ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2013, том 63, № 2, с. 227-234
ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
УДК 612.821.2
ВОЗМОЖНОСТЬ РЕПАРАЦИИ ПАМЯТИ: НАПОМИНАНИЕ ВОССТАНАВЛИВАЕТ УСЛОВНОРЕФЛЕКТОРНОЕ ЗАМИРАНИЕ, НАРУШЕННОЕ ИНГИБИТОРОМ СИНТЕЗА БЕЛКА У МЫШЕЙ
© 2013 г. Е. М. Амельченко, С. В. Зворыкина, Д. В. Безряднов, С. А. Чехов, К. В. Анохин
Лаборатория нейробиологии памяти Федерального государственного бюджетного учреждения Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина Российской академии медицинских наук, Москва, e-mail: e.amelchenko@gmail.com Поступила в редакцию 08.07.2012 г. Принята в печать 19.10.2012 г.
Консолидация памяти — термин, используемый для описания процесса стабилизации памяти из кратковременной лабильной формы в долговременную, устойчивую к нарушениям форму. Введение ингибиторов синтеза белка незадолго до или сразу после эпизода обучения вызывает амнезию, которую, как правило, считают необратимой. Однако в ряде работ была обнаружена возможность восстановления фармакологически нарушенной памяти. Целью настоящей работы было исследовать возможность восстановления памяти, нарушенной ингибитором синтеза белка, в модели условнорефлекторного замирания у мышей. Введение циклогексимида перед обучением вызывало существенное нарушение памяти в тесте на условный звуковой сигнал через 48 ч после обучения. Напоминание электрокожным раздражением через 24 ч после обучения приводило к градуальному восстановлению памяти у амнестичных животных до уровня животных с ненарушенной памятью в тесте через 24 ч. Полученные результаты свидетельствуют в пользу возможности восстановления специфической памяти на условный звуковой сигнал при предъявлении мышам безусловного стимула в качестве напоминания. Обсуждаются возможные механизмы репарации памяти, нарушенной введением ингибиторов синтеза белка при обучении.
Ключевые слова: амнезия, восстановление памяти, консолидация, условнорефлекторное замирание, циклогексимид.
Possibility of Memory Reparation: Conditioned Freezing Disrupted by Protein Synthesis Inhibition can be Restored by Reminder Stimulation in Mice
E. M. Amelchenko, S. V. Zvorykina, D. V. Bezriadnov, S. A. Chekhov, K. V. Anokhin
Laboratory of Neurobiology of Memory, P.K. Anokhin Institute of Normal Physiology, Russian Academy
of Medical Sciences, Moscow, Russia, e-mail: e.amelchenko@gmail.com
Memory consolidation is a term used to describe the process of memory stabilization from labile, easily disrupted state into disruption-resistant long-term form. Protein synthesis inhibitors injected before or immediately after learning episode, produce significant amnesia. However in a limited number of studies the possibility of memory recovery after such pharmacologically-produced amnesia was shown. The aim of present study was to investigate the possibility of memory recovery in single-session fear conditioning paradigm in mice. Mice were injected with protein synthesis inhibitor cycloheximide twenty minutes prior learning to induce amnesia. Twenty four hours after training mice were subjected to reminder shock, similar to one used during training. Amnestic animals have demonstrated complete recovery of cued fear memory to the level of normal animals when tested 24h after reminder presentation. Thus our data indicate that specific type of memory might be restored using nonspecific stimulus as a reminder. Possible mechanisms of memory reparation after PSI injection during learning are discussed.
Keywords: amnesia, conditioned fear, consolidation, cycloheximide, memory recovery. DOI: 10.7868/S0044467713020032
Память является одной из основных функций мозга, обеспечивающих адаптивное поведение животных в условиях изменяющейся окружающей среды, на основе индивидуального опыта животного. Известно, что в первые минуты и часы после обучения происходит трансформация памяти из кратковременной, лабильной формы в долговременную стабильную [1, 17]. Считается, что при этом след памяти "консолидируется", постепенно приобретая устойчивость к действию различных амнестичных агентов [16]. Молекулярные процессы, сопровождающие консолидацию памяти, описаны в литературе и стали основой для схемы клеточных механизмов формирования долговременной памяти [20, 30].
Критическая значимость отдельных этапов каскада молекулярных событий для консолидации памяти была продемонстрирована в работах с использованием специфических интерферирующих воздействий. Использование амнестичных агентов незадолго до или сразу после обучения приводило к нарушению долговременной памяти и развитию амнезии, которую в большинстве случаев считали необратимой [9, 10, 27].
Однако с конца 60-х годов XX века начали накапливаться данные, свидетельствовавшие о том, что память, нарушенная во время консолидации, может быть восстановлена [27]. В качестве интерферирующих воздействий в этих экспериментах использовали электроконвульсивный шок [15, 23] или введение антибиотиков-ингибиторов белкового синтеза [22, 28]. В ряде исследований было показано, что при определенных условиях нарушенная память может быть восстановлена с помощью процедуры напоминания — предъявления животным одного из компонентов ситуации обучения [4, 19, 23].
Результаты этих экспериментов послужили основой для развернувшейся дискуссии о необходимости синтеза белка для консолидации памяти, а также о возможной природе экспериментальной амнезии [10, 27]. Согласно классической точке зрения нарушение консолидации считали необратимым, приводящим к нарушению хранения и извлечения из памяти приобретенной информации [10]. Наблюдаемое же в ряде случаев "восстановление" памяти считали артефактом, связанным с новым обучением или с недостаточной эффективностью интерферирующих воздействий [14]. Другие исследователи связывали экспериментально вызванную амнезию с не-
возможностью извлечения из памяти ранее приобретенного опыта, а не нарушением формирования памяти как таковой. Так, в ряде работ была продемонстрирована возможность восстановления памяти спонтанно, а также в результате действия напоминания или введения экспериментальным животным психоактивных веществ [5, 19, 21]. К настоящему времени обсуждение возможных сценариев формирования долговременной памяти и причин амнезии привело к пересмотру считавшейся долгое время незыблемой концепции консолидации [27].
В настоящей работе мы сочли необходимым вернуться к экспериментальному исследованию вопроса о возможности восстановления памяти, нарушенной введением ингибиторов синтеза белка при обучении. В качестве модели нами было выбрано однократное обучение условнорефлекторному замиранию у мышей. Преимущества данной модели заключаются в том, что ассоциативный навык приобретается животными в течение одного сеанса, а формирующаяся при этом память является долговременной [12]. В настоящей работе была проверена возможность восстановления памяти, нарушенной ингибитором синтеза белка у мышей в данной модели. Нарушение памяти вызывали системным введением циклогексимида — антибиотика, который широко применяется в моделировании экспериментальной амнезии на животных [6, 10, 28]. Также нами была исследована временная динамика процесса восстановления нарушенной памяти.
МЕТОДИКА
Эксперименты выполнены на мышах-самцах линии С57ВЦ/6 в возрасте 3 мес. Животных содержали в стандартных клетках по 8— 10 особей. Корм и вода были предоставлены в свободном доступе. Все эксперименты выполнены с 11:00 до 16:00. Эксперименты проводили в соответствии с требованиями приказа № 267 МЗ РФ (19.06.2003 г.), а также "Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных" (НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН, протокол № 1 от 3.09.2005 г.).
Обучение животных проводили в камере размером 20 х 30 х 20 см с двумя прозрачными и двумя непрозрачными стенками (контекст 1). Электродный пол камеры состоял из прутьев диметром 1.5 мм, расстояние между
прутьями 8 мм. Перед помещением каждого животного в камеру стенки и пол протирали 70%-ным раствором этанола. Освещение в экспериментальной комнате обеспечивали лампы дневного света. Звук подавали через аудиоколонки (F&D, USA). Процедуру напоминания проводили в другой камере, стенки которой были сделаны из двух непрозрачных закругленных пластиковых вставок (42.5 х х 28.5 см — контекст 2). Перед помещением каждого животного в камеру стенки и пол протирали 40%-ным раствором этанола, ароматизированного можжевельником. Освещение контекста 2 во время процедуры напоминания обеспечивала синяя лампа накаливания. Тестирование животных проводили в третьей камере размером 40.5 х 40.5 х 32 см, стенки которой были сделаны из прозрачного пластика (контекст 3). Пол в камере посыпали опилками. Перед помещением каждого животного в камеру стенки протирали 1%-ным раствором уксусной кислоты. Освещение контекста 3 во время процедуры тестирования обеспечивала красная лампа накаливания. Звук подавали через аудиоколонки (F&D, USA).
Обучение проводили в контексте 1 (см. выше). После 2 мин свободного обследования камеры на 30 с подавали условный звуковой сигнал (10 кГц, 70 дБ, УС). Последние 2 с звучания сигнала сопровождались электрокожным раздражением (0.5 мА) в качестве безусловного сигнала (БС). После этого животное оставалось в камере еще 30 с, затем его возвращали в домашнюю клетку.
Процедуру напоминания проводили в контексте 2 через 24 ч после обучения. Животное помещали в камеру с электродным полом, через который пропускали ток 0.5 мА (безусловный сигнал при обучении); таким образом, как только животное оказывалось на электродном полу, оно получало электрокожное раздражение. Общая длительность процедуры напоминания (пребывание в контексте 2, сопровождающееся электрокожным раздражением) составляла 2 с для каждого животного. После процедуры напоминания животных возвращали в домашние клетки.
Тестирование долговременной памяти на условный звуковой сигнал проводили через 2, 6 или 24 ч после процедуры напоминания. Тест на условный сигнал длился 6 мин в новом контексте (контекст 3). В течение первых 3 мин животное свободно обс
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.