해마 세포는 양성 엔그램과 음성 엔그램을 분리합니다

커뮤니케이션 생물학 5권, 기사 번호: 1009(2022) 이 기사 인용

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해마는 다양한 니모닉 계산, 특히 시공간적 구성 요소와 상황별 기억의 감정적 차원을 처리하는 데 관여합니다. 최근 연구에서는 해마 축을 따라 세포 이질성이 입증되었습니다. 복부 해마는 감정과 원자가 처리에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 여기에서 우리는 형질전환 및 전체 바이러스 기반 활동 의존적 태깅 전략을 결합하여 vHPC의 여러 원자가 특정 엔그램을 시각화하고 식욕과 혐오 경험에 반응하는 두 개의 부분적으로 분리된 세포 집단과 예측을 보여줍니다. 다음으로, RNA 염기서열 분석과 DNA 메틸화 염기서열 분석 접근법을 사용하여 vHPC 식욕 엔그램 세포와 혐오 엔그램 세포가 중립 엔그램 개체군과 비교하여 서로 다른 전사 프로그램과 DNA 메틸화 환경을 나타낸다는 사실을 발견했습니다. 또한, vHPC에서 태그가 지정된 세포체의 광유전학적 조작은 실시간 장소 선호에서 식욕 또는 혐오 행동을 유도하는 데 충분하지 않으며, 전두엽 피질(PFC)이 아닌 편도체 및 측핵핵(NAc)에 투사되는 태그된 vHPC 말단을 자극합니다. , 용량 드라이브 선호도와 회피도를 보여주었습니다. 이러한 터미널은 또한 동작을 구동하기 위해 용량을 변경할 수 있었습니다. 우리는 vHPC가 식욕과 혐오 기억 엔그램을 처리하는 유전적, 세포적, 행동적으로 분리된 세포 집단을 포함하고 있다는 결론을 내렸습니다.

뇌 내에서 우리는 긍정적이고 부정적인 원자가 정보1,2,3에 스며들 수 있는 풍부한 기억 저장소를 찾습니다. 이러한 경험은 메모리 엔그램을 구성하는 세포와 회로의 개별 세트1,5,6,7,8,9로 세분화되는 지속적인 구조적 및 기능적4 변화를 남깁니다10. 최근 연구에서는 단일 경험 동안 이전에 활성화된 정의된 세포 세트를 성공적으로 시각화하고 조작했습니다. 그러나 다양한 원자가의 다중 엔그램(이하 자극과 무관한 방식으로 식욕 또는 혐오 사건에 차별적으로 반응하는 세포로 정의됨18)이 동일한 뇌 영역 내에서 어떻게 표현되는지는 아직 잘 알려져 있지 않습니다. 이전 연구에서는 복부 해마(vHPC)가 다양한 하류 목표에 감정 정보를 선택적으로 구분하고 전달한다고 제안했습니다. 우리는 복부 CA1(vCA1)에 초점을 맞춰 식욕 및 혐오 엔그램을 처리하는 vHPC 세포의 분자 및 세포 정체성과 행동 관련 기능을 특성화하려고 했습니다. vCA1이 여러 감정적 경험을 어떻게 처리하는지에 대한 문제를 해결하기 위해 우리는 먼저 두 가지 cFos 기반 태깅 방법과 내인성 cfos 면역조직화학을 결합하여 세 가지 개별 시점에 걸쳐 엔그램을 시각화하는 전략을 고안했습니다. 첫째, 우리는 다양한 다운스트림 대상에 걸쳐 구조적 중첩과 분리를 측정하기 위해 식욕 및 혐오 태그가 지정된 vCA1 세포의 투영 패턴을 해부학적으로 차트로 작성했습니다. 둘째, 우리는 이러한 세포 세트의 유전적 특징을 조사하기 위해 게놈 전체 RNA 시퀀싱(RNA-seq)과 DNA 메틸화 시퀀싱을 수행했습니다. 마지막으로, 우리는 세포체와 투영별 방식 모두에서 인과적 역할과 기능적 유연성 vHPC 세포를 행동적으로 테스트했습니다.

첫째, 여러 시점에 걸쳐 활동에 따른 개체 내 방식으로 세포에 접근하기 위해 모든 바이러스 Fos와 결합된 4-Hydroxytamoxifen(4-OHT)의 제어하에 Fos 기반 형질전환 동물 TRAP218을 사용했습니다. doxycycline10 (Dox)의 제어하에 기반 전략 (그림 1a). 4-OHT 대신 DMSO를 주사하면 iCre-ERT2 재조합 효소를 발현하는 TRAP2 + 마우스에 TdTomato 발현이 나타나지 않고 (보충 그림 1) AAV9-Flex-DIO-TdTomato 및 AAV-cFos 바이러스 칵테일을 양측으로 주사했습니다. -tTA + AAV-TRE-EYFP. cfos-tTA 전략은 c-Fos 프로모터를 테트라사이클린 전사활성물질(tTA)에 연결하는데, 이는 단백질 형태로 독시사이클린-(Dox) 의존 방식으로 테트라사이클린 반응 요소(TRE)에 직접 결합하여 발현을 유도합니다. 관심 단백질(예: EYFP). 이 두 개의 독립적인 시스템을 결합하면 동일한 대상 내에서 vHPC 세포에 태그를 지정하기 위한 두 개의 유도 가능한 창이 생성됩니다(방법 참조).

0.05, P = 0.0011; Error bars represent mean ± Standard mean of error (SEM)./p> 0.05. Error bars represent mean ± SEM. Scale bars are all 100 μm./p> 0.05). d A Volcano plot with the relative fold change of gene expression in log 2 ratio and the FDR-adjusted p-value in log 2 ratio as X and Y axis showing the up and downregulated genes in aversive vCA1 cells compared to neutral group. Up or downregulated genes with FDR adjusted p-value less than 1e-5 plus at least four-fold differences were highlighted in either red or blue respectively. The gene names were displayed for the top 20 most significant genes as sorted by Wald statistics. e A Volcano plot showing the up and downregulated genes in appetitive vCA1 cells compared to neutral group. f A Venn diagram showing the 1104 differentially expressed genes (DEGs) in appetitive and 474 DEGs in aversive vCA1 cells. 262 DEGs were identified in both groups. g An UpSet plot showing 226 downregulated genes in both aversive and appetitive vCA1 cells, and 35 upregulated genes in both aversive and appetitive vCA1 cells. Only one gene (Nufip1) was upregulated in the appetitive engram but downregulated in the aversive engram. Error bars represent mean ± SEM./p> 0.05, **P = 0.0032, ****P < 0.0001, repeated measures one-way ANOVA followed by Tukey's multiple comparison test. Error bars represent mean ± SEM.)./p>