As células do hipocampo segregam engramas positivos e negativos

Biologia das Comunicações volume 5, Número do artigo: 1009 (2022) Cite este artigo

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O hipocampo está envolvido no processamento de uma variedade de cálculos mnemônicos, especificamente os componentes espaço-temporais e as dimensões emocionais da memória contextual. Estudos recentes demonstraram heterogeneidade celular ao longo do eixo do hipocampo. O hipocampo ventral demonstrou ser importante no processamento da emoção e da valência. Aqui, combinamos estratégias de marcação dependentes de atividade baseadas em vírus e transgênicos para visualizar vários engramas específicos de valência no vHPC e demonstramos duas populações de células parcialmente segregadas e projeções que respondem a experiências apetitivas e aversivas. Em seguida, usando abordagens de sequenciamento de RNA e sequenciamento de metilação de DNA, descobrimos que as células de engrama apetitivas e aversivas vHPC exibem diferentes programas de transcrição e paisagens de metilação de DNA em comparação com uma população de engrama neutro. Além disso, a manipulação optogenética de corpos celulares marcados em vHPC não é suficiente para conduzir comportamento apetitivo ou aversivo na preferência de lugar em tempo real, estimulação de terminais vHPC marcados que se projetam para a amígdala e núcleo accumbens (NAc), mas não o córtex pré-frontal (PFC) , mostrou a preferência e evitação da unidade de capacidade. Esses terminais também foram capazes de mudar sua capacidade de conduzir o comportamento. Concluímos que o vHPC contém populações geneticamente, celular e comportamentalmente segregadas de células processando engramas de memória apetitiva e aversiva.

Dentro do cérebro encontramos um rico repositório de memórias que podem ser imbuídas de informações positivas e negativas com valências1,2,3. Essas experiências deixam mudanças estruturais e funcionais4 duradouras que são divididas em1,5,6,7,8,9 conjuntos discretos de células e circuitos que compõem o engrama de memória10. Estudos recentes visualizaram e manipularam com sucesso conjuntos definidos de células previamente ativas durante uma única experiência10,11,12,13,14,15,16,17. No entanto, como múltiplos engramas de valências variadas (doravante definidos como células que respondem diferencialmente a eventos apetitivos ou aversivos de maneira independente do estímulo18) são representados dentro da mesma região do cérebro permanece pouco compreendido. Estudos anteriores sugeriram que o hipocampo ventral (vHPC) demarca seletivamente e retransmite informações emocionais para vários alvos a jusante. Procuramos caracterizar as identidades moleculares e celulares e as funções comportamentais relevantes de células vHPC processando engramas apetitivos e aversivos, com foco em CA1 ventral (vCA1). Para abordar a questão de como o vCA1 processa múltiplas experiências emocionais, primeiro elaboramos uma estratégia combinando dois métodos de marcação baseados em cFos com imuno-histoquímica endógena de cfos para visualizar engramas em três pontos de tempo distintos. Primeiro, mapeamos anatomicamente os padrões de projeção de células vCA1 marcadas apetitivamente e aversivamente para medir a sobreposição estrutural e a segregação em vários alvos a jusante. Em segundo lugar, realizamos sequenciamento de RNA em todo o genoma (RNA-seq) e sequenciamento de metilação de DNA para investigar as características genéticas desses conjuntos de células. Por fim, testamos comportamentalmente o papel causal e a flexibilidade funcional das células vHPC, tanto no corpo celular quanto na projeção específica.

Primeiro, para acessar as células em vários pontos de tempo e de maneira dependente da atividade, dentro do indivíduo, usamos o animal transgênico baseado em Fos, TRAP218, sob o controle de 4-hidroxitamoxifeno (4-OHT) emparelhado com um Fos totalmente viral estratégia baseada em doxiciclina10 (Dox) (fig. 1a). Camundongos TRAP2 + expressando iCre-ERT2 recombinase, quando injetados com DMSO em vez de 4-OHT, não mostram expressão de TdTomato (Fig. 1 suplementar), foram injetados bilateralmente com um coquetel de vírus: AAV9-Flex-DIO-TdTomato e AAV-cFos -tTA + AAV-TRE-EYFP. A estratégia cfos-tTA acopla o promotor c-Fos ao transativador de tetraciclina (tTA), que, em sua forma de proteína, se liga diretamente ao elemento de resposta à tetraciclina (TRE) de maneira dependente da doxiciclina (Dox) e impulsiona a expressão de uma proteína de interesse (ou seja, EYFP). A combinação desses dois sistemas independentes produz duas janelas indutíveis para marcação de células vHPC dentro do mesmo assunto (consulte Métodos).