بخش 3: یک مدل منحصر به فرد موش از ورزش در اوایل زندگی، حافظه هیپوکامپ و انعطاف پذیری سیناپسی را فعال می کند

برای اطلاعات بیشتر:ali.ma@wecistanche.com

لطفا برای قسمت 2 اینجا را کلیک کنید

مواد و روش ها

حیوانات. موش‌های نوع وحشی زاده سدهای C57Bl6J بودند که در اصل از آزمایشگاه‌های جکسون به دست آمدند و بیشتر در تأسیسات حیوانی ما پرورش داده شدند. موش‌ها دسترسی آزاد به غذا و آب داشتند و چراغ‌ها در چرخه نور/تاریکی 12 ساعت حفظ شدند. پس از از شیر گرفتن در یک روز پس از تولد (P) 21، موش ها در هر دو قفس بستر استاندارد یا قفس مجهز به چرخ در حال اجرا قرار گرفتند. هر دو موش نر و ماده برای تمام آزمایشات ورزشی و رفتاری مورد استفاده قرار گرفتند. فقط از موش های نر برای مطالعات الکتروفیزیولوژیک استفاده شد. تمام تست های رفتاری در طول چرخه نور انجام شد. آزمایش‌ها بر اساس دستورالعمل‌های مؤسسه ملی بهداشت ایالات متحده برای مراقبت و استفاده از حیوانات انجام شد و توسط کمیته مراقبت و استفاده از حیوانات سازمانی دانشگاه کالیفرنیا، ایروین تأیید شد.

کلیک کنید تااثرات سیستانچ برای بهبود حافظه

پارادایم چرخ دونده. پس از از شیر گرفتن در P21، موش ها در قفس های استاندارد بدون چرخ یا مجهز به چرخ متحرک یا ثابت از جنس استنلس استیل (قطر 4.5 سانتی متر، 112 گرم، Starr Life Sciences) قرار گرفتند. حیواناتی که دارای چرخ‌های در حال حرکت بودند، برای مدت‌های از پیش تعیین‌شده دسترسی آزاد داشتند: یا یک هفته در دوره نوجوانی (P21-27؛ juv ELE)، یک هفته در دوران نوجوانی (P35-41؛ Adol ELE)، یا سه هفته متوالی دسترسی (P21- 41؛ juv-adol ELE). گروه دیگری از موش ها با یک چرخ ثابت در طول P21-41 (sta) برای کنترل غنی سازی محیطی از حضور یک چرخ در قفس قرار گرفتند. هر چرخ با یک شبکه پلی اورتان سبک وزن تعبیه شده بود تا از لغزش اندام های کوچک موش های از شیر گرفته از میان پله های چرخ ها جلوگیری کند. فعالیت های در حال اجرا از طریق حسگرهای دیجیتالی نظارت شده متصل به پورت داده و رایانه برای جمع آوری داده ها در زمان واقعی (نرم افزار Vital View) از طریق تشخیص مغناطیسی چرخش چرخ ردیابی شد. هر چرخ با نظارت دیجیتالی مسافت دویدن قفس را ردیابی می‌کرد (دو موش در هر قفس قرار دارند، بنابراین مسافت طی شده در هر قفس نشان‌دهنده کل مسافت طی شده بین دو موش است). چرخش‌ها بر حسب دقیقه روزانه برای مدت دویدن اندازه‌گیری شدند و به مسافت دویدن در قفس (کیلومتر) تبدیل شدند.

مکان شیحافظهپروتکل (OLM). محل شیحافظهپروتکل مورد استفاده در این مطالعه از پروتکل های قبلی اقتباس و اصلاح شده است. در روز 36 پس از تولد، موش ها به اتاق آزمایش با روشنایی اتاق کاهش یافته آورده شدند. موش‌ها به مدت تقریبی 2 دقیقه، در مجموع 5 روز متوالی قبل از جلسه آموزشی OLM (دو بار در روز برای 2 روز اول و سپس یک بار در روز برای 3 روز بعد) مورد استفاده قرار گرفتند. جلسات عادت 5 دقیقه، دو بار در روز به مدت 3 روز (P{8}}P40) بود و در اتاق‌هایی که حاوی چهار نشانه فضایی منحصربه‌فرد در هر دیوار اتاق بود (خطوط افقی، X سیاه، نوار عمودی و دیوار خالی) رخ داد. . عادت با 2 روز آخر کار همپوشانی داشت. در طول مرحله آموزش (P41)، موش ها در اتاق های مشابه با دو جسم یکسان قرار گرفتند و در معرض یک دوره آموزشی زیرآستانه (3 دقیقه) یا آستانه (10 دقیقه) قرار گرفتند. یک طرح مطالعه با کار قبلی که نشان می دهد 3 دقیقه آموزش معمولا برای طولانی مدت کافی نیستحافظهتشکیل 45. برای موش‌ها در قفس‌های ورزشی، چرخ‌های دویدن بلافاصله پس از تمرین OLM قفل شدند تا اثرات حاد ورزش بر روی آنها از بین برود.حافظهتثبیت در روز آزمایش (P42؛ 24 ساعت بعد از آموزش)، یکی از اشیا به مکان جدیدی در داخل محفظه منتقل شد و موش‌ها سپس به مدت 5 دقیقه اجازه یافتند که اشیا را کاوش کنند. مدت زمان صرف شده با هر شی از طریق تجزیه و تحلیل کور و با نمره گذاری دستی تعیین شد و مقادیر به دست آمده در هر دو روز تمرین و آزمایش به یک شاخص تشخیص (DI) بر اساس مکان جدید شی در طول آزمایش تبدیل شدند: [(زمان صرف شده کاوش شی جدید – زمان صرف شده برای کاوش شی آشنا)/(کل زمان کاوش هر دو شی) × 100 درصد]. تفاوت معنی داری در وجود نداشتحافظهعملکرد بین حیوانات بی تحرک و حیواناتی که دارای چرخ ثابت هستند، بنابراین این گروه ها ترکیب شدند و به عنوان "بدون ELE" در تمام تجزیه و تحلیل های OLM نشان داده شدند. آزمایش‌های عادت‌سازی برای مسافت طی شده در طول جلسات با استفاده از نرم‌افزار تحلیل رفتاری ANY-maze (Stoelting Co) تجزیه و تحلیل شد. موش‌هایی که زمان‌های اکتشاف ناهموار بین دو شی در طول مرحله آموزش (DI> 20) داشتند یا هیچ کاهشی در کل مسافت طی شده در جلسات عادت‌سازی نشان ندادند، از تجزیه و تحلیل حذف شدند.

سیستانچ می تواند به بهبود حافظه کمک کند

مطالعات الکتروفیزیولوژی آزمایشات الکتروفیزیولوژی همانطور که قبلاً توضیح داده شد انجام شد و منبع این روش ها در جای دیگری منتشر شده است66. برای آزمایشات الکتروفیزیولوژیک فقط از موش های نر استفاده شد. به طور خلاصه، موش های نر از تمام گروه های ELE بین P42-51 قربانی شدند و برش ها از هیپوکامپ منقاری جمع آوری شد. برش های تاج (Leica VT1{35}}00 S) در ضخامت 320 میکرومتر برش داده شدند و در یک محفظه ضبط رابط با مایع مغزی نخاعی مصنوعی از قبل گرم شده (1 ± 31 درجه) (124 میلی مولار NaCl، 3 میلی مولار KCl) قرار گرفتند. 1.25 میلی‌مولار KH2PO4، 1.5 میلی‌مولار MgSO4، 2.5 میلی‌مولار CaCl2، 26 میلی‌مولار NaHCO3، و 10 میلی‌مولار d-گلوکز). برش ها به طور مداوم با سرعت 1.75-2 میلی لیتر در دقیقه پرفیوژن شدند در حالی که سطح برش ها در معرض گرم و مرطوب شده 95 درصد O2/5 درصد CO2 قرار گرفت. ضبط پس از حداقل 2 ساعت از انکوباسیون آغاز شد. پتانسیل‌های پس سیناپسی تحریکی میدانی (fEPSPs) از تابش لایه CA1b با استفاده از یک پیپت شیشه‌ای منفرد (2-3 MΩ) با 2 مولار NaCl ثبت شد. پالس های تحریک (0.05 هرتز) با استفاده از یک الکترود تحریک کننده دوقطبی (سیم نیکروم پیچ خورده، 65 میکرومتر) که در CA1c قرار گرفته است، به پیش بینی های وثیقه-کمیسیر Schafer تحویل داده شد. شدت جریان برای به دست آوردن 50 درصد حداکثر پاسخ fEPSP تنظیم شد. پس از ایجاد یک خط پایه پایدار، LTP با یک قطار منفرد از پنج انفجار تتا القا شد که در آن هر انفجار (چهار پالس در 100 هرتز) با فاصله 200 میلی‌ثانیه (یعنی در فرکانس تتا) ارسال می‌شد. شدت تحریک در طول TBS افزایش نیافته بود. داده ها توسط NAC 2.0 Neurodata Acquisition System (Teta Burst) جمع آوری و دیجیتالی شد. داده ها در شکل LTP به 10 دقیقه آخر خط پایه نرمال شدند و به صورت میانگین ± SE ارائه شدند. معیارهای پایه در منحنی‌های ورودی/خروجی، تسهیل پالس زوجی و LTP با استفاده از آنالیز واریانس دو طرفه و تحلیل رگرسیون خطی (نرم‌افزار Graphpad Prism 8) تجزیه و تحلیل شدند.سیستانچ می تواند به بهبود حافظه کمک کند.

تحلیل های آماری از آنالیز واریانس یک طرفه برای تجزیه و تحلیل اثر زمان‌بندی ورزش در اوایل زندگی بر DIهای کسب OLM (شکل 2d، g)، DIs تست OLM (شکل 2e، h) و زمان‌های کل اکتشاف تست OLM (شکل 2f) استفاده شد. ، i) در هر جنس. هنگامی که نتایج ANOVA قابل توجهی مشاهده شد، از مقایسه‌های چندگانه پس‌هوایی Dunnett برای انجام مقایسه‌های خاص با گروه "بدون ELE" (بی تحرک) استفاده شد. ANOVA دو طرفه برای تجزیه و تحلیل وزن موش به دست آمده در طول دوره ELE استفاده شد (شکل 1b، عوامل گروه ELE و جنس). اندازه‌گیری‌های مکرر دو طرفه (RM) - ANOVA برای تجزیه و تحلیل مسافت دویدن روزانه (شکل 1c-e، عوامل روز پس از زایمان و جنسیت)، جلسات عادت‌سازی (شکل 2b، c) و برای مقایسه DI کسب OLM در مقابل تست DI استفاده شد. برای هر ماوس برای مقایسه درون گروهی. از آزمون‌های تعقیبی Sidak برای انجام مقایسه‌های خاص در زمانی که فعل و انفعالات مهم یا اثرات اصلی یک گروه دویدن یا جلسه OLM مشاهده شد، استفاده شد. علاوه بر این، یک ANOVA سه طرفه برای DIs تست OLM برای تعیین هرگونه تعامل معنی‌دار بین سه متغیر اسمی (مدت زمان تمرین OLM، گروه ELE و جنس) انجام شد. برای موارد نادری که داده‌های 24 ساعته در حال اجرا برای یک روز خاص ثبت نشد، مقادیر بر اساس میانگین مسافت دویدن در سه روز قبل برای انجام تحلیل‌های آماری درج شد. آزمون های t-paired Student برای تجزیه و تحلیل مجموع مسافت های دویدن برای هر گروه ELE (شکل 1f-h)، و همچنین مقایسه DI های تست OLM بین 3-دقیقه و 10-دقیقه موش های کم تحرک آموزش دیده استفاده شد. فواصل دویدن تجمعی به صورت میانگین ± SD بیان می شود. اثرات و تعاملات اصلی برای همه ANOVAها در افسانه های متن و شکل، همراه با تعداد خاصی از حیوانات از هر جنس که در هر آزمایش استفاده شده است، توضیح داده شده است. همه آنالیزها دو طرفه بودند و برای معناداری به مقدار 0.05 نیاز داشتند. نوارهای خطا در تمام شکل ها نشان دهنده SEM هستند. برای همه آزمایش‌ها، مقادیر 2± انحراف معیار از میانگین گروه، پرت در نظر گرفته شد و از تجزیه و تحلیل حذف شد. تمامی آمارها با نرم افزار GraphPad Prism 8 انجام شد. تعداد کل موش‌های مورد استفاده در آزمایش‌های رفتاری=152.

سیستانچ می تواند به بهبود حافظه کمک کند

دریافت: 16 ژانویه 2020; پذیرش: 13 مه 2020;

منتشر شده: xx xx xxxx

قدردانی

این تحقیق توسط مؤسسه ملی اختلالات عصبی و سکته مغزی مؤسسه ملی بهداشت، با شماره جایزه K12NS098482 (اعطا شده به ASI) و دانشکده پزشکی UC Irvine، گروه اطفال پشتیبانی شد. ما همچنین می خواهیم از دکتر مارسلو وود برای بحث های علمی و نظرات انتقادی آنها در مورد پروژه تشکر کنیم.

مشارکت های نویسنده

ASI، TY، SP، FS و TV آزمایش‌های تمرینی و رفتاری را انجام دادند و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کردند. EK تمام آزمایش‌های الکتروفیزیولوژی را انجام داد، داده‌ها را تجزیه و تحلیل کرد و دست‌نوشته را ویرایش کرد. ASI مطالعه را طراحی کرد، داده ها را تجزیه و تحلیل کرد، نتایج را تفسیر کرد و دستنوشته را نوشت.

منافع رقابتی

نویسندگان اظهار کردند که هیچ علاقه ای به رقابت ندارند.

اطلاعات تکمیلی

مکاتبات و درخواست مواد باید به ASI ارسال شود

اطلاعات چاپ مجدد و مجوزها در www.nature.com/reprints موجود است.

یادداشت ناشر Springer Nature با توجه به ادعاهای قضایی در نقشه های منتشر شده و وابستگی های سازمانی بی طرف باقی می ماند.