A plasticidade mediada pela neurogênese está associada à atividade neuronal reduzida em CA1 durante a recuperação da memória de medo do contexto

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 7016 (2022) Citar este artigo

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Foi demonstrado que a neurogênese hipocampal pós-natal afeta o aprendizado e a memória de várias maneiras. Vários estudos já demonstraram que o aumento da neurogênese pode induzir o esquecimento de memórias adquiridas antes da manipulação da neurogênese e, como resultado desse esquecimento, também pode facilitar um novo aprendizado. No entanto, os mecanismos que mediam o esquecimento induzido pela neurogênese não são bem compreendidos. Aqui, usamos uma análise baseada em sub-região do gene inicial imediato c-Fos, bem como fotometria de fibra in vivo para determinar mudanças na atividade correspondente ao esquecimento induzido pela neurogênese. Descobrimos que o aumento da neurogênese levou à redução da atividade de CA1 durante a recuperação da memória de contexto. Também demonstramos aqui que a expressão da rede perineuronal nas áreas CA1 é bidirecionalmente alterada pelos níveis ou atividade dos neurônios gerados pós-natalmente no giro denteado. Esses resultados sugerem que a neurogênese pode induzir o esquecimento ao interromper as redes perineuronais em CA1, que podem proteger as memórias da degradação.

A proliferação pós-natal e a integração de novos neurônios no cérebro dos mamíferos é uma forma única de plasticidade que tem o potencial de criar nova conectividade e interromper os circuitos existentes. Como consequência, existem inúmeras implicações para a neurogênese pós-natal como um modulador da estrutura e função do hipocampo. Algumas teorias recentes sugerem que a neurogênese pós-natal é crítica para moldar os circuitos do hipocampo para otimizar o aprendizado futuro1. Outros trabalhos anteriores demonstraram que, em muitos casos, níveis elevados de neurogênese impactam positivamente processos como aprendizado2,3,4, memória5,6 e flexibilidade cognitiva4,7. Trabalhos recentes também mostraram que além das influências positivas que a neurogênese pode ter na aprendizagem e na memória, há também um enfraquecimento das memórias que foram formadas antes da elevação da neurogênese8,9,10,11,12,13,14, 15. Em última análise, esse papel da neurogênese pós-natal também é benéfico, pois atenua a interferência proativa entre memórias antigas e novas. Isso ocorre principalmente em situações em que há conflito entre as duas memórias, como no caso da aprendizagem reversa. Como resultado, o esquecimento induzido pela neurogênese é benéfico para o aprendizado, pois permite a aquisição mais rápida de novas memórias10. Este efeito "retrógrado" da neurogênese afeta uma ampla variedade de tipos de memória, ocorre tanto em mulheres quanto em homens e ocorre independentemente de como os níveis de neurogênese são aumentados (ou seja, métodos genéticos, químicos, físicos). Por outro lado, a diminuição da neurogênese reduz o esquecimento de memórias adquiridas anteriormente e retarda a aquisição de novas memórias conflitantes10. Juntos, esses resultados demonstram a importância da neurogênese pós-natal para manter o equilíbrio de estabilidade versus plasticidade e como isso pode modular preferencialmente o aprendizado versus a memória.

O esquecimento induzido pela neurogênese é um fenômeno robusto e confiável8,9,10,11,12,13,14,15. No entanto, os mecanismos que medeiam a redução da força da memória não foram claramente identificados. Novos neurônios se integram ao circuito hipocampal existente e, como resultado, podem sobrescrever as sinapses maduras existentes16,17. Como tal, foi proposto que a neurogênese causa o esquecimento por meio da reconfiguração da fibra musgosa para o circuito CA3, à medida que as células DG recém-nascidas formam conexões, levando a uma falha na reativação do traço de memória original8. A modelagem computacional dos efeitos da neurogênese nos circuitos do hipocampo descobriu que a adição de novas unidades mais excitáveis ​​ao DG após a rede ter sido treinada em um determinado padrão causa uma redução na taxa de reativação de unidades CA3 que foram previamente ativadas por esse padrão18. De fato, a ablação da neurogênese prejudica a reativação das células do engrama no CA3 durante a recordação do medo19, mostrando que as células DG recém-nascidas têm um efeito significativo na atividade do CA3 durante a recuperação da memória.