Los oligómeros beta amiloide solubles bloquean el aprendizaje

Scientific Reports volumen 6, Número de artículo: 22728 (2016) Citar este artículo

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Se cree que las ondas de ondas agudas (SWR) del hipocampo posteriores al aprendizaje generadas durante el sueño de ondas lentas juegan un papel crucial en la formación de la memoria. Mientras que en la enfermedad de Alzheimer se han informado oscilaciones anormales del hipocampo, la contribución funcional de las SWR a las alteraciones de la memoria espacial típicamente observadas sigue sin estar clara. Estas deficiencias se han relacionado con cambios sinápticos degenerativos producidos por oligómeros de beta amiloide solubles (Aβos) que, sorprendentemente, parecen evitar la dinámica de SWR durante el comportamiento de rutina. Para desentrañar un efecto potencial de Aβos en SWR en animales con problemas cognitivos, sometimos ratones inyectados con vehículo y Aβo a pruebas de memoria de reconocimiento espacial. Si bien eran capaces de formar una memoria de reconocimiento a corto plazo, los ratones Aβ exhibieron un olvido más rápido, lo que sugiere una codificación exitosa pero una incapacidad para estabilizar y/o recuperar adecuadamente la información previamente adquirida. Sin requisitos cognitivos previos, se observaron propiedades similares de SWR en ambos grupos. Por el contrario, cuando se desafió cognitivamente, los picos posteriores a la codificación y el reconocimiento en la aparición de SWR observados en los controles se abolieron en los ratones Aβ, lo que indica un procesamiento hipocampal deficiente de la información espacial. Estos resultados apuntan a una participación crucial de las SWR en la formación de la memoria espacial e identifican el deterioro inducido por Aβ en la dinámica de las SWR como un mecanismo disruptivo responsable de los déficits de memoria espacial asociados con la enfermedad de Alzheimer.

Se ha informado que el procesamiento de la información y la formación de la memoria en roedores van acompañados de una serie de oscilaciones potenciales del campo del hipocampo que son importantes desde el punto de vista funcional. Por ejemplo, las oscilaciones theta ocurren durante el comportamiento activo y el sueño de movimientos oculares rápidos (REM) y se ha sugerido que proporcionan el marco temporal para la codificación de la información1. Se cree que las oscilaciones gamma desencadenadas durante el comportamiento exploratorio están involucradas en la adquisición de la memoria2 y su sincronización contribuye a la ejecución exitosa de la memoria de trabajo3. Durante el sueño de ondas lentas (SWS) que sigue al aprendizaje, los circuitos del hipocampo aumentan constantemente las tasas de aparición de ondas de ondas agudas (SWR), que normalmente se repiten entre 0,4 y 1 Hz4,5. Es importante destacar que, cuando se producen SWR, los conjuntos de células de lugar del hipocampo pueden reproducir en escalas de tiempo más rápidas su actividad secuencial desencadenada durante un episodio de aprendizaje anterior, lo que sugiere un papel esencial para los SWR en la conducción de los procesos de consolidación de la memoria y la posterior estabilización a largo plazo de los rastros de memoria espacial recién adquiridos6 . Cuando tales SWR se interrumpen experimentalmente, causan déficits de memoria en tareas de memoria dependientes del hipocampo7, lo que sugiere además que la actividad rítmica anormal del hipocampo puede interferir con el procesamiento de la información del hipocampo, un patrón disfuncional que también se observa en condiciones patológicas como la enfermedad de Alzheimer8 (EA).

Los deterioros cognitivos asociados con la EA están relacionados con cambios sinápticos degenerativos producidos por la presencia de proteínas beta amiloides solubles (Aβs) en regiones cerebrales vulnerables como el hipocampo consideradas críticas para el aprendizaje espacial y la memoria declarativa9. Cada vez hay más pruebas de que las formas oligoméricas tempranas de Aβ, en lugar de las conformaciones fibrilares tardías, interfieren con las propiedades funcionales de la red neuronal y son responsables de las disfunciones cognitivas en pacientes con EA10, así como en modelos de ratones transgénicos de esta enfermedad11. Se ha encontrado que los oligómeros de Aβ (Aβos) afectan de manera diferencial las actividades de la red del hipocampo, reduciendo las oscilaciones theta y gamma in vitro12 y, sorprendentemente, ahorrando SWR13. Un examen minucioso revela que tal falta de efecto puede ser la consecuencia de registrar la actividad del hipocampo en cultivos celulares o en animales que permanecen en su jaula, una condición basal que puede dificultar un efecto de Aβos en SWR que de otro modo sería detectable en animales con problemas cognitivos. Aquí, buscamos desentrañar la acción de Aβos en las poblaciones neuronales involucradas en la generación de SWR en ratones que se someten a la codificación y consolidación de la información espacial. Con este fin, sometimos ratones a pruebas de memoria de reconocimiento espacial en una versión modificada de la tarea de discriminación del laberinto en Y adaptada para maximizar la demanda cognitiva espacial. Después de confirmar la dependencia del hipocampo de esta tarea, establecimos su capacidad para detectar alteraciones de la memoria espacial después de la infusión intracerebroventricular de Aβos. Luego, determinamos la firma de este tratamiento con Aβo en SWR del hipocampo en ratones sin requisitos cognitivos o mientras se sometían a una única sesión de discriminación espacial.

Para caracterizar los efectos de Aβos en la memoria de reconocimiento espacial y la ROE del hipocampo inducida por el entrenamiento, utilizamos una versión modificada de la tarea de discriminación de brazos de dos pruebas del laberinto en Y realizada en un aparato de laberinto radial de 8 brazos y diseñada para aumentar la demanda cognitiva espacial ( Figura 1a). Como era de esperar, después de una única fase de codificación de 10 min con solo dos brazos accesibles, un breve intervalo entre pruebas (ITI) de 10 min resultó en una fuerte preferencia por el brazo inexplorado (previamente cerrado) durante la fase de prueba (Fig. 1a ). Curiosamente, aumentar el ITI de 10 minutos a 24 horas reveló un rendimiento de la memoria de reconocimiento espacial que aún estaba por encima del azar dentro de esta amplia ventana de tiempo (Fig. 1a). Es importante destacar que la inactivación bilateral específica de la región del hipocampo con el bloqueador de los canales de sodio lidocaína infundida inmediatamente después de la codificación de la memoria de reconocimiento deteriorada sondeada 4 horas más tarde (n = 9/grupo, t16 = 5,85, p < 0,0001), lo que confirma el papel de apoyo de la hipocampo en la formación y expresión de la memoria de reconocimiento (Fig. 1b).

Pruebas de memoria de reconocimiento espacial en una versión modificada de la tarea de discriminación del laberinto en Y.

(a) El reconocimiento del brazo novedoso es duradero, como lo demuestra su persistencia en el aumento de ITI entre las fases de codificación y reconocimiento del procedimiento de prueba en la configuración del laberinto radial de 8 brazos (n = 15 para ITI 10 min y 4 h, n = 14 para ITI 24 h y n = 11 para ITI 2 h, **p < 0,01; ***p < 0,001 frente al nivel de probabilidad, pruebas t (b) El silenciamiento de la actividad del hipocampo con lidocaína infundida después de la codificación altera la memoria de reconocimiento probada 4 horas más tarde en comparación con ratones inyectados con vehículo (aCSF) (n = 9/grupo, t16 = 5,85, ***p < 0,0001).

A continuación, buscamos desentrañar el impacto de Aβos en el rendimiento de la memoria. Utilizamos un ensayo estandarizado para generar oligómeros a partir de péptidos Aβ sintéticos. Como se informó anteriormente14, el análisis de transferencia Western de la preparación de Aβo mediante el uso del anticuerpo monoclonal 6E10 dirigido contra el péptido β-amiloide humano reveló la presencia de monómeros, dímeros, trímeros y tetrámeros de Aβ(1–42) en condiciones de solución salina tamponada con fosfato (PBS) ( Figura 2a). También se detectaron ensamblajes oligoméricos más grandes que oscilaban entre 30 y 100 kDa después de la incubación durante 24 horas a 4 °C. Las manchas observadas para ensamblajes oligoméricos más grandes posiblemente pueden indicar una interconversión entre estos ensamblajes durante la electroforesis (Fig. 2a). Debido a que se ha informado que varias especies de oligómeros de Aβ solubles inducen déficits cognitivos, incluidos dímeros, trímeros, dodecámeros y oligómeros de Aβ solubles más grandes con pesos moleculares de 90 a 650 kDa (20 a 150 mers)15, decidimos inyectar una mezcla de Aβo incubada 24 h a 4 °C en la que se pueden encontrar la mayoría de estas especies. Quince días después de una sola inyección intracerebroventricular de Aβos o vehículo (PBS), examinamos el rendimiento de la memoria de reconocimiento 10 minutos, 2 horas o 4 horas después de la codificación (Fig. 2b). Después del retraso de retención más corto, los ratones inyectados con PBS y Aβo pasaron más tiempo en el brazo nuevo en comparación con los familiares (visitados anteriormente) (Fig. 2c; n = 6 / grupo). Por el contrario, cuando aumentó el retraso de retención entre la codificación y las fases de prueba, los ratones inyectados con Aβo exhibieron un rendimiento más bajo en comparación con los controles. Aunque no significativo, el deterioro comenzó a surgir en el punto de tiempo de 2 h. (Figura 2c, n = 8–9/por grupo). En el retraso de 4 h, los ratones inyectados con Aβo no pudieron discriminar el nuevo brazo (Fig. 2c, n = 11–12 por grupo). Estaban severamente deteriorados y se desempeñaron al azar, mientras que los ratones inyectados con vehículo aún tenían éxito y exhibieron un nivel de rendimiento similar al observado después del breve retraso de retención (Fig. 2c). Este deterioro de Aβo dependiente del retraso fue específico de la memoria ya que no hubo un efecto de confusión del tratamiento con Aβ en el tiempo total de exploración de los brazos del laberinto durante la fase de codificación (ratones Aβ: 222,49 s ± 29,36; ratones PBS: 218,09 s ± 23,25, t21 = 0,12, NS, n = 11–12) o la fase de prueba (ratones Aβ: 105,06 s ± 23,24; ratones PBS: 131,36 s ± 26,74, t21 = 0,74, NS). Asimismo, no hubo preferencia por un brazo en particular (preferencia de brazo, ANOVA de dos vías, F(1,42) = 0,0029, NS) y ningún efecto del tratamiento sobre la preferencia de brazo (preferencia de brazo × interacción de tratamiento, F(1,42) ) = 0,2415, NS) durante la fase de codificación (brazo abierto 1: ratones Aβ: 108,21 s ± 13,69; ratones PBS 112,82 s ± 13,34; brazo abierto 2: ratones Aβ: 114,27 s ± 16,6; ratones PBS: 105,27 s ± 11,69, n = 11–12). En conjunto, estos hallazgos indican que los ratones inyectados con Aβo fueron capaces de procesar información visuoespacial y formar una memoria de reconocimiento a corto plazo. Sin embargo, cuando se extendió el retraso de retención, exhibieron un olvido acelerado, un perfil de memoria que también se observó en modelos de ratones transgénicos de AD16.

Aβos deteriora la memoria de reconocimiento espacial de una manera dependiente del tiempo.

( a ) Análisis de inmunotransferencia de la solución de Aβo inyectada por vía intracerebroventral que muestra los estados de agregación de Aβos antes y después de 24 h de incubación a 4 °C. Los monómeros, dímeros, trímeros y tetrámeros estaban presentes en la solución recién preparada. También se detectaron conjuntos de Aβ(1–42) de alto peso molecular que oscilaban entre 30 y 100 kDa después de 24 h de incubación. (b) Se muestra el diseño experimental. ( c ) Si bien el rendimiento de la memoria de reconocimiento en ratones Aβ fue similar a los controles de PBS después de 10 min (n = 6), comenzó a disminuir a medida que el ITI entre la codificación y la prueba aumentó de 2 (n = 8-9) a 4 h. En el ITI más largo, los ratones Aβ (n = 11) estaban gravemente afectados en comparación con los ratones de control con PBS (n = 12), lo que indica un olvido más rápido (interacción tratamiento x retraso F2,39 = 3,48, p < 0,05, **p < 0,01 versus controles de PBS).

Se inyectaron Aβos por vía intracerebroventricular para evitar el daño del hipocampo inducido por la cánula de inyección que podría haber interferido con los registros electrofisiológicos posteriores en el hipocampo. Para verificar que los Aβos invadieron el hipocampo y aún estaban presentes en el momento de las evaluaciones de comportamiento y electrofisiológicas 15 días después de la inyección, realizamos experimentos en los que medimos las concentraciones del péptido Aβ(1–42) en el hipocampo 1 día y 15 días después. días después de la inyección intracerebroventricular. Los péptidos Aβ(1–42) fueron detectables después de 15 días. Sin embargo, como era de esperar, la concentración del péptido Aβ(1–42) en el hipocampo fue menor después de 15 días (104,95 ± 41,6 pg/g de proteínas totales; n = 4) en comparación con 1 día (661,37 ± 243,67 pg/g de proteínas totales). proteínas totales; n = 4), una disminución probablemente como resultado de la depuración cerebral. En conjunto, estos resultados indican que los cambios de comportamiento y electrofisiológicos (ver más abajo) inducidos por Aβo que observamos están relacionados, al menos en parte, con la patología amiloide del hipocampo.

El perfil de memoria de los ratones inyectados con Aβo apunta a una incapacidad para formar una memoria estable a lo largo del tiempo y sugiere procesos de consolidación deteriorados durante los cuales se cree que las SWR desempeñan un papel privilegiado6. Para examinar los efectos de Aβos en la dinámica de las SWR, registramos la actividad potencial del campo extracelular en la región CA1, lo que nos permitió identificar y caracterizar las diferentes etapas de sueño/vigilia desencadenadas en nuestro paradigma de memoria de reconocimiento. Estos registros del hipocampo se realizaron 15 días después de las inyecciones intracerebroventriculares de Aβos. En la Fig. 3a-e se ilustra un ejemplo típico de una alternancia SWS/REM/vigilia, así como los correspondientes patrones de electromiograma (EMG) y potencial de campo local (LFP) para cada uno de estos estados. Enfocamos nuestro análisis solo en las SWR que ocurren durante los combates de SWS. Al analizar las características de las SWR (tasa de ocurrencia de línea de base, frecuencia, duración y potencia normalizada) durante los períodos de sueño de ondas lentas que tienen lugar cuando los animales permanecieron durante 80 minutos en su jaula sin problemas de comportamiento (Fig. 4a), encontramos que el general Las propiedades de SWR no se vieron afectadas por el tratamiento con Aβo (Fig. 4b-e). La tasa de aparición, la frecuencia, la duración y la potencia normalizada de las ROE fueron muy similares entre los grupos inyectados con PBS y Aβo (NS para todas las comparaciones, prueba t, n = 10–13). Este hallazgo está de acuerdo con observaciones previas que muestran que Aβo13 no altera las propiedades de SWR. En marcado contraste, los ratones Aβ con desafíos cognitivos exhibieron patrones de SWR deteriorados en comparación con los ratones de control con PBS (ver más abajo).

Ejemplos representativos de LFP y EMG del hipocampo durante diferentes estados de sueño y vigilia.

( a ) Alternancia típica en REM / SWS / despierto durante el curso de tiempo de 4 h que separa las pruebas de codificación y reconocimiento mientras el ratón permaneció en su jaula de origen (consulte la Fig. 5 para el paradigma experimental). ( b – d ) Ejemplos representativos de LFP de la región CA1 del hipocampo (CA1) y EMG durante SWS ( b ), REM ( c ) y estados despiertos ( d ). ( e ) Grabaciones representativas de SWR en la región CA1 del hipocampo. EMG: registros extracelulares de los músculos del cuello; CA1: LFP y LFP filtrada registradas a partir de capas de células piramidales del hipocampo.

Características de las SWR generadas durante el estado de reposo inicial en ratones con control de PBS (barras grises, n = 13) y ratones inyectados con Aβo (barras negras, n = 10).

(a) Se muestra el diseño experimental. La tasa de ocurrencia (b), la frecuencia (c), la duración (d) y la potencia normalizada (e) de SWS-R no se vieron afectadas por el tratamiento con Aβ (p > 0,2 para todas las comparaciones, prueba t).

Para examinar los efectos de Aβos en la aparición de SWR en función de la demanda cognitiva, registramos la actividad potencial del campo extracelular en la región CA1 del hipocampo durante 10 intervalos de tiempo de 40 minutos distribuidos de la siguiente manera: actividad de referencia antes de la codificación de la memoria (2 intervalos), actividad inducida por codificación (6 intervalos) y actividad inducida por prueba (2 intervalos) (Fig. 5a). Este curso de tiempo segmentado nos permitió identificar y caracterizar la dinámica de las SWR que ocurren en condiciones de reposo y en diferentes etapas del procesamiento de la memoria espacial, a saber, codificación, consolidación y reconocimiento. Dado que el déficit de memoria en ratones inyectados con Aβo fue significativo a las 4 h posteriores a la codificación, solo mantuvimos este punto de tiempo para nuestras grabaciones electrofisiológicas. Cabe señalar que la tasa de ocurrencia y la duración de los episodios de SWS durante el transcurso del experimento fueron similares en los dos grupos (tasa de ocurrencia: ratones Aβ 7,1 por hora ± 0,61; ratones PBS, 8,01 por hora ± 0,73; duración: Aβ ratones, 5,36 min ± 0,5, ratones PBS, 4,68 min ± 0,49, F < 1, NS para todas las comparaciones, n = 7/por grupo). Los episodios REM también fueron similares en ambos grupos (tasa de ocurrencia: ratones Aβ 3,89 por hora ± 0,14, ratones PBS 3,75 por hora ± 0,19; duración: ratones Aβ 1,20 min ± 0,15; ratones PBS 1,23 min ± 0,15; F < 1, NS) . Además, la cantidad de SWS por bin de 40 min fue similar en ambos grupos y varió de 22,32 min ± 3,53 a 30,41 min ± 1,5 en PBS y de 23,15 min ± 3,56 a 33,46 min ± 1,02 en animales inyectados con Aβo, con la excepción de los animales períodos posteriores a la codificación y posteriores a la prueba (contenedores 3 y 9, en los que los primeros 20 minutos generalmente estaban ocupados por el estado de vigilia). Durante estos intervalos de tiempo específicos, la cantidad de SWS varió de 12,79 min ± 1,76 a 12,97 min ± 1,85 en PBS y de 12,24 min ± 2,05 a 14,22 min ± 1,95 en el grupo inyectado con Aβo.

Evolución temporal de la tasa de aparición de SWR durante 40 min antes y después de las fases de codificación y prueba del procedimiento de memoria de reconocimiento espacial en ratones inyectados con vehículo y Aβo.

(a) Se muestra el diseño experimental. ( b, c ) Picos inducidos por codificación y reconocimiento (representados por barras grises oscuras y negras, respectivamente) en las tasas de ocurrencia de SWR observadas en controles PBS ( b ), panel superior, * p < 0.05 versus otras mediciones, Bonferroni t- prueba, n = 7) se abolieron en ratones inyectados con Aβo (c), panel superior, NS versus todas las demás mediciones, prueba t de Bonferroni, n = 7). Se observó un patrón similar de efectos de Aβos en SWR durante intervalos de tiempo más cortos de 20 min (paneles inferiores). Tenga en cuenta que para los primeros intervalos de 20 minutos posteriores a la codificación y la prueba, los animales generalmente no expresaron episodios de SWS, lo que impidió la evaluación de los SWR asociados con SWS (los primeros episodios de SWS ocurrieron a los 23,72 ± 2,23 min y 23,43 ± 1,61 min en el vehículo). - y ratones inyectados con Aβo, respectivamente).

Curiosamente, durante el transcurso de este experimento, dos picos de aparición de SWR en el hipocampo fueron claramente evidentes en ratones de control con PBS, uno desencadenado tras la exploración de los dos brazos disponibles del laberinto radial de 8 brazos, el otro ocurriendo en la fase de reconocimiento de la procedimiento de prueba durante el cual los ratones identificaron con éxito la presencia del nuevo brazo abierto (ver estrellas, panel superior, Fig. 5b). De hecho, ANOVA reveló un efecto principal significativo de los "grupos de tiempo" en el grupo PBS (F6,9 = 16,16, p < 0,0001) que se debió a un aumento del aprendizaje posterior (p < 0,05 frente a todas las demás medidas, Bonferroni t- test) y aparición de SWR después de la prueba (p < 0,05 versus todas las mediciones excepto el primer intervalo y el intervalo posterior al aprendizaje, prueba t de Bonferroni). Estos hallazgos revelan que una sola sesión de aprendizaje es suficiente para producir un aumento en la tasa de ocurrencia de SWR en el hipocampo, lo que refleja una participación importante de las oscilaciones del hipocampo en la formación de la memoria. Sin embargo, en contraste con los paradigmas de memoria que involucran múltiples sesiones de entrenamiento5, no se observaron cambios significativos en la potencia normalizada, la duración o la frecuencia de las SWR después de la codificación o la prueba de reconocimiento de nuestros ratones inyectados con vehículo y Aβo (F < 1, NS para todas las comparaciones, n = 7, datos no mostrados).

En marcado contraste, los ratones Aβ con problemas cognitivos exhibieron patrones de SWR deteriorados en comparación con los ratones de control con PBS. Es decir, los picos inducidos por codificación y reconocimiento en la tasa de ocurrencia de SWR observados en el grupo de control (Fig. 5b, panel superior) se abolieron en animales Aβ (Fig. 5c, panel superior). De hecho, ANOVA con "grupos de tiempo" como mediciones repetidas y "tratamiento" (Aβ frente a PBS) como variable entre sujetos mostró un efecto significativo de los "grupos de tiempo" (F12,9 = 24,02, p < 0,0001), así como de los "grupos de tiempo". interacción " × "tratamiento" (F12,9 = 3,12, p = 0,002), lo que indica que la dinámica de las ROE durante el transcurso del experimento fue diferente en los dos grupos de animales. Finalmente, la comparación de la ocurrencia de SWR durante todos los intervalos de tiempo entre los animales de control y los animales inyectados con Aβo reveló una diferencia significativa para el período posterior a la codificación (t12 = 2.48, p = 0.029) y una diferencia cercana a la significación para el período posterior a la prueba (t12 = 2,09, p = 0,058) y todas las demás medidas permanecieron similares entre los dos grupos (p > 0,2).

Al refinar nuestro análisis de la dinámica de SWR restringiéndolo a intervalos de tiempo más cortos de 20 min, encontramos patrones similares de ocurrencia de SWR en controles de PBS y ratones inyectados con Aβo (Fig. 5b, c, paneles inferiores). Dado que la precisión de la estimación de la tasa de ondulación disminuye para episodios muy cortos de SWS, solo tuvimos en cuenta los animales que expresaron al menos 5 minutos acumulados de SWS en el contenedor. Esto resultó en números de animales desiguales en los intervalos de 20 min (ver números dentro de las barras, paneles inferiores de la Fig. 5) e hizo imposible el uso de un ANOVA similar al realizado para histogramas de intervalos de 40 min. Sin embargo, una comparación de la tasa de ocurrencia de SWR durante intervalos de 20 minutos confirmó una diferencia significativa entre los grupos inyectados con vehículo y Aβo durante el segundo intervalo posterior a la codificación (t12 = 2.43, p = 0.032, n = 7).

Clasificar el tiempo total y no el tiempo de SWS podría implicar que, para algunos animales, la tasa de SWR para el primer intervalo de 40 min se calculó, por ejemplo, durante los primeros 5 min de SWS, mientras que para otro intervalo de tiempo, se calculó durante los primeros 30 min, según de cuánto ha dormido el animal durante este tiempo. Por lo tanto, realizamos un análisis adicional teniendo en cuenta los intervalos de tiempo correspondientes solo a SWS (Fig. 6). Para cada animal, la duración de los episodios SWS se acumuló a partir de tres partes distintas del experimento de comportamiento: 1) antes de la codificación, 2) entre la codificación y la prueba y 3) después de la prueba. Por lo tanto, la duración de los episodios de SWR se dividió en intervalos de 15 min dentro de cada parte y la tasa de ocurrencia de SWR se expresó como el número de ondas que ocurren dentro de cada intervalo de SWS de 15 min (Fig. 6). Este análisis confirmó la abolición del aumento inducido por el aprendizaje de la tasa de ocurrencia de SWR en animales inyectados con Aβo. De hecho, además del efecto principal de la repetición ("contenedores SWS") (F12,11 = 22.56, p < 0.0001), un ANOVA de dos vías mostró una interacción significativa "contenedores SWS" × "tratamiento" (F12,11 = 2.33, p = 0.012), lo que indica un curso de tiempo diferente de aparición de SWR en los dos grupos. Además, un ANOVA de una vía mostró un efecto principal significativo de la repetición en el grupo de control con PBS (F6,11 = 15,1, p < 0,0001) y el grupo inyectado con Aβo (F6,11 = 9,11, p < 0,0001). En el grupo de control, el análisis post-hoc reveló un aumento significativo de la aparición de SWR después del aprendizaje y después de la prueba (p < 0,05 frente a todas las demás mediciones, prueba t de Bonferroni). Por el contrario, en los animales Aβ no se encontraron diferencias entre la tasa de ocurrencia en los contenedores SWS (NS para todas las comparaciones, prueba t de Bonferroni). Además, las comparaciones directas de las tasas de aparición de SWR en todos los contenedores SWS entre los dos grupos mostraron una diferencia significativa para el período posterior a la codificación (t12 = 2,41, p = 0,032), una diferencia que se acerca a la significación para el período posterior a la prueba (t12 = 2,0, p = 0,068) y ninguna diferencia para todos los contenedores restantes (p > 0,2).

Evolución temporal de la tasa de ocurrencia de SWR en intervalos de 15 min de SWS.

Este análisis restrictivo permitió controlar la cantidad diferencial de SWS por intervalo de tiempo entre los ratones registrados y reveló el mismo patrón de efectos que se muestra en la Fig. 5. Los picos de aparición de SWR inducidos por la codificación y el reconocimiento están presentes en el grupo de control con PBS. (a), *p < 0,01 frente a otras medidas, prueba t de Bonferroni, n = 7) pero suprimido en el grupo Aβ (b), NS frente a todas las demás medidas, prueba t de Bonferroni, n = 7).

En lugar de ser específico de la memoria, el aumento inducido por la prueba en la aparición de SWR podría ser la consecuencia del mantenimiento de la homeostasis de los circuitos neuronales que subyacen a un período sostenido de exploración en el laberinto en Y. Para controlar este posible factor de confusión, analizamos en detalle el perfil de exploración de ratones experimentales inyectados con Aβo y vehículo utilizados para grabaciones del hipocampo durante las fases de codificación y prueba en el laberinto Y. Distancia recorrida (Codificación: ratones PBS, 3514,5 ± 134,1 cm; ratones Aβ, 3107,1 ± 248,9 cm; Prueba: ratones PBS, 1465 ± 496,7 cm; ratones Aβ, 1576,5 ± 126,8 cm), velocidad (Codificación: ratones PBS, 9,2 ± 0,3 cm/s; ratones Aβ, 9,1 ± 0,1 cm/s; Test: ratones PBS, 9 ± 0,5 cm/s; ratones Aβ, 8,7 ± 0,3 cm/s) y porcentaje de inmovilidad (Codificación: ratones PBS, 35 ± 2,3 % ; ratones Aβ, 37,1 ± 2,8 %; Prueba: ratones PBS, 42,6 ± 19,1 %; ratones Aβ, 36,4 ± 5,3 %) fueron similares en los dos grupos. El hecho de que los ratones inyectados con vehículo y Aβo se sometieran exactamente al mismo procedimiento junto con la observación de que estos ratones exploraron y codificaron de manera similar (como se muestra por un rendimiento de reconocimiento similar entre grupos con un retraso de 10 minutos) permite excluir un no específico contribución del mantenimiento de la homeostasis a los cambios inducidos por la memoria observados en la ocurrencia de SWR. No observamos ninguna correlación entre la aparición de SWR y el rendimiento de la memoria de reconocimiento en el laberinto en Y (datos no mostrados), posiblemente porque el tiempo de exploración en el brazo nuevo como lectura principal del rendimiento de reconocimiento solo se puede medir en una sola prueba (prueba innata con sin observaciones repetidas) y no captura completamente la viveza de la memoria.

Juntos, estos resultados demuestran que el efecto nocivo de Aβos en la dinámica de las SWR depende de la actividad por naturaleza y solo es efectivo en situaciones cognitivamente exigentes que requieren procesamiento del hipocampo.

La memoria de reconocimiento, una subdivisión de la memoria episódica, es de particular interés en el contexto de la EA, ya que esta forma de memoria suele verse afectada durante las primeras etapas de esta enfermedad neurodegenerativa17. Adaptamos el procedimiento clásico de reconocimiento de dos ensayos en el laberinto en Y al laberinto radial de 8 brazos para promover la confianza en las señales distales, mejorando así la demanda cognitiva espacial del procedimiento de prueba. Esta adaptación destacó el potencial de una memoria de reconocimiento espacial de larga duración que podría durar al menos 24 horas. Su naturaleza dependiente del hipocampo fue confirmada por la inactivación posterior a la codificación específica de la región del hipocampo que perjudicó el rendimiento, lo que apunta a la participación funcional de esta región del cerebro en el apoyo a la formación y expresión de la memoria de reconocimiento espacial.

De acuerdo con hallazgos previos, nuestro estudio revela un aumento transitorio en la tasa de ocurrencia de SWR en el hipocampo después de un episodio de aprendizaje espacial, lo que fortalece aún más la implicación funcional de las SWR en la estabilización progresiva de la información espacial durante el curso de los procesos de consolidación de la memoria7. Identificamos dos picos en la aparición de SWR en el hipocampo durante los 40 minutos posteriores a las fases de codificación o reconocimiento, una firma neuronal similar a la informada en las tareas de memoria espacial asociativa en la rata5,18. Sin embargo, en contraste con un aumento en la magnitud de la ondulación después de un nuevo aprendizaje asociativo o recuperación de la memoria a largo plazo5, no encontramos ningún cambio en la duración de la SWR o en la potencia normalizada. Este patrón diferencial puede deberse al hecho de que en nuestro paradigma de memoria de reconocimiento, los ratones fueron expuestos solo una vez al laberinto antes de participar en SWS cuando se registraron las ondas, mientras que en el trabajo anterior, los animales fueron sometidos a múltiples sesiones intensivas de entrenamiento en las que tuvo que extraer reglas específicas de aprendizaje. Además, nuestro procedimiento de prueba se basó en la preferencia innata de los roedores por la novedad y no implicó ningún aprendizaje asociado a la recompensa. Cabe destacar el patrón transitorio de los dos picos de aparición de SWR en el hipocampo observados en las pruebas de codificación y reconocimiento. Duraron solo 40 minutos, una dinámica temporal que sugiere que pueden haber actuado principalmente como un interruptor desencadenante durante SWS para cambios celulares y moleculares posteriores de larga duración en el peso y la plasticidad del cableado dentro de los ensamblajes de células del hipocampo que participan activamente en el procesamiento del diseño espacial del entorno de laberinto. Por lo tanto, las SWR posteriores a la codificación podrían estar predominantemente involucradas en la formación de la memoria espacial y tener una importancia creciente en su estabilización a medida que la memoria madura con el tiempo. En consecuencia, las SWR no serían necesarias para la expresión de la memoria poco después de la codificación (no se observa ningún deterioro a los 10 min), pero serían necesarias para iniciar los procesos de estabilización y el posterior acceso a la traza de la memoria tras la recuperación en puntos de tiempo más prolongados. Esto podría explicar por qué, a las 2 h, comienza a surgir un deterioro de la memoria (aunque no significativo) y se vuelve más frecuente a las 4 h, posiblemente debido a que la falta de pico de SWR después de la codificación en ratones inyectados con Aβo resultó en una falla en la activación del adecuado procesos de estabilización progresiva durante SWS de la configuración espacial general del laberinto. Otra proposición con respecto a la naturaleza transitoria de los dos picos de ocurrencia de SWR en el hipocampo, aunque especulativa, es que en una situación más etológica en la que los animales tienen que procesar y potencialmente recordar una serie de información sucesiva, será más ventajoso que estos datos sean procesados. lo más rápido posible (es decir, un pico corto de SWR) para evitar la superposición de las repeticiones del hipocampo durante los períodos posteriores de vigilia tranquila o fases de sueño. Además, la capacidad del animal para reconocer más tarde el entorno del laberinto requiere el restablecimiento exitoso de los mapas de lugar del hipocampo previamente estabilizados. Las SWR son candidatas probables para tal proceso de estabilización al fortalecer los ensamblajes de celdas espaciales19. Funcionalmente, las unidades SWR inducidas por codificación y reconocimiento, que identificamos, pueden desempeñar diferentes funciones. Tras la codificación, el pico de aparición de SWR en el hipocampo podría iniciar la estabilización progresiva durante SWS de la configuración espacial general del laberinto (es decir, acceso a dos brazos del laberinto). Tras las pruebas de reconocimiento, la unidad SWR puede reflejar la reasignación parcial de los campos de lugar del hipocampo relacionados con la formación de una representación actualizada del entorno en el que ahora está disponible un brazo adicional del laberinto.

Debido a que las SWR se activan en animales con problemas cognitivos, se espera que sus patrones disfuncionales perjudiquen los procesos relacionados con la memoria. En consecuencia, cuando se interrumpen experimentalmente, las firmas SWR anormales conducen a un deterioro del aprendizaje espacial6,20,21. Sin embargo, en lo que respecta a las enfermedades neurodegenerativas como la EA, la contribución funcional de las SWR a los deterioros informados en la memoria espacial sigue siendo poco conocida. Para implementar la observación de que los déficits cognitivos de los pacientes con EA se correlacionan con los niveles de Aβ soluble en lugar del desarrollo de la placa per se22, elegimos inyectar formas sintéticas de Aβos intracerebroventralmente en ratones. Este modelo produce déficits cognitivos mucho más rápido que otros modelos animales transgénicos en los que las alteraciones de la memoria se desarrollan solo en unos meses y permite un control riguroso sobre el curso temporal de la sintomatología de la EA23. Descubrimos que los ratones inyectados con Aβo exhibieron un olvido más rápido en comparación con los controles, un perfil de memoria que apunta a una incapacidad para formar y estabilizar, o recuperar, recuerdos duraderos. Debido a que el procedimiento de reconocimiento espacial se basa en la tendencia natural de los animales a buscar novedades, sigue existiendo la posibilidad de que el tratamiento con Aβo haya afectado a otros componentes conductuales no mnésicos, como, por ejemplo, la reducción de la atracción por el brazo nuevo o el aumento de la ansiedad relacionada con la novedad que impediría la exploración del nuevo brazo durante la fase de prueba a pesar de recordar los brazos previamente explorados. Sin embargo, la observación de una memoria de reconocimiento intacta con un retraso muy corto (10 minutos) en ratones inyectados con Aβo hace que estos posibles factores de confusión sean poco probables. Refuerza aún más la existencia de procesos alterados de consolidación y recuperación de la memoria, dos explicaciones mecánicas ya sugeridas en otros modelos transgénicos de EA en los que solo está presente un estado temprano de agregación de Aβ sin formación de placas16.

Descubrimos que el deterioro acelerado de la memoria de los ratones tratados con Aβ se asoció con una abolición de los dos picos de SWR de tiempo limitado que normalmente se observan en los controles. El hecho de que los ratones inyectados con vehículo y Aβo se sometieran exactamente al mismo procedimiento junto con la observación de que estos ratones exploraron y codificaron de manera similar (como lo demuestra un rendimiento de reconocimiento similar entre grupos con un retraso de 10 minutos) permite minimizar la participación de aspectos no específicos de nuestro procedimiento de prueba. Aunque no registramos la actividad del hipocampo de los ratones durante las pruebas en el laberinto en Y, es probable que los ratones de ambos grupos mantuvieran un estado cerebral theta similar durante la exploración del laberinto. Por lo tanto, es probable que el aumento en la ocurrencia de SWR observado después de las fases de codificación y prueba en ratones inyectados con vehículo, pero no inyectados con Aβo, esté predominantemente relacionado con el componente de memoria del procedimiento de prueba y no con un requisito diferencial de homeostasis neuronal entre los dos grupos probados. En conjunto, nuestros datos sugieren que los dos picos de SWR de tiempo limitado probablemente constituyan un requisito previo para la formación y expresión precisa de la memoria de reconocimiento espacial.

A nivel mecanicista, la reactivación de la memoria se considera el mecanismo iterativo central en los modelos de consolidación contemporáneos. Las células de lugar del hipocampo que fueron coactivas durante la exploración espacial exhiben patrones de activación correlacionados durante SWS, lo que revela un mecanismo de reproducción. Es importante destacar que la reproducción del hipocampo conserva el orden temporal original y ocurre preferentemente durante la aparición de SWR7,9,19, lo que confiere a estas oscilaciones fuera de línea específicas un papel privilegiado en la promoción del peso y la plasticidad sináptica del cableado y en la coordinación de la consolidación de la memoria a través de las redes hipocampales-corticales. Es importante destacar que nuestros resultados demuestran por primera vez que es una falta de aumento posterior al aprendizaje en la tasa de ocurrencia de SWR y no una ausencia absoluta de SWR (que todavía se generan normalmente en ratones Aβ antes de la prueba de memoria), lo que puede ser responsable de la perfil de memoria alterada de ratones Aβ. Esto sugiere que no hay alteración del mecanismo neuronal subyacente a la generación de SWR, sino que apunta a su incapacidad para responder adecuadamente a una demanda cognitiva específica. Esta afirmación está respaldada además por una preservación completa de las propiedades de SWR en ratones tratados con Aβ en condiciones de reposo, un hallazgo que también está de acuerdo con la actividad de SWR en curso no afectada demostrada en cortes de ratones transgénicos AD13 y cortes de ratas tratados con Aβ24. Curiosamente, las propiedades de las SWR se alteran solo cuando se detectan ovillos neurofibrilares y neurodegeneración, dos características de la EA que aparecen durante las últimas etapas de la patología de la EA25. Este hallazgo destaca otro mecanismo desencadenado por la patología de AD que puede afectar las propiedades de SWR en un curso de tiempo diferente.

Aunque muchos mecanismos celulares y sinápticos pueden explicar la falta de SWR inducida por Aβ provocada por un desafío cognitivo, un posible candidato es la plasticidad sináptica inducida por NMDAR. De hecho, se ha demostrado que un alto nivel de Aβos puede alterar la transmisión sináptica glutamatérgica, lo que a su vez puede conducir a la pérdida sináptica26. Además, recientemente se ha propuesto que el aumento posterior al aprendizaje de la ocurrencia de SWR es el resultado de la plasticidad del receptor NMDA y el etiquetado neuronal temprano (al codificar) de las redes corticales del hipocampo, un proceso neurobiológico dependiente de NMDAR requerido para la incorporación progresiva de huellas de memoria dentro del hipocampo. -redes corticales durante los periodos de sueño y descanso21,27. Por lo tanto, es posible que la alteración temprana inducida por Aβ de la función del receptor NMDA pueda impedir la respuesta dinámica de las redes del hipocampo al requisito posterior al aprendizaje.

En conclusión, nuestros datos proporcionan nuevos conocimientos sobre la participación funcional de las SWR en las deficiencias de la memoria espacial observadas en la EA. Si bien no se vieron afectados en condiciones basales, los patrones de aparición de SWR del hipocampo asociados con la codificación o la expresión de la memoria de reconocimiento se interrumpieron específicamente en el caso de una situación desafiante. Debido a que los ratones tratados con Aβ pudieron formar una memoria de reconocimiento a corto plazo pero no a largo plazo, la ausencia del pico de ocurrencia de SWR después de la codificación probablemente afectó predominantemente los procesos de consolidación involucrados en la estabilización posterior del rastro de la memoria del hipocampo y no los procesos de codificación per se. . La falla en la expresión de la memoria de reconocimiento a largo plazo de los ratones Aβ también se asoció con la falta de un pico de ocurrencia de SWR dedicado, lo que posiblemente indica que la memoria no se ha estabilizado adecuadamente (olvido más rápido) o que el acceso a un rastro parcialmente degradado ya no era posible. posible. Si bien destacamos los roles cruciales que desempeñan las dinámicas de SWR en el procesamiento de la memoria del hipocampo, nuestros hallazgos también identificaron la ausencia de tasas de ocurrencia de SWR inducidas por el aprendizaje como un marcador potencialmente temprano de AD.

El péptido Aβ(1–42) se obtuvo de NeuraTest (Bordeaux, Francia). Antes de la resuspensión, se permitió que cada vial alcanzara la temperatura ambiente durante 30 min para evitar la condensación al abrir el vial. El primer paso en la resuspensión del péptido liofilizado fue el tratamiento en 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol (Sigma-Aldrich, L'Isle d'Abeau, Francia). Cada vial de péptido se diluyó en HFIP al 100 % hasta 1 mM. La solución transparente que contenía el péptido disuelto se dividió en alícuotas en tubos de microcentrífuga. El HFIP se evaporó usando una corriente suave de gas nitrógeno debajo de la campana extractora. Inmediatamente antes de su uso, las alícuotas tratadas con HFIP se resuspendieron cuidadosa y completamente a 2 mM en sulfóxido de dimetilo anhidro (Sigma-Aldrich, L'Isle d'Abeau, Francia) mezclando con pipeta seguido de sonicación en baño durante 15 min. Luego, la muestra se disolvió en 95 μl de PBS helado, se agitó inmediatamente durante 30 s y se incubó a 4 °C durante 24 h. La concentración final obtenida fue de 100 μM (almacenar a -80 °C). Esta preparación de Aβ ha sido caracterizada previamente en Stine et al.14 y validada in vivo en Balducci et al.28.

La electroforesis se realizó en geles de poliacrilamida NuPAGE Bis-Tris al 4-12% (Invitrogen, Francia). Después de la separación por tamaño dentro del gel, las proteínas se transfirieron a una membrana de difluoruro de polivinilideno (PVDF) (membrana Polyscreen®, Perkin Elmer, Francia). Las membranas se bloquearon con una solución que contenía Tween 20 al 0,1 % y solución tamponada Tris 200 mM (TTBS) complementada con leche descremada en polvo al 5 % durante 30 min y se incubaron con anticuerpo monoclonal β amiloide 1–16 de ratón (6E10; Eurogentec, Francia). a 4 °C durante la noche con agitación suave. La incubación con el anticuerpo secundario conjugado con fluorescencia se realizó durante 1 hora a temperatura ambiente. Después de 3 lavados con TTBS y uno con PBS, la membrana se escaneó usando un sistema de formación de imágenes por infrarrojos automatizado Licor Aerius de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

Después de habituarse a las condiciones del vivero, 83 ratones macho C57BL/6J (3–4 meses) se sometieron a cirugía estereotáxica bajo anestesia profunda con isoflurano. Como modelo de AD23, hemos utilizado una inyección intracerebroventricular de Aβo como describieron previamente Balducci et al.28. Una cánula de inyección conectada a través de un catéter a una jeringa Hamilton de 5 μl se apuntó al ventrículo lateral derecho utilizando las siguientes coordenadas: anteroposterior (AP) en relación con bregma, −1,0 mm; lateral (L) a la línea media, 1,3 mm; ventral (V) desde la superficie del cráneo, −2,0 mm. Se infundió una solución de 4 μl de Aβos o solución salina tamponada con fosfato (PBS) que contenía un 5% de DMSO utilizada como vehículo a una velocidad de 0,5 μl/min con una bomba de inyección que controlaba la jeringa (Harvard Apparatus, Holliston, MA, EE. UU.). Se implantaron electrodos bilaterales consistentes en un alambre de tungsteno aislado (diámetro 35 μm, California Fine Wires) en la región CA1 del hipocampo (AP: −2,0 mm, L: ±1,5 mm, V: −1,05 mm). Se implantaron electrodos de referencia y de tierra en el cerebelo. El electrodo de electromiograma (EMG) se insertó en los músculos del cuello. Todos los electrodos se soldaron a un conector de 6 pines adherido al cráneo con cemento acrílico dental. Para ratones infundidos con lidocaína (4% en líquido cefalorraquídeo artificial (aCSF), Sigma-Aldrich), se implantaron cánulas guía bilaterales en el hipocampo dorsal como se describió previamente29. La lidocaína (0,5 μl por lado) se administró bilateralmente por medio de cánulas conectadas a una jeringa de 5 μl montada en una bomba de perfusión. Los procedimientos experimentales cumplieron con las Directrices europeas oficiales para el cuidado y uso de animales de laboratorio (directiva 2010/63/UE) y fueron aprobados por el comité ético de la Universidad de Burdeos (protocolo A50120159).

El procedimiento de dos ensayos del laberinto en Y se utiliza habitualmente para examinar la memoria de reconocimiento espacial y aprovecha la tendencia innata de los roedores a explorar nuevos entornos30. Para aumentar su demanda cognitiva espacial, lo adaptamos al laberinto radial de 8 brazos (Imetronic, Francia) en el que solo se usaron tres brazos para formar una Y (90°-135°-135° entre los brazos). Cada brazo tenía 62 cm de largo y 12 cm de ancho y radiaba desde una plataforma central (32 cm de diámetro). El procedimiento conductual estuvo compuesto por la fase de exploración (codificación) y la fase de reconocimiento, que fueron separadas por varios intervalos entre ensayos (ITI). Durante la prueba de codificación, se cerró uno de los tres brazos disponibles. El ratón se colocó en la plataforma central del laberinto y se le permitió explorar los dos brazos disponibles durante 10 min. Durante la prueba de reconocimiento, el animal podía explorar los tres brazos durante un período de 5 min. El tiempo que pasaba el animal en cada uno de los tres brazos del laberinto se registraba automáticamente durante la codificación y la fase de prueba, puntuándose la entrada en un brazo cuando la primera mitad del cuerpo del animal estaba dentro de ese brazo. Así, el tiempo total de permanencia en los tres brazos correspondió al tiempo total de exploración. Los ratones normalmente tienden a explorar el brazo previamente bloqueado (nuevo brazo) del laberinto con más frecuencia que los previamente accesibles (familiares). Debido a que este paradigma de comportamiento se basa en la búsqueda de novedades, la prueba de reconocimiento no debe repetirse y los animales se usaron solo una vez. Discriminar el brazo novedoso de los dos brazos familiares se considera, por lo tanto, como un índice de la memoria de reconocimiento espacial. El rendimiento de la memoria se expresó como el porcentaje de tiempo pasado en el brazo nuevo calculado de la siguiente manera: (tiempo pasado en el brazo nuevo/tiempo pasado en los tres brazos) × 100. El tiempo pasado en la plataforma central del laberinto se excluyó del cálculo de actuación. El nivel de probabilidad se fijó en el 33% del tiempo de exploración. También se generó un perfil detallado de exploración del laberinto por parte de cada animal durante las fases de codificación y prueba (distancia recorrida en cada brazo incluyendo plataforma central, velocidad de exploración y % de inmovilidad proporcionada por el sistema de videoseguimiento Imetronic acoplado al laberinto) para examinar el patrones de exploración de grupos inyectados con vehículo y Aβo.

Los registros diarios se realizaron de 9 am a 4 pm en una caja opaca cerrada y poco iluminada que podría albergar la jaula del animal. El conector de la cabeza del ratón estaba conectado a los amplificadores mediante un cable blando que permitía los movimientos libres del animal. El comportamiento fue rastreado con una cámara de video. Los electroencefalogramas y las señales EMG se amplificaron mediante un amplificador de CA casero diferencial, se digitalizaron a 32 kHz con una resolución de 16 bits utilizando el convertidor CED Power 1401 y el software Spike2 (Cambridge Electronic Design) y se almacenaron en una PC para análisis fuera de línea. Para obtener señales de potencial de campo local (LFP), las señales sin procesar primero fueron procesadas por NDManager31, que proporcionó tanto filtrado como reducción de muestreo (de 32 kHz a 1250 Hz) y luego filtradas usando el filtro Chebyshev Tipo II (orden 4) en el 100-250 banda de Hz. Sonic Vizualizer se utilizó para mostrar y analizar los espectrogramas. La EMG se filtró con paso de banda a 250-350 Hz. Los espectros de potencia de la banda de frecuencia delta (1–5 Hz) y theta (5–10 Hz) se calcularon continuamente. Los estados cerebrales correspondientes a los estados de vigilia, REM y sueño de ondas lentas (SWS) fueron puntuados manualmente por el experimentador usando EMG, proporciones delta/delta del espectrograma como señales, así como grabación de video. Los estados SWS se identificaron como episodios de inmovilidad (EMG tónico) y alto poder delta. Se fusionaron los combates de SWS separados por menos de 3 segundos. Los estados REM se identificaron como episodios de alta theta y baja potencia delta acompañados de registro EMG de cuello atónico. Después de filtrar las señales LFP en la banda de 100 a 250 Hz, las ROE se detectaron utilizando la señal cuadrática normalizada (NSS) (FMA Toolbox http://fmatoolbox.sourceforge.net/API/FMAToolbox/Analyses/FindRipples.html) solo durante períodos clasificado como SWS. Las SWR se identificaron mediante el umbral del NSS si su envolvente excedía 2 SD y el pico excedía 5 SD. Los puntos de tiempo cuando el NSS cruzó 2 SD se consideraron como el inicio y el final de una SWR. Los episodios que duraron más de 100 ms se excluyeron del análisis, mientras que los episodios separados por menos de 30 ms se fusionaron. La tasa de ocurrencia se expresó como número de SWR por segundo de SWS (SWS-Rs/seg). La potencia normalizada se calculó como el máximo de NSS dentro de una ondulación. Los intervalos de tiempo que contenían menos de 5 min de una duración total de SWS se excluyeron del análisis de la dinámica de SWR.

Veinticuatro horas (n = 4) y 15 días (n = 4) después de la inyección intracerebroventricular de oligómeros de Aβ(1–42), los ratones se anestesiaron profundamente con isoflurano al 5 % y los hipocampos derechos se recogieron cuidadosamente y se homogeneizaron en tampón de lisis que contenía HEPES 20 mM, NaCl 0,15 mM, tritón al 1 % × 100, ácido desoxicólico al 1 %, SDS al 1 %, pH 7,5 y complementado con un cóctel inhibidor de proteasa (Sigma-Aldrich, L'Isle d'Abeau, Francia). Las cantidades de proteína de los homogeneizados de hipocampo se determinaron mediante el ensayo de proteínas de Bradford y se normalizaron a 500 µg de proteína por muestra. La concentración del péptido Aβ(1–42) en el hipocampo se evaluó mediante ELISA (Kit ELISA ultrasensible para amiloide humano beta 42, Thermofisher, Francia). Este kit detecta específicamente formas solubles de péptidos Aβ(1–42) humanos con una reactividad cruzada insignificante con las formas Aβ(1–40) humana o Aβ(1–42) de ratón. La concentración de Aβ en las muestras se determinó por comparación con una curva estándar (0–250 pg/ml). Se leyó la absorbancia a 450 nm utilizando un lector de microplacas.

Los resultados se expresaron como media ± SEM. Después de comprobar la normalidad de las distribuciones con la prueba de Shapiro-Wilk, así como la homogeneidad de la varianza con la prueba de Levene, los análisis de datos se realizaron mediante análisis de varianza (ANOVA) seguidos de comparaciones post-hoc realizadas mediante la prueba t con corrección de Bonferroni cuando correspondía. Para los ANOVA con medidas repetidas, probamos adicionalmente la esfericidad por medio de la prueba de Mauchly. Se consideraron significativos los valores de p < 0,05.

Cómo citar este artículo: Nicole, O. et al. Los oligómeros beta amiloide solubles bloquean el aumento inducido por el aprendizaje en la tasa de ondulación de onda aguda del hipocampo y perjudican la formación de la memoria espacial. ciencia Rep. 6, 22728; doi: 10.1038/srep22728 (2016).

Buzsaki, G. & Watson, BO Ritmos cerebrales y sintaxis neuronal: implicaciones para la codificación eficiente del contenido cognitivo y la enfermedad neuropsiquiátrica. Diálogos en neurociencia clínica 14, 345–367 (2012).

PubMed PubMed Central Google Académico

Axmacher, N., Mormann, F., Fernandez, G., Elger, CE & Fell, J. Formación de memoria por sincronización neuronal. Brain Res Rev 52, 170–182 (2006).

Artículo PubMed Google Académico

Yamamoto, J., Suh, J., Takeuchi, D. y Tonegawa, S. Ejecución exitosa de la memoria de trabajo vinculada a oscilaciones gamma de alta frecuencia sincronizadas. Celda 157, 845–857 (2014).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Cheng, S. & Frank, LM Las nuevas experiencias mejoran la actividad neuronal coordinada en el hipocampo. Neurona 57, 303–313 (2008).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Eschenko, O., Ramadan, W., Molle, M., Born, J. y Sara, SJ Aumento sostenido de la actividad ondulatoria de ondas agudas del hipocampo durante el sueño de ondas lentas después del aprendizaje. Aprenda Mem 15, 222–228 (2008).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Girardeau, G. & Zugaro, M. Ondas hipocampales y consolidación de la memoria. Curr Opin Neurobiol 21, 452–459 (2011).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Girardeau, G., Benchenane, K., Wiener, SI, Buzsaki, G. & Zugaro, MB La supresión selectiva de las ondas del hipocampo deteriora la memoria espacial. Nat Neurosci 12, 1222–1223 (2009).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Schreiter-Gasser, U., Gasser, T. y Ziegler, P. Análisis cuantitativo de EEG en la enfermedad de Alzheimer de inicio temprano: correlaciones con la gravedad, características clínicas, EEG visual y CCT. Electroen Clinl Neuro 90, 267–272 (1994).

Artículo CAS Google Académico

Frankland, PW & Bontempi, B. La organización de los recuerdos recientes y remotos. Nat Rev Neurosci 6, 119–130 (2005).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Lue, LF et al. Concentración de péptido beta amiloide soluble como predictor del cambio sináptico en la enfermedad de Alzheimer. Am J Pathol 155, 853–862 (1999).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mucke, L. et al. Expresión neuronal de alto nivel de abeta 1–42 en ratones transgénicos precursores de proteína amiloide humana de tipo salvaje: sinaptotoxicidad sin formación de placa. J Neurosci 20, 4050–4058 (2000).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Conductor, JE et al. Deterioro de las oscilaciones de frecuencia gamma del hipocampo in vitro en ratones que sobreexpresan la proteína precursora de amiloide humana (APP). Eur J Neurosci 26, 1280–1288 (2007).

Artículo PubMed Google Académico

Hermann, D. et al. La transmisión sináptica se ve afectada antes de la formación de placa en ratones que sobreexpresan la proteína precursora de amiloide sin alterar los complejos de ondulación de onda aguda correlacionados con el comportamiento. Neurociencia 162, 1081–1090 (2009).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Stine, WB, Dahlgren, KN, Krafft, GA & LaDu, MJ Caracterización in vitro de las condiciones para la oligomerización y la fibrilogénesis del péptido beta-amiloide. J Biol Chem 278, 11612–11622 (2003).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Benilova, I., Karran, E. & De Strooper, B. El oligómero tóxico de Abeta y la enfermedad de Alzheimer: un emperador necesitado de ropa. Naturaleza Neurosci 15, 349–357 (2012).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Daumas, S. et al. El olvido más rápido contribuye al deterioro de la memoria espacial en el ratón PDAPP: ¿déficit en la recuperación de la memoria asociado con una mayor sensibilidad a la interferencia? Aprenda Mem 15, 625–632 (2008).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Dubois, B. et al. Criterios de investigación para el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer: revisión de los criterios NINCDS-ADRDA. Lancet neurol 6, 734–746 (2007).

Artículo PubMed Google Académico

Ramadan, W., Eschenko, O. & Sara, SJ Ondas/ondas agudas del hipocampo durante el sueño para la consolidación de la memoria asociativa. PloS one 4, e6697, 10.1371/journal.pone.0006697 (2009).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Csicsvari, J. & Dupret, D. Oscilaciones de red de ondas/ondas agudas y mapas hipocampales asociados al aprendizaje. Philos T Roy Soc B 369, 20120528, 10.1098/rstb.2012.0528 (2014).

Artículo Google Académico

Ego-Stengel, V. & Wilson, MA La interrupción de la actividad del hipocampo asociada a la ondulación durante el descanso afecta el aprendizaje espacial en la rata. Hipocampo 20, 1–10 (2010).

PubMed PubMed Central Google Académico

Girardeau, G., Cei, A. y Zugaro, M. La plasticidad inducida por el aprendizaje regula el impulso de onda aguda del hipocampo. J Neurosci 34, 5176–5183 (2014).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Lesne, SE y col. Oligómeros de beta-amiloide cerebral en el envejecimiento y la enfermedad de Alzheimer. Cerebro 136, 1383–1398 (2013).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Chambon, C., Wegener, N., Gravius, A. & Danysz, W. Efectos celulares y de comportamiento de los péptidos beta-amiloides exógenos en roedores. Behav Brain Res 225, 623–641 (2011).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Adaya-Villanueva, A., Ordaz, B., Balleza-Tapia, H., Marquez-Ramos, A. & Pena-Ortega, F. La actividad de la red del hipocampo tipo beta se ve afectada de manera diferente por los péptidos beta amiloides. Péptidos 31, 1761-1766 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Witton, J. et al. Dinámica de espiga asociada a ondulación de ondas agudas del hipocampo interrumpida en un modelo de demencia en ratones transgénicos. J Neurofisiol. 5 de diciembre, 10.1113/jphysiol.2014.282889 (2014).

Mucke, L. & Selkoe, DJ Neurotoxicidad de la proteína beta amiloide: disfunción sináptica y de red. Perspectivas de Cold Spring Harbor en medicina 2, a006338, 10.1101/cshperspect.a006338 (2012).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lesburgueres, E. et al. Se requiere el etiquetado temprano de las redes corticales para la formación de una memoria asociativa duradera. Ciencia 331, 924–928 (2011).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Balducci, C. et al. Los oligómeros beta-amiloide sintéticos deterioran la memoria a largo plazo independientemente de la proteína priónica celular. Proc Natl Acad Sci USA 107, 2295–300 (2010).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Maviel, T., Durkin, TP, Menzaghi, F. & Bontempi, B. Sitios de reorganización neocortical críticos para la memoria espacial remota. Ciencia 305, 96–99 (2004).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Dellu, F., Contarino, A., Simon, H., Koob, GF & Gold, LH Diferencias genéticas en respuesta a la novedad y la memoria espacial usando una tarea de reconocimiento de dos ensayos en ratones. Neurobiol Learn Mem 73, 31–48 (2000).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Hazan, L. & Zugaro, M., Buzsaki G. Klusters, NeuroScope, NDManager: una suite de software libre para procesamiento y visualización de datos neurofisiológicos. J Neurosci Meth 155, 207–216 (2006).

Artículo Google Académico

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Este trabajo fue apoyado por becas de Fondation pour la Recherche Médicale (FRM: DEQ20130326468), Fondation France Alzheimer, ANR MALZ (ANR-10-MALZ-0001-02, proyecto CorehAlz) y por financiamiento del CNRS (UMR 5293) y el Universidad de Burdeos (ON, BB, PM). SH recibió el apoyo de una beca de doctorado del programa Erasmus Mundus (red ENC) y Labex Brain (programa de extensión de doctorado). TB se benefició de la subvención de estado 4/5/2012-15 y JG fue apoyado por el Programa "Tecnologías de la información: investigación y sus aplicaciones interdisciplinarias" UDA-POKL 04.01.01-00-051/10-00 (Estudios de doctorado interdisciplinario).

Nicole Olivier y Hadzibegovic Senka contribuyeron igualmente a este trabajo.

Bem Tiaza y Meyrand Pierre supervisaron conjuntamente este trabajo.

Instituto de Enfermedades Neurodegenerativas, Universidad de Burdeos, UMR 5293, Burdeos, 33000, Francia

Olivier Nicole, Senka Hadzibegovic, Bruno Bontempi y Pierre Meyrand

CNRS, Instituto de Enfermedades Neurodegenerativas, UMR 5293, Burdeos, 33000, Francia

Olivier Nicole, Senka Hadzibegovic, Bruno Bontempi y Pierre Meyrand

Instituto Nalecz de Biocibernética e Ingeniería Biomédica, Academia Polaca de Ciencias, Varsovia, 02-109, Polonia

Judyta Gajda y Tiaza Bem

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ON, SH, PM, TB y BB diseñaron experimentos, ON, SH, TB, JG y PM realizaron experimentos, ON, SH, TB, JG y PM analizaron datos, ON, PM, TB y BB escribieron el artículo y todos los autores revisaron el manuscrito.

Los autores declaran no tener intereses financieros en competencia.

Este trabajo tiene una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en la línea de crédito; si el material no está incluido bajo la licencia Creative Commons, los usuarios deberán obtener el permiso del titular de la licencia para reproducir el material. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Reimpresiones y permisos

Nicole, O., Hadzibegovic, S., Gajda, J. et al. Los oligómeros beta amiloide solubles bloquean el aumento inducido por el aprendizaje en la tasa de ondulación de onda aguda del hipocampo y perjudican la formación de memoria espacial. Informe científico 6, 22728 (2016). https://doi.org/10.1038/srep22728

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Recibido: 21 Agosto 2015

Aceptado: 18 de febrero de 2016

Publicado: 07 marzo 2016

DOI: https://doi.org/10.1038/srep22728

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