของ ตอนที่ไม่เชิงพื้นที่ การค้นพบล่าสุดชี้ให้เห็นว่า PFC อาจเกี่ยวข้องกับการควบคุมวิธีการดึงลำดับจากที่เก็บหน่วยความจำ HC โดยขึ้นอยู่กับความต้องการด้านพฤติกรรมในปัจจุบัน (Jayachandran et al,2019: Schmidt et al.2019) การศึกษาในอนาคตโดยใช้การหยุดทำงานชั่วคราวในงานนี้อาจเป็นประโยชน์ในการอธิบายบทบาทเฉพาะของ PFC ในการเข้ารหัสและการดึงข้อมูลลำดับเหตุการณ์ที่ไม่ซ้ำของการทดลอง

แม้ว่าการปิดเสียงเทอร์มินัล PFC ของเหรียญใน PER นั้นแสดงให้เห็นว่ารบกวนหน่วยความจำของลำดับ (Jayachandran et al.,2019) นี่เป็นรายงานแรกที่แสดงให้เห็นว่ารอยโรคต่อ PER ทำให้เกิดการขาดดุลจำเพาะของหน่วยความจำลำดับโดยไม่ได้ตั้งใจ ผลกระทบนี้สอดคล้องกับหลักฐานก่อนหน้านี้ว่า PER เกี่ยวข้องกับการเชื่อมโยงความทรงจำชั่วขณะในการปรับสภาพความกลัวและการรวมสิ่งเร้าที่ไม่ต่อเนื่องเข้าด้วยกัน (Kholodar-Smith, et al.,2008a,b; Navaroli,2012) นอกจากนี้ บาร์เกอร์และคณะ (2007) รายงานว่าหนูที่มี PER lesion มีความจำบกพร่องในลำดับ แต่ความสามารถในการคัดเลือกของผลกระทบนั้นไม่ชัดเจน เนื่องจากพวกมันยังพบว่ามีการขาดดุลที่สำคัญในหน่วยความจำการจดจำ นอกจากนี้ยังมีข้อกังวลว่าการศึกษาของพวกเขาอาศัยการรู้จำวัตถุ ซึ่งมีความไวต่อรอยโรค PER (เช่น Murray & Richmond.2001; Bussey et al.,2005) และลำดับนั้นประกอบด้วยสองรายการเท่านั้นที่อาจทำให้สับสน โดยเอฟเฟกต์ความเป็นอันดับหนึ่งและความใหม่ ผลกระทบ PER ที่สังเกตพบในที่นี้ชี้แจงว่าบทบาทของ PER ในหน่วยความจำขยายเกินการรับรู้ของวัตถุหลายคุณสมบัติ โดยการแสดงผลกระทบของรอยโรคสามารถจำเพาะต่อหน่วยความจำตามลำดับได้ PER เป็นที่ทราบกันดีว่าเกี่ยวข้องกับการปรับการไหลของข้อมูลระหว่าง HC, PFC , และบริเวณ entorhinal (เช่น Paz et al 2007) และบทบาท modulatory นี้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการเข้ารหัสและดึงข้อมูลลำดับเหตุการณ์

บทสรุป

เราได้พัฒนากระบวนทัศน์หน่วยความจำคำสั่งและรายการสินค้าโดยบังเอิญซึ่งรวมคุณสมบัติหลักจากหน่วยความจำแบบเป็นตอนรุ่นอื่นๆ และแสดงให้เห็นว่า HC, PFC และ PER ล้วนมีความสำคัญต่อหน่วยความจำคำสั่ง แม้ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นข้อค้นพบที่สำคัญ แต่ข้อบกพร่องหลักของการศึกษาก็คือรูปแบบของผลลัพธ์ไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในกลุ่มรอยโรคทั้งสาม ดังนั้นจึงไม่ได้ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับการมีส่วนร่วมของโครงสร้างเหล่านี้ การที่เราไม่สามารถค้นหาความแตกต่างระหว่างกลุ่มรอยโรคนั้นเกิดจากการออกแบบการทดลองเป็นหลัก ซึ่งรวมถึงหลายกลุ่ม แม้ว่าการออกแบบนี้จะทำให้เราสามารถทดสอบบทบาทของแต่ละโครงสร้างภายในการทดลองเดียวกันได้ (วัตถุประสงค์หลักของการศึกษา) การเปรียบเทียบแบบคู่ระหว่างกลุ่มที่มีรอยโรคนั้นไม่สามารถทำได้เนื่องจากความจำเป็นในการควบคุมจำนวนการทดสอบหลังการทำ เราหวังว่าเวอร์ชันที่นำเสนออย่างรวดเร็วของงานนี้จะช่วยแยกความแตกต่างของบทบาทของโครงสร้างเหล่านี้ในช่วงเวลาต่างๆ แต่น่าเสียดายที่เวอร์ชันทางเลือกนั้นไม่ได้ส่งผลให้มีหน่วยความจำคำสั่งที่แข็งแกร่งในหัวข้อการควบคุม อีกปัจจัยที่อาจมีส่วนทำให้ขาดความแตกต่างระหว่างผลกระทบของ HC, PFC และ PER คือการใช้รอยโรคก่อนการฝึก ซึ่งส่งผลต่อระยะหน่วยความจำทั้งหมด (เช่น การเข้ารหัสการรวมและการดึงข้อมูล) การศึกษาในอนาคตโดยใช้การหยุดทำงานชั่วคราวอาจเหมาะสมกว่าสำหรับการเปิดเผยความบกพร่องเชิงอนุพันธ์ โดยให้โอกาสในการกำหนดเป้าหมายขั้นตอนเฉพาะ การค้นพบเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่า HC, PFC และ PER เป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายโครงสร้างกว้างที่จำเป็นสำหรับการเรียนรู้คำสั่งโดยบังเอิญ ของเหตุการณ์ในความทรงจำตอน การอธิบายลักษณะเฉพาะของการมีส่วนร่วมที่เกี่ยวข้อง ตลอดจนกลไกประสาทที่อยู่ภายใต้ จะต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติม