수용성 아밀로이드 베타 올리고머가 학습을 차단합니다.

Scientific Reports 6권, 기사 번호: 22728(2016) 이 기사 인용

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서파수면 중에 생성된 학습 후 해마의 날카로운 파동(SWR)은 기억 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 생각됩니다. 알츠하이머병에서는 비정상적인 해마 진동이 보고되었지만 일반적으로 관찰되는 공간 기억 장애에 대한 SWR의 기능적 기여는 불분명합니다. 이러한 손상은 수용성 아밀로이드 베타 올리고머(Aβos)에 의해 생성된 퇴행성 시냅스 변화와 관련되어 있으며 놀랍게도 일상적인 행동 중에 SWR 역학을 아끼는 것으로 보입니다. 인지 장애가 있는 동물의 SWR에 대한 Aβos의 잠재적 효과를 밝히기 위해 우리는 차량 및 Aβo 주입 마우스를 공간 인식 기억 테스트에 제출했습니다. 단기 인식 기억을 형성할 수 있는 Aβ 마우스는 더 빠른 망각을 나타내어 성공적인 인코딩을 제안하지만 이전에 획득한 정보를 적절하게 안정화 및/또는 검색할 수 없음을 나타냅니다. 사전 인지 요구 사항이 없으면 두 그룹 모두에서 SWR의 유사한 특성이 관찰되었습니다. 대조적으로, 인지적으로 문제가 있을 때, 대조군에서 관찰된 SWR 발생의 인코딩 후 및 인식 피크는 Aβ 마우스에서 폐지되었으며, 이는 공간 정보의 해마 처리 장애를 나타냅니다. 이러한 결과는 공간 기억 형성에 SWR이 결정적으로 관여한다는 점을 지적하고 SWR 역학의 Aβ 유발 손상이 알츠하이머병과 관련된 공간 기억 결핍을 담당하는 파괴적인 메커니즘임을 확인합니다.

설치류의 정보 처리 및 기억 형성은 기능적으로 중요한 해마 장 전위 진동의 배열을 동반하는 것으로 보고되었습니다. 예를 들어, 세타 진동은 활동적인 행동과 빠른 안구 운동(REM) 수면 중에 발생하며 정보 인코딩을 위한 시간 프레임을 제공하는 것으로 제안되었습니다1. 탐색적 행동 중에 유발되는 감마 진동은 메모리 획득2에 관여하는 것으로 생각되며 해당 동기화는 작업 메모리3의 성공적인 실행에 기여합니다. 학습 후 서파수면(SWS) 동안 해마 회로는 일반적으로 0.4~1Hz에서 재발하는 날카로운 파동(SWR)의 발생률을 지속적으로 증가시킵니다4,5. 중요한 것은 SWR이 발생하면 해마 장소 세포의 앙상블이 이전 학습 에피소드 중에 촉발된 순차적 활동을 더 빠른 시간 단위로 재생할 수 있다는 점입니다. 이는 SWR이 기억 통합 과정을 추진하고 새로 획득한 공간 기억 흔적의 장기간 안정화에 필수적인 역할을 한다는 것을 의미합니다6 . 이러한 SWR이 실험적으로 중단되면 해마 의존성 기억 작업7에서 기억력 결핍이 발생하며, 이는 비정상적인 해마 리듬 활동이 해마 정보 처리를 방해할 수 있음을 시사하며, 이러한 기능 장애 패턴은 알츠하이머병과 같은 병리학적 상태에서도 관찰됩니다8(AD).

AD와 관련된 인지 장애는 공간 학습 및 서술적 기억에 중요한 것으로 간주되는 해마와 같은 취약한 뇌 영역에 용해성 아밀로이드 베타 단백질(Aβ)이 존재하여 생성되는 퇴행성 시냅스 변화와 관련이 있습니다9. 후기 원섬유 구조보다는 Aβ의 초기 올리고머 형태가 신경망의 기능적 특성을 방해하고 AD 환자10뿐만 아니라 이 질병의 형질전환 마우스 모델에서 인지 기능 장애의 원인이 된다는 증거가 늘어나고 있습니다11. Aβ 올리고머(Aβos)는 해마 네트워크 활동에 차등적으로 영향을 미쳐 시험관 내에서 세타 및 감마 진동을 줄이면서 놀랍게도 SWR을 절약하는 것으로 나타났습니다. 면밀한 조사에 따르면 이러한 효과 부족은 세포 배양 또는 홈 케이지에 남아 있는 동물에서 해마 활동을 기록한 결과일 수 있으며, 이는 인지 장애가 있는 동물에서 감지할 수 있는 SWR에 대한 Aβos의 효과를 방해할 수 있는 기본 조건입니다. 여기에서 우리는 공간 정보의 인코딩 및 통합을 겪는 생쥐의 SWR 생성과 관련된 신경 개체군에 대한 Aβos의 작용을 밝히고자 했습니다. 이를 위해 우리는 공간 인지 요구를 최대화하기 위해 맞춤화된 Y-미로 차별 작업의 수정된 버전에서 마우스를 공간 인지 기억 테스트에 제출했습니다. 이 작업의 해마 의존성을 확인한 후, 우리는 Aβos의 뇌실내 주입 후 공간 기억 장애를 감지하는 능력을 확립했습니다. 그런 다음 인지 요구 사항이 없거나 단일 공간 차별 세션을 진행하는 동안 생쥐의 해마 SWR에 대한 이 Aβo 처리의 시그니처를 결정했습니다.