Kejutan Dingin Mengganggu Memori yang Ditimbulkan Pelatihan Massal di Drosophila

Abstrak:

Konsolidasi memori adalah proses bergantung waktu yang terjadi selama berjam-jam, berhari-hari, atau lebih lama pada spesies berbeda dan memerlukan sintesis protein. Pengecualian yang nyata adalah tipe memori pada Drosophila yang ditimbulkan oleh satu episode pengondisian penciuman, yang tampaknya berkonsolidasi dengan cepat, menjadikannya tahan terhadap gangguan oleh anestesi dingin beberapa jam setelah pelatihan. Memori tahan anestesi (ARM) ini tidak bergantung pada sintesis protein. Memori yang tidak bergantung pada sintesis protein juga dapat diperoleh di Drosophila melalui beberapa siklus pengondisian penciuman, dan hal ini mengarah pada anggapan umum bahwa kedua sistem pelatihan yang berbeda secara operasional ini menghasilkan ARM. Secara signifikan, kami menunjukkan bahwa, tidak seperti ARM yang bonafid, memori yang ditimbulkan oleh pengondisian massal tetap sensitif terhadap pengobatan amnestik dua jam pasca pelatihan dan karenanya ini bukan ARM. Oleh karena itu, ada dua jenis memori yang tidak bergantung pada sintesis protein di Drosophila.

Memori mengacu pada kemampuan otak manusia untuk menerima, memproses, menyimpan, mereproduksi dan menggunakan informasi eksternal dalam aspek fisik dan psikologis. Konsolidasi memori mengacu pada proses memperkuat dan menstabilkan informasi baru melalui berbagai metode dan teknik agar lebih mudah diingat dan diekstraksi. Ada hubungan yang tidak dapat dipisahkan antara konsolidasi memori dan memori.

Pertama, konsolidasi memori dapat meningkatkan memori. Proses memori otak manusia merupakan proses aktivitas saraf yang kompleks, yang memerlukan penguatan dan stabilisasi hubungan antar neuron untuk mencapai pencatatan informasi yang andal. Oleh karena itu, melalui berbagai metode dan teknik konsolidasi memori, dimungkinkan untuk membantu memperkuat hubungan antar neuron, sehingga meningkatkan memori.

Kedua, konsolidasi memori dapat menyelamatkan “lupa”. Dalam kehidupan sehari-hari, sering kali orang lupa karena beberapa hal, seperti lama tidak mereview, memori berlebih, dan lain sebagainya. Melalui konsolidasi memori, jenis lupa ini dapat dihindari secara efektif, membantu orang mengingat informasi dengan lebih baik dan mempertahankan memori jangka panjang.

Selain itu, konsolidasi memori juga dapat mendorong pembelajaran. Dalam proses pembelajaran, seringkali perlu menghafal banyak informasi, dan mengkonsolidasikan memori dapat membuat informasi lebih mengakar di hati masyarakat, mewujudkan hubungan lompatan antara titik-titik pengetahuan, dan dengan demikian meningkatkan efisiensi pembelajaran secara keseluruhan.

Singkatnya, terdapat hubungan erat antara konsolidasi memori dan memori, yang merupakan salah satu cara penting bagi orang untuk meningkatkan daya ingat, meningkatkan efek belajar, dan menghindari lupa. Oleh karena itu, kita harus memperhatikan penggunaan berbagai metode dan keterampilan konsolidasi memori, terus mengkonsolidasikan memori, dan meningkatkan memori. Jadi Anda perlu meningkatkan daya ingat Anda, dan cistanche dapat meningkatkan daya ingat Anda secara signifikan karena pasta daging adalah obat tradisional Tiongkok dan memiliki banyak khasiat unik, salah satunya adalah meningkatkan daya ingat Anda. Manfaat daging cincang berasal dari banyaknya bahan aktif yang dikandungnya, antara lain asam, polisakarida, flavonoid, dll, yang dapat meningkatkan kesehatan otak dalam berbagai cara.

Klik Tahu untuk meningkatkan memori jangka pendek

Kata kunci:

Penyimpanan; memori tahan anestesi; pengkondisian penciuman; pengkondisian massal; Drosophila.

1. Perkenalan

Ingatan yang tidak terkonsolidasi bersifat labil dan terganggu oleh agen amnestik pada semua hewan yang diuji [1,2]. Pada Drosophila, sengatan dingin yang singkat segera setelah pengondisian penciuman yang diperkuat secara negatif mengakibatkan hilangnya ingatan sepenuhnya akan asosiasi tersebut. Namun, jika disampaikan beberapa jam setelah pelatihan, hal ini tidak akan mengganggu sepenuhnya, dengan sisa memori yang disebut memori resisten anestesi (ARM), karena memori tersebut tetap bertahan dalam efek anestesi, melumpuhkan kejutan dingin [3] dan tidak bergantung pada sintesis protein [2 ,4]. ARM tampaknya berkonsolidasi secara relatif cepat karena sebagian labil beberapa menit setelah pengkondisian [5] dan stabil dalam 2 jam pasca pelatihan [3,6]. Memori yang tidak bergantung pada sintesis protein juga muncul setelah beberapa putaran berturut-turut (mass conditioning-MC) dari pengondisian penciuman yang diperkuat secara negatif [3]. Meskipun perlakuan kejutan dingin setelah satu putaran pengkondisian biasanya digunakan untuk menyelidiki memori 3-h dan protokol MC digunakan untuk penilaian memori 24-h, asumsi independensi sintesis protein telah menghasilkan dua jenis memori ini disebut ARM.

Meskipun ada bukti yang menunjukkan bahwa kedua jenis memori yang berbeda secara operasional dan temporal ini menggunakan mekanisme yang sama atau serupa [4,7,8], tidak jelas apakah keduanya mencerminkan hasil kognitif yang sama yang diuji pada titik waktu yang berbeda atau merupakan jenis memori yang berbeda.

Meskipun cold shock dan protokol MC lima atau sepuluh putaran banyak digunakan untuk menjawab pertanyaan mengenai ARM [3,4,7], data yang diperoleh dengan satu metode pelatihan biasanya tidak diperiksa silang dengan metode lainnya. Untuk menjelaskan apakah memori dengan properti yang sama dibentuk dengan kedua metode, kami berhipotesis bahwa jika ARM setara atau sama dengan MC menghasilkan memori 24-h, kejutan dingin yang diberikan 2 jam pasca pelatihan akan memiliki efek yang sama pada keduanya. Namun, gagasan ini tidak akan didukung jika pengobatan amnestik ini merusak memori MC 24-h. Untuk mencapai tujuan ini, kami mengkondisikan Drosophila tipe liar untuk mengasosiasikan bau tidak sedap dengan sengatan listrik pada kaki melalui pelatihan dengan lima putaran MC. Kami memberikan mereka kejutan dingin sebelum pengujian, atau 2 jam setelah pelatihan. Kami telah menggunakan MC lima putaran [4] karena di tangan kami MC ini memberikan resolusi yang lebih tinggi daripada protokol yang lebih intensif yang mungkin menghasilkan efek "langit-langit". Kami melaporkan bahwa 2 jam pasca pelatihan, MC lima putaran menghasilkan memori dan ARM yang sensitif terhadap guncangan dingin.

2. Hasil
Pengkondisian dilakukan dengan menggunakan paradigma pengkondisian aversif klasik yang memasangkan bau tidak menyenangkan (stimulus terkondisi-CS+) dengan kejutan listrik pada kaki (stimulus tak terkondisi-AS), sedangkan bau kedua yang sama-sama tidak menyenangkan secara eksplisit tidak berpasangan dengan kejutan kaki (CS−) berfungsi sebagai sebuah kontrol [9]. Memori segera setelah satu putaran pengkondisian berisi komponen ARM [5,10]. Namun, kejutan dingin singkat yang biasanya digunakan untuk mengungkap komponen memori ARM yang tidak labil 3 jam setelah satu putaran pengkondisian [3,11], belum diterapkan setelah lima putaran MC sepengetahuan kami. Kejutan dingin segera setelah satu putaran latihan mengganggu ingatan sepenuhnya [11]. Namun, efek langsung ini tidak dapat diatasi dalam eksperimen kami karena waktu yang diperlukan untuk melakukan lima putaran pelatihan pasti mengarah pada pengujian dua puluh menit setelah asosiasi kejutan/bau kaki pertama. Oleh karena itu, dalam semua percobaan kami, kejutan dingin diberikan pada waktu yang ditentukan setelah putaran pelatihan terakhir.

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1A, 8-memori menit setelah lima putaran MC juga sebagian besar labil dan terganggu oleh kejutan dingin yang singkat. Tanpa diduga, kejutan dingin selama 2-menit 2 jam setelah lima putaran MC mengakibatkan pengurangan memori 3-h secara signifikan (Gambar 1B). Efek ini tidak spesifik pada strain w 1118, karena penurunan memori serupa ditemukan pada lalat Canton S (Gambar 1B). Oleh karena itu, memori yang dihasilkan oleh lima putaran MC tidak hanya menghasilkan ARM, melainkan komponen memori yang sensitif terhadap guncangan dingin dan tidak sensitif terhadap guncangan dingin. Oleh karena itu, memori yang terkonsolidasi setelah MC tidak sama dengan memori yang terkonsolidasi setelah satu putaran pelatihan. Tidak mengherankan, mengingat kinetika memori jangka panjang sensitif sintesis protein (LTM) [3], lima putaran pengkondisian spasi, sebuah paradigma di mana putaran pelatihan diberi jarak lima belas menit, yang mengarah pada pembentukan LTM [2,3, 6], juga menghasilkan komponen memori yang terkonsolidasi dan labil 3 jam pasca pelatihan (Gambar 1C). Hal ini menunjukkan bahwa pengondisian massa dan jarak yang menimbulkan memori terdiri dari komponen-komponen yang labil bahkan pada 3 jam pasca-pelatihan. Sisa memori yang bertahan dalam pengobatan amnestik setelah pelatihan jarak jauh kemungkinan besar adalah ARM seperti yang disarankan sebelumnya [3].

Apakah ingatan terkonsolidasi 2 jam pasca pengondisian setelah satu atau lima putaran MC, setara, atau sebanding dengan intensitas latihan? Untuk membandingkan tingkat memori secara langsung, kami melatih lalat dengan satu atau lima putaran MC dan memberikan kejutan dingin 2 jam kemudian. Memori 3-h dari lima hewan yang dilatih MC yang tidak diberi perlakuan berbeda secara signifikan dengan lalat yang dilatih satu putaran (Gambar 1D), yang menunjukkan bahwa pelatihan MC intensif menghasilkan memori tiga jam yang lebih kuat. Namun, ingatan ketahanan terhadap guncangan dingin tidak berbeda secara signifikan, menunjukkan bahwa komponen ARM yang terkonsolidasi tidak terpengaruh oleh intensitas pelatihan. Pengamatan di atas juga terlihat ketika memori relatif nonkonsolidasi pasca-kejutan dingin dihitung, yang menunjukkan bahwa meskipun tidak ada perbedaan yang signifikan secara statistik antara kedua paradigma tersebut, nilai absolut rata-rata penurunan memori lebih tinggi daripada nilai yang dihasilkan oleh lima paradigma. putaran MC (Gambar 1E). Hal ini mungkin mencerminkan peningkatan memori labil yang dihasilkan oleh MC.

Kami berhipotesis bahwa komponen sensitif guncangan dingin setelah MC mungkin mencerminkan konsolidasi memori dengan kinetika lambat. Oleh karena itu, kejutan dingin diberikan 1 jam sebelum penilaian memori 24- jam setelah MC untuk menyelidiki stabilitas memori pada saat ini. Kejutan dingin pra-pengujian ini tidak memengaruhi ingatan, karena kinerjanya tidak berbeda dengan lalat terlatih serupa yang tidak diberi perlakuan amnestik (Gambar 2A). Hasil ini menunjukkan bahwa memori yang ditimbulkan MC dikonsolidasikan pada 23 jam pasca pelatihan dan memverifikasi bahwa pengobatan kejutan dingin umumnya tidak mempengaruhi ingatan. Sebaliknya, sengatan dingin yang diberikan 2 jam setelah MC lima putaran menghasilkan penurunan memori 24-h secara signifikan dibandingkan dengan lalat atau hewan yang tidak terkena sengatan dingin yang diberi perlakuan amnestik 1 jam sebelum pengujian (Gambar 2B) . Oleh karena itu, memori yang dihasilkan oleh MC lima putaran mencakup komponen labil yang signifikan pada 2 jam pasca pelatihan, yang jika diblokir akan tercermin dalam memori asosiatif penciuman 24-h yang dikompromikan. Secara kolektif, hasil ini sangat menyarankan bahwa MC lima putaran menghasilkan tipe memori yang berkonsolidasi perlahan, labil dalam 3 jam, sedangkan ARM tidak [3].

3. Diskusi

Pengkondisian massal (MC) dalam tugas pengkondisian penciuman yang diperkuat secara negatif menghasilkan memori 24-h yang tidak bergantung pada terjemahan. Sejak tahun 1995, ketika protokol ini pertama kali dilaporkan, diasumsikan bahwa memori yang dihasilkan pengkondisian massal setara dengan 3- jam memori yang dihasilkan oleh satu putaran pengondisian dan dinyatakan tahan terhadap kejutan dingin 2 jam pasca-pelatihan . Memori 3-h yang dihasilkan ARM dan MC 24-h tidak bergantung pada sintesis protein [2,3] dan dilaporkan melibatkan komponen molekul standar [3,4,12]. Namun, tidak seperti ARM, memori lima putaran yang dihasilkan MC tidak tahan terhadap pengobatan amnestik 2 jam pasca pelatihan (Gambar 1E). Selain itu, pengobatan amnestik pada 2 jam pasca pelatihan hampir menghilangkan 24-h memori peristiwa tersebut, yang selanjutnya mendukung gagasan bahwa, tidak seperti ARM, memori yang dihasilkan MC ini tidak terkonsolidasi pada saat itu.

Oleh karena itu, MC memunculkan jenis memori konsolidasi lambat yang berbeda yang tetap sensitif terhadap kejutan dingin amnestik dua jam setelah pengkondisian, tidak seperti memori tahan amnestik yang muncul dua jam setelah satu putaran pengondisian. Oleh karena itu, kami berargumentasi bahwa kedua memori tersebut berbeda, dan bahwa MC lima putaran tampaknya tidak menghasilkan ARM saja, namun juga memori yang labil. Kami menyarankan istilah memori independen sintesis protein (PSIM) untuk memori labil yang dihasilkan oleh protokol MC, dan ARM untuk memori 3-h tahan guncangan dingin setelah satu putaran pelatihan untuk membedakannya. Bukti kolektif yang disajikan di sini dengan kuat menunjukkan bahwa satu putaran pelatihan yang dihasilkan ARM tidak setara dengan memori yang dihasilkan oleh lima putaran dan kemungkinan besar sepuluh putaran MC, yang menghasilkan ARM dan PSIM; oleh karena itu, istilah-istilah tersebut tidak boleh digunakan secara bergantian

Meskipun beberapa gen dan jalur molekuler telah dilaporkan berfungsi di ARM, bukti yang mendukung keterlibatannya sebagian besar berasal dari salah satu dari dua pengujian, baik memori 3-h setelah kejutan dingin (ARM) atau setelah MC, dengan hanya sedikit yang diuji dalam kedua pengujian [4,7,13] mengungkap cacat serupa. Namun, untuk hal ini dan lainnya yang telah dikarakterisasi hanya melalui protokol MC, efek kejutan dingin 2 jam pasca pelatihan pada memori 24- jam belum dinilai, jadi masih menjadi pertanyaan terbuka apakah ada cacat pada hal ini. mutan dihasilkan dari ARM atau komponen PSIM. Mutan pola dasar seperti lobak dengan defisit yang jelas pada ARM [12,14] belum menjadi sasaran pengetahuan kita tentang perawatan amnestik setelah MC, jadi mereka dilaporkan mengalami defisit memori 24-h setelah 10-putaran MC [3] , mungkin juga mengalami defisit PSIM. Selain itu, akan menarik untuk menyelidiki apakah PSIM terpengaruh atau sejajar dengan memori labil yang dikompromikan pada mutan seperti amnesia [15,16]. Komponen molekuler umum PSIM dan jenis memori labil lainnya akan menunjukkan setidaknya sebagian mekanisme molekuler yang tumpang tindih, namun mungkin cukup berbeda untuk membedakan kedua proses tersebut, sebuah hipotesis yang saat ini sedang diselidiki.

4. Bahan dan Metode

4.1. Budaya dan Strain Drosophila

Strain tipe liar Cantonized w 1118 dan Canton S dibudidayakan dalam makanan tepung terigu-gula seperti yang dijelaskan sebelumnya [4] dan dibesarkan dalam siklus malam/gelap 12 jam, pada suhu 25 ◦C dan kelembaban 50%.

4.2. Eksperimen Perilaku

Lalat berumur 2–4-hari digunakan dalam semua percobaan, yang dilakukan pada suhu 25 ◦C dan kelembapan 55–65% di bawah lampu merah redup. Pengkondisian penciuman yang tidak menyenangkan menggunakan sengatan listrik 90 Volt sebagai rangsangan tanpa syarat (AS), dipasangkan dengan salah satu bau yang tidak menyenangkan 5% benzaldehida (BNZ), atau 50% oktanol (OCT) yang diencerkan dalam isopropil miristat sebagai rangsangan terkondisi (CS). Satu siklus pelatihan terdiri dari 12 pasangan CS/US selama 1,25 detik dengan interval interstimulus 4-s, diikuti dengan istirahat selama 30 detik sebelum menimbulkan bau lain tanpa adanya kejutan. Salah satu bau dipasangkan dengan kejutan, sementara yang lain berfungsi sebagai kontrol. Pengondisian massal (MC) melibatkan lima siklus pelatihan berturut-turut dengan jarak antar siklus 30 detik. Pelatihan dengan jarak yang sama identik kecuali interval antar siklus adalah 15 menit. Perlakuan kejut dingin diberikan seperti yang dijelaskan sebelumnya [4] pada 1 menit, 2, atau 23 jam setelah putaran pelatihan terakhir, seperti yang ditunjukkan dalam setiap percobaan. Pengujian memori melibatkan presentasi kedua bau secara simultan selama 90 detik seperti yang dijelaskan [4]. Untuk menghitung ∆, perbedaan antara ingatan labil dan konsolidasi, dua kelompok hewan dilatih secara bersamaan dengan 1 putaran pelatihan, dan separuhnya diberi kejutan dingin sedangkan yang lainnya tidak. ∆ dihitung sebagai perbedaan kinerja antara hewan yang dilatih secara bersamaan dan hewan yang terkena kejut dingin. Metode serupa digunakan untuk menghitung ∆ untuk hewan yang dilatih dengan MC 5 putaran.

4.3. Analisis data

Analisis data mentah dilakukan dengan perangkat lunak JMP7 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). Perbandingan statistik dilakukan sebagaimana dirinci dalam legenda gambar. Perbandingan antara dua kelompok dilakukan dengan ANOVA dan perbandingan yang direncanakan LSM berikutnya atau, dalam kasus perbedaan varian antar kelompok, uji parametrik Welch tidak berpasangan ketika varian pengukuran tidak sama. Detail statistik disajikan pada Tabel 1. Grafik dibuat dengan perangkat lunak GraphPad Prism 8.0.1 dan menunjukkan rata-rata ± SEM.

Kontribusi Penulis

Konseptualisasi, AB dan EMCS; metodologi: AB dan EMCS; analisis formal: AB; penulisan—persiapan draf asli, AB; menulis—meninjau dan mengedit: EMCS; pengawasan: EMCS Semua penulis telah membaca dan menyetujui versi naskah yang diterbitkan.
Pendanaan:

Penelitian ini didukung oleh dana hibah dari Fondation Santé kepada EMCS.

Pernyataan Dewan Peninjau Kelembagaan:

Tak dapat diterapkan.

Pernyataan Persetujuan yang Diinformasikan:

Tak dapat diterapkan.

Pernyataan Ketersediaan Data:

Semua data yang relevan disajikan dalam naskah ini.

Ucapan Terima Kasih:

Penulis mengucapkan terima kasih kepada M. Loizou atas bantuan teknisnya,—Maroulakou atas sarannya, dan Fondation Santé atas dukungannya.

Konflik kepentingan:

Para penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan.

Referensi

1. Alberini, C.; Milekic, M.; Tronel, S. Mekanisme stabilisasi dan de-stabilisasi memori. sel mol. Ilmu Kehidupan. 2006, 63, 999–1008. [Ref Silang] [PubMed]

2. DeZazzo, J.; Tully, T. Diseksi pembentukan memori: Dari farmakologi perilaku hingga genetika molekuler. Tren Ilmu Saraf. 1995, 18, 212–218. [Referensi Silang]

3. Tully, T.; Pret, T.; Boynton, SC; Del Vecchio, M. Diseksi genetik dari memori konsolidasi di Drosophila. Sel 1994, 79, 35–47. [Referensi Silang]

4. Kotoula, V.; Moresis, A.; Semelidou, O.; Skoulakis, pensinyalan yang dimediasi EMC Drk ke Rho kinase diperlukan untuk memori tahan anestesi di Drosophila. Proses. Natal. Akademik. Sains. AS 2017, 114, 10984–10989. [Ref Silang] [PubMed]

5. Bouzaiane, E.; Trannoy, S.; Scheunemann, L.; Placais, PY; Preat, T. Dua sirkuit keluaran tubuh jamur independen mengambil enam komponen terpisah dari memori permusuhan Drosophila. Perwakilan Sel 2015, 11, 1280–1292. [Ref Silang] [PubMed]

6. Marguli, C.; Tully, T.; Dubnau, J. Mendekonstruksi Memori di Drosophila. Saat ini. biologi. 2005, 15, R700–R713. [Ref Silang] [PubMed]

7. Lee, PT; Lin, HW; Chang, YH; Fu, TF; Dubnau, J.; Hirsh, J.; Chiang, A. Sirkuit tubuh SSerotonin-jamur memodulasi pembentukan memori tahan anestesi di Drosophila. Proses. Natal. Akademik. Sains. AS 2011, 108, 13794–13799. [Ref Silang] [PubMed]

8. Tidak, N.; Walkinshaw, E.; Davis, R. Ras bertindak sebagai saklar molekuler antara dua bentuk memori terkonsolidasi di Drosophila. Proses. Natal. Akademik. Sains. AS 2020, 117, 2133–2139. [Ref Silang] [PubMed]

9. Tully, T.; Quinn, W. Pengondisian dan retensi klasik pada Drosophila melanogaster normal dan mutan. J. Komp. Fisiol. 1985, 157, 263–277. [Ref Silang] [PubMed]

10. Knapek, S.; Sigrist, S.; Tanimoto, H. Bruchpilot, protein zona aktif sinaptik untuk memori tahan anestesi. J. Ilmu Saraf. 2011, 31, 3453–3458. [Ref Silang] [PubMed]

11. Quinn, WG; Dudai, Y. Fase memori di Drosophila. Alam 1976, 262, 576–577. [Ref Silang] [PubMed]

12. Rakyat, E.; Waddell, S.; Quinn, WG Gen lobak Drosophila mengkodekan protein yang dibutuhkan untuk memori tahan anestesi. Proses. Natal. Akademik. Sains. AS 2006, 103, 17496–17500. [Ref Silang] [PubMed]

13. Drago, I.; Davis, RL Menghambat Uniporter Kalsium Mitokondria selama Perkembangan Mengganggu Memori pada Drosophila Dewasa. Perwakilan Sel 2016, 16, 2763–2776. [Ref Silang] [PubMed]

14. Rakyat, E.; Tiriskan, P.; Quinn, WG Radish, mutan Drosophila yang kekurangan memori konsolidasi. Proses. Natal. Akademik. Sains. AS 1993, 90, 8123–8127. [Ref Silang] [PubMed]

15. Turrel, O.; Gogol, V.; Preat, T. Amnesia Diperlukan dalam Tubuh Jamur Dewasa untuk Pembentukan Memori. J. Ilmu Saraf. 2018, 38, 9202–9214. [Ref Silang] [PubMed]

16. Waddell, S.; Armstrong, JD; Kitamoto, T.; Kaiser, K.; Quinn, WG Produk gen amnesia diekspresikan dalam dua neuron di otak Drosophila yang penting untuk memori. Sel 2000, 103, 805–813. [Referensi Silang]

For more information:1950477648nn@gmail.com