J Neurosci. 2015 ott 7; 35 (40):13773-83. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2083-15.2015.
Eagle AL1, Gajewski PA1, Yang M2, Kechner ME1, Al Masraf BS1, Kennedy PJ3, Wang H1, Mazei-Robison MS1, Robison AJ4.
Astratto
È noto che l'ippocampo (HPC) svolge un ruolo importante nell'apprendimento, un processo che dipende dalla plasticità sinaptica; tuttavia, i meccanismi molecolari alla base di questo sono capiti male. ΔFosB è un fattore di trascrizione indotto in tutto il cervello dall'esposizione cronica a farmaci, stress e varietà di altri stimoli e regola la plasticità sinaptica e il comportamento in altre regioni del cervello, incluso il nucleo accumbens. Mostriamo qui che ΔFosB è anche indotto nei sottocampi HPC CA1 e DG dall'apprendimento spaziale e dalla nuova esposizione ambientale. L'obiettivo del presente studio era di esaminare il ruolo di ΔFosB nell'apprendimento e nella memoria dipendenti dall'ippocampo e la plasticità strutturale delle sinapsi HPC. Usando il trasferimento genico mediato virale per mettere a tacere l'attività trascrizionale ΔFosB esprimendo ΔJunD (un modulatore negativo della funzione trascrizionale ΔFosB) o per sovraesprimere ΔFosB, dimostriamo che HPC ΔFosB regola l'apprendimento e la memoria. In particolare, l'espressione ΔJunD nell'HPC ha compromesso l'apprendimento e la memoria su una batteria di compiti ippocampali-dipendenti nei topi. Allo stesso modo, anche la sovraespressione ΔFosB generale ha compromesso l'apprendimento. L'espressione di ΔJunD nell'HPC non ha influenzato l'ansia o la ricompensa naturale, ma la sovraespressione di ΔFosB ha indotto comportamenti ansiosi, suggerendo che ΔFosB può mediare il gate dell'attenzione oltre all'apprendimento. Infine, abbiamo scoperto che la sovraespressione di ΔFosB aumenta le spine dendritiche immature sulle cellule piramidali CA1, mentre ΔJunD ha ridotto il numero di tipi di colonna vertebrale acerbi e maturi, indicando che ΔFosB può esercitare i suoi effetti comportamentali attraverso la modulazione della funzione sinaptica HPC. Insieme, questi risultati suggeriscono collettivamente che ΔFosB svolge un ruolo significativo nella morfologia cellulare dell'HPC e nell'apprendimento e nella memoria dipendenti dall'HPC.
SIGNIFICATO DICHIARAZIONE:
Il consolidamento delle nostre memorie esplicite avviene all'interno dell'ippocampo, ed è in questa regione del cervello che i processi molecolari e cellulari dell'apprendimento sono stati studiati più da vicino. Sappiamo che le connessioni tra i neuroni dell'ippocampo vengono formate, eliminate, potenziate e indebolite durante l'apprendimento e sappiamo che alcune fasi di questo processo comportano alterazioni nella trascrizione di geni specifici. Tuttavia, i fattori di trascrizione specifici coinvolti in questo processo non sono stati completamente compresi. Qui, dimostriamo che il fattore di trascrizione ΔFosB è indotto nell'ippocampo dall'apprendimento, regola la forma delle sinapsi dell'ippocampo ed è necessario per la formazione della memoria, aprendo una serie di nuove possibilità per la regolazione trascrizionale dell'ippocampo.
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PAROLE CHIAVE:
spine dendritiche; ippocampo; apprendimento; trascrizione; ΔFosB