L'inactivation de l'hippocampe pendant l'élevage sur les pattes postérieures altère la mémoire spatiale

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 6136 (2023) Citer cet article

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La mémoire spatiale nécessite un hippocampe intact. La fonction hippocampique pendant les périodes de locomotion et de repos calme (par exemple, toilettage et consommation de récompenses) a fait l'objet d'études approfondies. Cependant, pendant la navigation, les rats se dressent fréquemment sur leurs pattes postérieures et l'importance de l'activité hippocampique pendant ces périodes d'échantillonnage attentif pour la mémoire spatiale est inconnue. Pour résoudre ce problème, nous avons testé la nécessité de l'activité de l'hippocampe dorsal pendant les époques d'élevage dans la phase d'étude d'une tâche de victoire-changement retardée pour les performances de la mémoire dans la phase de test suivante. L’activité hippocampique a été manipulée avec une inactivation optogénétique bilatérale en boucle fermée. La précision de la mémoire spatiale était réduite de manière significative et sélective lorsque l'hippocampe dorsal était inactivé pendant les époques d'élevage au moment du codage. Ces données montrent que l'activité hippocampique pendant les périodes d'élevage peut être importante pour la mémoire spatiale, révélant un nouveau lien entre la fonction hippocampique pendant les périodes d'élevage et la mémoire spatiale.

La mémoire spatiale est une capacité cognitive essentielle au cœur de nombreuses activités quotidiennes. L'intégrité de l'hippocampe est reconnue depuis longtemps comme essentielle à la mémoire spatiale1,2,3,4,5,6,7. Pourtant, toutes les époques de traitement hippocampique ne sont pas également importantes pour le codage de la mémoire spatiale. Les observations de l'ajustement spatial pendant la locomotion et de la répétition pendant les périodes de repos calme (par exemple, toilettage et consommation de récompenses) ont fait de ces époques comportementales le centre de la plupart des travaux étudiant comment le traitement hippocampique prend en charge la mémoire spatiale8,9,10,11,12,13. Pourtant, les animaux de tous types adoptent des comportements dans lesquels ils arrêtent leur locomotion et, contrairement au repos tranquille, échantillonnent activement l’environnement qui les entoure14.

Chez les mammifères, notamment les rats et les souris, cela peut apparaître comme un élevage sur leurs pattes postérieures15. La pertinence de l’élevage pour le codage des mémoires spatiales dépendant de l’hippocampe est inconnue.

L'élevage est un comportement largement observé mais peu étudié. L'élevage augmente la zone disponible pour l'échantillonnage sensoriel (visuel, olfactif, etc.), offrant potentiellement des informations améliorées, en particulier sur les signaux distaux et/ou les limites environnementales, au-delà de celles fournies par la déambulation horizontale normale, facilitant l'apprentissage de l'environnement spatial pour soutenir la modélisation environnementale. et l'élevage augmente de manière fiable en réponse à la nouveauté environnementale15,16,17,18,19.

Les enregistrements fonctionnels de l'hippocampe dorsal pendant l'élevage montrent qu'il est associé à une puissance accrue de l'activité rythmique « thêta élevée » de 7 à 12 Hz20,21,22,23,24. L'élevage est peut-être une époque de traitement hippocampique parce que thêta, lui-même, est associé fonctionnellement au codage et à la récupération de l'hippocampe25,26,27,28,29,30,31,32,33,34, la perturbation de thêta interfère avec la mémoire dépendante de l'hippocampe35,36,37. ,38, et la restauration de thêta peut sauver les déficits d’apprentissage dépendants de l’hippocampe39,40. Pourtant, les études examinant thêta et sa relation avec l’apprentissage et la mémoire se limitent généralement aux périodes de locomotion horizontale normale au cours de l’exploration spatiale. Ainsi, alors que la corrélation entre thêta de l'hippocampe et l'élevage suggère que l'élevage pourrait être une époque de codage dépendant de l'hippocampe, la pertinence de l'élevage pour la mémoire spatiale est inconnue.

Ces raisons convergentes nous ont amenés à émettre l’hypothèse que l’élevage est une époque d’encodage des mémoires spatiales dépendant de l’hippocampe. Pour tester cette hypothèse, nous avons inactivé de manière sélective l'hippocampe dorsal lors d'événements d'élevage dans le cadre d'une tâche de mémoire spatiale. L’activité hippocampique a été manipulée avec une inactivation optogénétique bilatérale en boucle fermée déclenchée par un système de caméra 3D calibré pour détecter l’élevage. Les manipulations de l'activité hippocampique ont été limitées à la phase d'étude d'une tâche de labyrinthe à 8 bras avec victoire retardée et quart de travail41,42. Des évaluations comportementales ont été réalisées au cours de la phase de test suivante. Nous avons constaté que l'inactivation de l'hippocampe dorsal pendant les périodes d'élevage entraînait une altération de la mémoire spatiale lors du test. L'inactivation de l'hippocampe pendant des durées équivalentes, mais retardée par rapport aux événements d'élevage, n'a pas produit de troubles de la mémoire significatifs. Cet effet était unique aux rats expérimentaux transfectés pour exprimer l'halorhodopsine et un rapporteur fluorescent. Aucune altération n'a été observée dans aucune condition chez les rats du groupe témoin qui ont été transfectés pour exprimer uniquement le rapporteur fluorescent. Ces données fournissent la première preuve que l'activité de l'hippocampe dorsal pendant l'élevage est importante pour la mémoire spatiale.