Hippocampal Theta Oscillations کی Optogenetic Frequency Scrambling of Hippocampal Spatiotemporal Codes Part 1 سے ورکنگ میموری کی بازیافت کو الگ کر دیتی ہے۔

دماغ میں سرگرمی کے عین وقتی ہم آہنگی کو یادداشت کے کام کے لیے بنیادی سمجھا جاتا ہے۔ درمیانی سیپٹم میں روکے جانے والے نیوران ہپپوکیمپس کے لیے اختراع کا ایک نمایاں ذریعہ فراہم کرتے ہیں اور ہپپوکیمپل تھیٹا (~8 ہرٹز) دولن کو کنٹرول کرنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ جب کہ میڈل سیپٹل نیورونز کی فارماسولوجیکل روکنا یادداشت میں خلل ڈالنے کے لیے جانا جاتا ہے، لیکن ہپپوکیمپل کی نمائندگی اور میموری کو منظم کرنے میں سیپٹل انحیبیٹری نیوران کا صحیح کردار پوری طرح سے سمجھ میں نہیں آتا ہے۔

دماغی سرگرمی اور یادداشت کا آپس میں گہرا تعلق ہے۔ ہماری یادداشت کا ہمارے دماغ کے کام سے گہرا تعلق ہے، جو ہمارے جسم کے اہم اعضاء میں سے ایک ہے جو کنٹرول کرتا ہے کہ ہم کس طرح سوچتے، محسوس کرتے اور عمل کرتے ہیں۔ لہذا، اگر ہم بہتر یادیں رکھنا چاہتے ہیں، تو ہمیں اپنے دماغ کو زیادہ موثر طریقے سے استعمال کرنے کی ضرورت ہے۔

سب سے پہلے، ہمیں یہ سمجھنے کی ضرورت ہے کہ ہمارا دماغ کیسے کام کرتا ہے۔ دماغ کا ایک حصہ ہے جسے ہپپوکیمپس کہتے ہیں جو ہماری یادداشت کا مرکز ہے۔ یہ پروسیس شدہ معلومات کو طویل مدتی میموری میں تبدیل کرنے اور اسے ہمارے دماغوں میں محفوظ کرنے کا ذمہ دار ہے۔ ہپپوکیمپس کے کام کو متاثر کرنے والے عوامل بنیادی طور پر دماغ کا خون کی گردش اور عصبی خلیوں کی مقدار اور معیار ہیں۔

دوسرے یہ کہ ہمیں دماغ کو متحرک رکھنے پر توجہ دینی چاہیے۔ مسلسل نئی چیزیں سیکھنے سے، دماغ انفارمیشن پروسیسنگ اور میموری کو زیادہ کثرت سے یاد کرنے میں مشغول ہوتا ہے، جو ہپپوکیمپس کی صحت کو فروغ دیتا ہے اور یادداشت کو بہتر بناتا ہے۔ اس لیے ہم اپنے دماغ کو متحرک رکھ سکتے ہیں اور کتابیں پڑھ کر، زبانیں سیکھ کر، یادداشت کی ورزش وغیرہ کر کے اپنی یادداشت کو بہتر بنا سکتے ہیں۔

آخر میں، ہمیں اچھی زندگی کی عادات کو برقرار رکھنے پر توجہ دینی چاہیے۔ مثال کے طور پر، کافی نیند لینا، متوازن غذا کھانا، اور باقاعدگی سے ورزش کرنا صحت مند دماغ اور جسم کو فروغ دینے میں مدد دے سکتا ہے، اس طرح ہماری یادداشت بہتر ہوتی ہے۔

مختصر یہ کہ دماغی سرگرمی اور یادداشت کا گہرا تعلق ہے۔ ہم دماغ کی صحت اور تربیت کو بہت سے پہلوؤں سے فروغ دے سکتے ہیں، اس طرح ہماری یادداشت کو بہتر بنایا جا سکتا ہے اور زندگی اور کام میں مختلف چیلنجوں کا مقابلہ کیا جا سکتا ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ہمیں اپنی یادداشت کو بہتر بنانے کی ضرورت ہے۔ Cistanche deserticola ہماری یادداشت کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے کیونکہ Cistanche deserticola ایک روایتی چینی ادویاتی مواد ہے جس کے بہت سے منفرد اثرات ہیں جن میں سے ایک یادداشت کو بہتر بنانا ہے۔ کیما بنایا ہوا گوشت کی افادیت اس میں شامل مختلف فعال اجزاء سے آتی ہے، بشمول ایسڈ، پولی سیکرائڈز، فلیوونائڈز وغیرہ۔ یہ اجزاء مختلف طریقوں سے دماغی صحت کو فروغ دے سکتے ہیں۔

شارٹ ٹرم میموری کو بہتر بنانے کا طریقہ جانیں پر کلک کریں۔

یہاں، ہم تمام نظری تفتیش اور ریکارڈنگ کے نقطہ نظر کا استعمال کرتے ہوئے spatiotemporal کوڈنگ اور میموری میں تھیٹا تال کے کردار کو الگ کرتے ہیں۔ ہمیں معلوم ہوتا ہے کہ اوپٹوجنیٹک فریکوئنسی اسکرمبلنگ محرکات تھیٹا دوغلوں کو ختم کرتے ہیں اور ہپپوکیمپس میں نیوران کے ایک حصے کو ماڈیول کرتے ہیں۔ اس طرح کے محرک نے ہپپوکیمپل اسپیٹیو ٹیمپورل کوڈ کو غیر فعال چھوڑتے ہوئے ایپیسوڈک اور ورکنگ میموری کی بازیافت میں کمی کی۔ ہمارا مطالعہ بتاتا ہے کہ تھیٹا تال یادداشت میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے لیکن ہپپوکیمپل اسپیٹیوٹیمپورل کوڈز کے لیے ضروری نہیں ہوسکتا ہے۔

یادداشت کی انکوڈنگ اور بازیافت کے لیے اعصابی سرگرمی کا عین وقتی ہم آہنگی بنیادی سمجھا جاتا ہے۔ خاص طور پر، تھیمیڈیل سیپٹم (ایم ایس) کو مرکزی زیٹ جیبر ٹو ڈاون اسٹریم ڈھانچے کے طور پر کام کرنے کی تجویز دی گئی ہے اور یہ ہپپوکیمپس 1 کو سب سے بڑا سبکورٹیکل ان پٹ فراہم کرتا ہے۔ MS GABAergic2، بنیادی طور پر parvalbumin (PV)-Positiveneurons3، cholinergic4 کے ساتھ اور glutamatergic neurons 5,6 کی ایک چھوٹی آبادی پر مشتمل ایک نیورو کیمیکل طور پر متضاد ڈھانچہ ہے۔

MS PV خلیات ہپپوکیمپس میں GABAergicinterneurons پر براہ راست پروجیکٹ کرتے ہیں جس سے ہپپوکیمپل اہرام کے خلیات کے فیڈ فارورڈ روکنے والے کنٹرول کو جنم دیتے ہیں۔ مزید برآں، ہپپوکیمپس کے اندر PV انٹرنیورونز تھیٹا (~8 ہرٹز) تالوں کو پیس کرنے کے لیے ضروری ہیں، اور MS PV نیوران کی براہ راست 8,9 یا ہپپوکیمپس میں ان کے ٹرمینلز10 کی آپٹوجینیٹک محرک ہپپوکیمپس کی فریکوئنسی مخصوص جگہ کے ساتھ منسلک ہیں جہاں ایم ایس پی وی نیورونز ہپپوکیمپس کے ارتعاش میں اضافہ ہوتا ہے۔ کم تھیٹا آسکیلیشن پاور 11-13 سے وابستہ ہے۔

جبکہ مکمل ایم ایس اوپٹوجینیٹک روکنا مقامی میموری کی خرابیوں کے ساتھ منسلک کیا گیا ہے، یہ اثرات ممکنہ طور پر کولینرجک افعال 15,16 میں خلل کی وجہ سے ہو سکتے ہیں، جو یادداشت کے لیے اہم سمجھے جاتے ہیں۔ ابھی حال ہی میں، میموری کوڈنگ اور بازیافت 17,18 کے لئے نانچولینرجک ایم ایس پی وی خلیوں کی سرگرمی ضروری ہے۔ خاص طور پر، ہپپوکیمپس ایپیسوڈک 19,20 اور ورکنگ 21 میموری کے لیے ایک بنیادی ڈھانچہ بھی ہے۔ چونکہ ایم ایس ہپپوکیمپل تھیٹا تال پیدا کرنے اور برقرار رکھنے میں ضروری ہے، اس لیے ایم ایس کی سرگرمی میں خلل پڑنے سے ڈاون اسٹریم ہپپوکیمپل فزیالوجی اور ورکنگ میموری پر اثر پڑنے کا امکان ہے۔
اگرچہ ہپپوکیمپس پر منحصر میموری کے صحیح فزیوولوجیکل میکانزم فی الحال نامعلوم ہیں، لیکن یہ تجویز کیا گیا ہے کہ ہپپوکیمپل پلیس سیل 23 جو کسی مخصوص سیاق و سباق کے مخصوص مقامات کو انکوڈ کرتے ہیں ایپیسوڈک میموری24 کی حمایت کر سکتے ہیں۔ ہپپوکیمپل ذیلی فیلڈ CA1 میں، مقامی ٹیوننگ کا انحصار سیاق و سباق کے حسی آدانوں پر ہوتا ہے۔ دیگر متغیرات جیسے کہ وقت اور فاصلہ بھی بصری رہنمائی والے لوکوموشن 26,27 کے دوران انکوڈ کیا جا سکتا ہے لیکن حسی اشاروں کی عدم موجودگی میں بھی، ممکنہ طور پر اندرونی معلومات بشمول خود تحریک 29 کا استعمال کرتے ہوئے (جائزہ کے لیے مہتا 30 اور McNaughton31 دیکھیں)۔

وقت اور جگہ کی نمائندگی مشترکہ طور پر inhippocampal neurons کی نمائندگی کی جا سکتی ہے، اور اس طرح کے ملٹی پلیکسڈ spatiotemporal کوڈز ورکنگ میموری 32–34 کے لیے امیدوار سبسٹریٹ ہو سکتے ہیں۔ ٹریڈمل35–37 کا استعمال کرتے ہوئے یا ورچوئل رئیلٹی پیراڈائمز 26,27,38 کا استعمال کرتے ہوئے ڈسٹل بصری اشاروں کو کلیمپ کرنے کے علاوہ، اسپیٹیو ٹیمپورل کوڈز کو بھی تجزیاتی طور پر جنرلائزڈ لکیری ماڈلز کا استعمال کرتے ہوئے نکالا گیا ہے جو جگہ، وقت اور فاصلہ کو نافذ کرتے ہیں۔ تاہم، مفت ایکسپلوریشن کے دوران نیورونل سرگرمی کی ریکارڈنگ پر اس طرح کے طریقوں کو بڑے پیمانے پر استعمال نہیں کیا گیا ہے۔

متعدد مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ ہپپوکیمپل تھیٹا تال وقتی کوڈز کو کم کر سکتے ہیں کیونکہ تھیٹا تال ہپپوکیمپل سرگرمی کو مضبوطی سے آرکیسٹریٹ کرتے ہیں۔ جبکہ ٹائم سیلز دونوں CA1 اور CA3 میں ایسے کاموں کو انجام دینے والے چوہوں میں بھی رپورٹ ہوئے ہیں جن کو ورکنگ میموری41 کی ضرورت نہیں ہوتی ہے، ایم ایس کی فارماسولوجیکل روکنا وقت کی مخصوص رکاوٹ کا باعث بنتا ہے لیکن خلیات کو جگہ نہیں دیتا اور کام کرنے والی میموری میں کمی سے منسلک ہوتا ہے۔ فارماسولوجیکل اپروچز کی ایک اہم خرابی یہ ہے کہ وہ میموری فنکشن میں GABAergic بمقابلہ cholinergic خلیات کے رشتہ دار شراکت میں فرق نہیں کرتے ہیں۔ خاص طور پر، MS cholinergic سرگرمی کی روک تھام hippocampalspatial representations43 کو تبدیل کرتی ہے اور کام کرنے والی میموری کی کارکردگی44,45 کو کم کرتی ہے۔ حیرت انگیز طور پر، MSwas کی فارماسولوجیکل روکنا تھیٹا دولن کی طاقت سے وابستہ ہے لیکن پلیس فیلڈز سے نہیں 46، اور کم ہونے والے تھیٹا کے دوران پلیس سیل کی سرگرمی کی یہ لچک تجربہ سے متعلقہ پلاسٹکٹی میکانزم کی وجہ سے نہیں ہے۔

MS GABAergic interneurons کو روکنے کی پچھلی کوششیں خاص طور پر optogenetics کا استعمال کرتے ہوئے، صرف ایک جزوی کمی سے وابستہ تھیں، لیکن تھیٹا سگنلز کی مکمل رکاوٹ نہیں 13۔ بدلے میں، تھیٹا دولن کی اوپٹوجنیٹک پیسنگ صرف پلیس سیل کی خصوصیات میں معمولی تبدیلیوں کے ساتھ وابستہ رہی ہے، بشمول فائرنگ کی فریکوئنسی9 اور فیز48 میں معمولی تبدیلی۔ مزید برآں، جب کہ یہ قیاس کیا جاتا ہے کہ ایم ایس ان پٹس ہپپوکیمپل عارضی کوڈز کو براہ راست کنٹرول کر سکتے ہیں، اس کے سبب کے ثبوت کی کمی ہے۔ آج تک، hippocampal spatiotemporal کوڈز اور میموری میں MS-PV نیوران کا صحیح کردار نامعلوم ہے۔

یہاں، ہم نے MS PV سرگرمی کو آپٹوجنیٹکس کا استعمال کرتے ہوئے کنٹرول کیا تاکہ ایک ریڈ شفٹڈ ایکسائٹیٹری اوپسن کا استعمال کرتے ہوئے اورابولیش تھیٹا دوسلن کو تیز کیا جا سکے۔ ہم ہپپوکیمپل تھیٹر ہتھمز کو مکمل طور پر ختم کرنے کے لیے ایک نقطہ نظر تجویز کرتے ہیں جس کی بنیاد پر ایم ایس نیورونز کی اوپٹوجینیٹک فریکوئنسی اسکرمبلنگ محرکات ہیں۔ متبادل طور پر، ایک ہی جانوروں میں تھیٹا تال کو ان کی فطری تعدد پر پیس کرنا اندرون مضمون کنٹرول فراہم کرتا ہے۔ ہم نے ترتیب وار ٹونز کے ساتھ لکیری ٹریک پر چلنے والے چوہوں میں CA1 اہرام سیل کی کیلشیم امیجنگ کے ساتھ آپٹوجینیٹک کنٹرول کو مشترکہ کیا۔

ان حالات میں، ہم انفارمیشن تھیوریٹک اپروچ کا استعمال کرتے ہوئے جگہ، وقت اور فاصلاتی خلیات کو الگ کر سکتے ہیں۔ تھیٹا سگنلز کی اوپٹوجینیٹک فریکوئنسی اسکرمبلنگ کو انجام دیتے وقت، جگہ اور وقت دونوں کی نمائندگی کو محفوظ رکھا گیا تھا اور CA1 پرامڈل سیلز کا صرف ایک چھوٹا ذیلی سیٹ محرک کے ذریعے وضع کیا گیا تھا۔ اس کے بعد ہم نے پایا کہ تھیٹاوسیلیشن کا خاتمہ خراب ورکنگ میموری کی بازیافت کے ساتھ وابستہ تھا جس سے یہ تجویز کیا گیا تھا کہ MS PV خلیات ہپپوکیمپل تھیٹا دوغلی پیدا کرنے میں ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں جو میموری کی بازیافت کے لئے ضروری ہیں لیکن اسپیٹیو ٹیمپورل نمائندگی میں شامل نہیں ہیں۔

نتائج

CA1 اہرام کے خلیے spatiotemporal معلومات کو انکوڈ کرتے ہیں۔

CA1 پرنسپل خلیوں کی بڑی آبادی میں spatiotemporal کوڈز کی جانچ کرنے کے لیے، ہم نے hippocampus کے CA1 خطے میں GCaMP6fast کے تحت CamKII پروموٹر کا اظہار کرنے والا ایک وائرل ویکٹر لگایا، انجیکشن سائٹ کے اوپر aGRIN لینس لگایا، اور کیلشیم امیجنگ ریکارڈنگ کے اوپن سورس کا استعمال کیا، 50 (تصویر 1a، b؛ تفصیلی ہسٹولوجی کے لیے ضمنی تصویر 1 دیکھیں)۔ CNMFe51 کا استعمال کرتے ہوئے نیورانز (تصویر 1c) اور ان کے متعلقہ کیلشیم عارضی (تصویر 1d) کے مقامی قدموں کے نشانات کو نکالا گیا۔ پرنسپل سیلز کی مقامی اور وقتی ٹیوننگ خصوصیات کو الگ کرنے کے لیے، ہم نے ٹریک کے دونوں سروں پر موشن سینسرز کے ذریعے متحرک ہونے والے تین ٹون اشاروں کے ساتھ ایک لکیری ٹریک کو ملانے کا کام تیار کیا۔ ہر رن کے اختتام پر فوری طور پر ایک نیا ٹون متحرک کیا گیا، جو چوہوں کو انعام کی ترسیل کی طرف ان کی پیشرفت سے آگاہ کرتا ہے۔

ہر چوتھے رن کو تیز رفتار، مسلسل لہجے کے ساتھ اشارہ کیا گیا تھا جو لکیری ٹریک کے آخر میں انعام کی فراہمی سے وابستہ تھا (تصویر 1e)۔ انعام کی جگہ سے روانگی کے بعد سے گزرے ہوئے وقت اور طے کیے گئے فاصلے کے ساتھ ساتھ ہر ماؤس کا مطلق مقام (تصویر 1f)۔ ان متغیرات اور بائنرائزڈ نیورونل سرگرمی کا استعمال کرتے ہوئے، ہم نے امکانی ٹیوننگ منحنی خطوط (تصویر 1 جی) کی گنتی کی اور نیورونل سرگرمی اور مقام، وقت، نیز ریکارڈ شدہ سیل کے درمیان فاصلے کے درمیان باہمی معلومات (MI) حاصل کی۔ ارتباط پر مبنی تجزیوں کے برعکس، MI عصبی سرگرمی اور طرز عمل کے متغیرات کے درمیان لکیری، یک سنگی تعلقات کو نہیں مانتا بلکہ ایک متغیر کی غیر یقینی صورتحال کا اظہار کرتا ہے جس کی وضاحت دوسرے کے ذریعے کی جا سکتی ہے۔

MI اقدار کی اہمیت کی جانچ کی گئی۔ 95% وقت (p 0.05 سے کم یا اس کے مساوی) شفلڈ سروگیٹس سے زیادہ MI کے ساتھ خصوصی طور پر ایک متغیر کو انکوڈ کرنے والے نیورونز کو جگہ سے ماڈیولڈ (مقامی)، ٹائم ماڈیولڈ (عارضی) یا فاصلاتی ماڈیولڈ (دیکھیں) کے طور پر لیبل کیا گیا تھا۔ طریقے)۔ مندرجہ ذیل تجزیوں کے لیے، ہم نے امیدواروں کے خلیات پر توجہ مرکوز کی جو صرف اہم متغیر کو انکوڈ کرتے ہیں (تصویر 1h)۔ اہم بات یہ ہے کہ مخصوص جگہوں پر ٹائم ماڈیولڈ سیل منظم طریقے سے فعال نہیں تھے، اور جگہ سے ماڈیول کیے گئے سیل ایک مقررہ وقت پر منظم طریقے سے فعال نہیں تھے (تصویر 1i،j)۔

جب کہ ایک واحد متغیر کو انکوڈ کرنے والے زیادہ تر خلیات جگہ پر ماڈیول کیے گئے تھے، نیوران کا ایک بڑا حصہ کنجیکٹیو نیوران تھے جو ایک سے زیادہ متغیر (17.98 ± 1.77%) کو انکوڈ کرتے تھے۔ اس کے برعکس، سیلسن کوڈنگ کی جگہ نے خصوصی طور پر 9 کی نمائندگی کی ہے۔ وقت، جگہ یا فاصلے کے مطابق نیوران کی مثالیں ان کے معلوماتی مواد کے ساتھ ضمنی شکل 2 میں دکھائی گئی ہیں۔

اگرچہ ہمارا معلوماتی نظریاتی نقطہ نظر صرف ایک متغیر کو نمایاں طور پر انکوڈ کرنے والے خلیوں کو الگ تھلگ کر کے اوورلیپنگ متغیرات کو ختم کر سکتا ہے، ہم نے مقام کو ڈی کوڈ کرنے کے لیے ایک بے باکی کلاسیفائر کا استعمال کرتے ہوئے spatiotemporal متغیرات کو انکوڈنگ کرنے میں ہر سیل کی قسم کی مطابقت کا مزید تجربہ کیا (تصویر 1l–n)، وقت گزر گیا۔ (تصویر 1o–q)، اور طے شدہ فاصلہ (تصویر 1r–t) لکیری ٹریک52 پر۔

ہم نے ہر ماؤس کی موجودہ حالت کا تخمینہ زیادہ سے زیادہ پوسٹریوری (MAP) ویلیو کی دی گئی نیورونل سرگرمی اور بوٹسٹریپڈ ٹیوننگ منحنی خطوط کو اصل یا سرکلر طور پر شفل شدہ بائنرائزڈ سرگرمی (تصویر 1l، o، r؛ تفصیلی پروٹوکول کے طریقے دیکھیں) کا استعمال کرتے ہوئے لگایا۔ پیشین گوئیوں کے معیار کا اندازہ کنفیوژن میٹرکس (تصویر 1m، p، s) کا استعمال کرتے ہوئے اور پیش گوئی کی گئی حالت اور اصل حالت کے درمیان یوکلائیڈ فاصلہ کی گنتی کے ذریعے کیا گیا تھا (تصویر 1n، q، t)۔ اہم بات یہ ہے کہ، ہمارے Bayesian decoder نے اوسطاً 16.58 سینٹی میٹر کی خرابی پیدا کی، جو کہ شفلڈ سروگیٹس (5{{10}}.95 سینٹی میٹر؛ پیئرڈ ٹی-ٹیسٹ، t4=19.75 سے ڈی کوڈنگ کرتے وقت نمایاں طور پر کم تھی۔ ,p 0.0001 سے کم یا اس کے برابر)، اور مقامی طور پر ماڈیولڈ سیلز کا استعمال کرتے ہوئے ضابطہ کشائی غیر مقامی طور پر ماڈیولڈ سیلز (جوڑا ٹی-ٹیسٹ، t4=34.54، p کم 0.0001 سے یا اس کے برابر؛ تصویر 1n)۔ اسی طرح، گزرے ہوئے وقت کے لیے اوسط ضابطہ کشائی کی خرابی 6.45 سیکنڈ تھی، جو شفلڈ سروگیٹس (19.12 s؛ پیئرڈ ٹی-ٹیسٹ، t4=18.01، p 0.0001 سے کم یا اس کے برابر) کا استعمال کرتے ہوئے گنتی کی گئی غلطی سے نمایاں طور پر کم تھی۔

ٹائم ماڈیولڈ سیلز کا استعمال کرتے ہوئے ضابطہ کشائی سے ٹنون ٹائم ماڈیولڈ سیلز کے مقابلے میں نمایاں طور پر بہتر درستگی حاصل ہوئی (جوڑا ٹی-ٹیسٹ، t4=3.163، p=0۔{16}}341؛ تصویر 1q) . آخر میں، ہمارے ڈیکوڈر کا استعمال کرتے ہوئے اوسط فاصلے کی خرابی 61.40 سینٹی میٹر تھی، جو کہ شفلڈ سروگیٹس (189.6 سینٹی میٹر؛ t-ٹیسٹ، t4=28.79، p 0.0001 سے کم یا اس کے برابر) سے نمایاں طور پر کم تھی۔ فاصلاتی ماڈیولڈ سیلز کا استعمال کرتے ہوئے ڈی کوڈنگ سے غیر فاصلاتی ماڈیولڈ سیلز کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم خرابیاں پیدا ہوئیں (t-test, t4=4.595,p=0.0101; تصویر 1t)۔

تھیٹا اوسلیشنز کا سلیکٹیو ایم ایس آپٹوجینیٹک کنٹرول

ہپپوکیمپل اسپیٹیوٹیمپورل کوڈز میں ایم ایس سے تیار کردہ تھیٹا سگنلز کے رشتہ دار شراکت کی جانچ کرنے کے لیے، ہم نے ایم ایس (تصویر 2 اے) میں ریڈ شفٹڈ ایکسائٹیٹری اوپسن کرائمسن آر کو تبدیل کیا۔ inhibitoryopsins کے برعکس، ChrimsonR نے ہمیں مضامین کے اندر تھیٹا سگنلز کو تیز کرنے یا تیز کرنے کی اجازت دی۔ مزید برآں، ChrimsonR وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والے Channelrhodopsin-2 سے زیادہ موثر ہے اور کیلشیم امیجنگ53 کے ساتھ آپٹوجنیٹکس کو جوڑنے کی صلاحیت فراہم کرتا ہے۔ 14.91 ± 3.57% PV خلیات نے ChrimsonR کا اظہار کیا، جو ہمیں ہپپوکیمپل دوغلوں (n=4 چوہوں؛ تصویر 2b، c) پر وسیع پیمانے پر کنٹرول کرنے کے لیے کافی پایا۔ اس کے برعکس، ہمیں CHAT سیلز میں ChrimsonR کا عملی طور پر کوئی اظہار نہیں ملا (CHAT سیلز کے 1.05 ± 1.052% نے بھی ChrimsonR کا اظہار کیا؛ تصویر 2d، e)۔

اس کے بعد ہم نے MS پر فائبر آپٹکس کے ساتھ چوہوں کو لگایا۔ ہم نے CA1 (تصویر 2f) میں مقامی فیلڈ پوٹینشل (LFP) کو ریکارڈ کرتے ہوئے 638 nm لیزر محرک کا مظاہرہ کیا۔ ہم نے پایا کہ MS سکیمبلڈ اور 8 Hz optogenetic stimulation بالترتیب تھیٹا oscillations میں خلل ڈال سکتا ہے یا تیز کر سکتا ہے (تصویر 2g)۔ جب کہ بیس لائن نیچرل تھیٹا 4–12 ہرٹز فریکوئنسی بینڈ میں کچھ تعدد تغیرات کو ظاہر کرتا ہے، 8 ہرٹز محرکات اس فریکوئنسی پر مستقل اور مستحکم ہپپوکیمپل دولن کا باعث بنے۔ اس کے برعکس، سکیمبلڈ محرکات نے تھیٹا تال کو مستقل طور پر ختم کر دیا (تصویر 2h)۔

ہم نے پایا کہ تھیٹا بینڈ (طریقے دیکھیں) میں دوغلی قوت (OS) میں نمایاں طور پر کمی واقع ہوئی ہے ({{0}}.45 ± 0۔{6}}1) بیس لائن عہدوں کے مقابلے (0.67 ± {{10}}۔{17}}1،p 0 سے کم یا اس کے برابر۔{21}}0{ {29}}1) اور وائٹ نوائز کنٹرول سگنل (0.50 ± 0.01، p=0.99) کے OS سے نمایاں طور پر مختلف نہیں تھے۔ دوسری طرف، 8 Hzstimulations نے تھیٹا کی طاقت میں نمایاں اضافہ کیا (0.82 ± 0.01, p 0.0001 سے کم یا اس کے برابر؛ n=59 epochs؛ تصویر 2i) سکیمبلڈ محرکات کے مقابلے میں۔ ہمیں اپنے محرک پیٹرن اور LFP فریکوئنسی بینڈ (F10=6.467، p 0.0001 سے کم یا اس کے برابر) کے درمیان ایک اہم تعامل بھی ملا۔ خاص طور پر، سکیمبلڈ فریکوئنسی محرک نے تھیٹا پاور میں نمایاں کمی کی ہے (بیس لائن تھیٹا بینڈ پاور کا 0.341 ± 0.06 حصہ؛ پی=0.0394، پیئر وار ٹی ٹیسٹ)، جب کہ 8 ہرٹز محرکات نے تھیٹا پاور میں نمایاں اضافہ کیا (3.302 پورٹ بینڈ بیس لائن کا 0.76 پورٹ پاور , p=0.0004، جوڑے کے لحاظ سے ٹی ٹیسٹ؛ تصویر 2j) دوسرے فریکوئنسی بینڈ کو بغیر تبدیلی کے چھوڑ کر۔

جبکہ ہمارے کیلشیم امیجنگ اور الیکٹرو فزیوولوجیکل تجزیوں میں صرف لوکوموشن کے ادوار (طریقے دیکھیں) شامل ہیں، ہم نے یہ بھی پایا کہ ہم قابل اعتماد طریقے سے (ضمنی شکل 3a، b) یا رفتار (ضمنی شکل 3a، c) تھیٹا دوغلوں کو لوکوموٹر کی حالت سے قطع نظر ختم کرنے کے قابل تھے۔ آرام کے ادوار سمیت)۔ جبکہ قدرتی تھیٹا OS لوکوموٹر کی رفتار سے منسلک ہے (پیئرسن R2=0.059، p=0.001؛ n=179 آزاد عہد؛ ضمنی شکل 3d)، تھیٹا کو ختم کرنے سے اس طرح کا نقصان ہوا ارتباط (پیئرسن آر p=0.714؛ n=177 آزاد عہد؛ ضمنی شکل 3f) تجویز کرتا ہے کہ لوکوموٹر ریاستیں تھیٹا دوغلوں پر اوپٹوجینیٹک محرکات کے اثرات کو اوور رائیڈ نہیں کرتی ہیں۔

ہپپوکیمپل شارپ ویو ریپلز (SWRs) یادداشت کے استحکام میں ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں 54–56 اور MS cholinergic neuronshas کے محرک کا تعلق لہر کی سرگرمی میں کمی اور کمزور کام کرنے والی یادداشت45 سے ہے۔ اگرچہ ہمیں MS cholinergic نیورانز میں ChrimsonR کا عملی طور پر کوئی اظہار نہیں ملا، لیکن یہ ضروری تھا کہ ہمارے MS optogenetic stimulation کے لہر کی فزیالوجی پر اثر کی پیمائش کی جائے۔ اس مقصد کے لیے، ہم نے CA1-LFP کو ریکارڈ کیا اور کھلے میدان کی تلاش میں آزادانہ برتاؤ کرنے والے چوہوں میں 5s ON، اور 5s OFF scrambledoptogenetic stimulation انجام دیا (ضمنی شکل 4a)۔ ہم نے اسکرمبلڈ محرک سے پہلے اور اس کے دوران لہر کے واقعات کی خصوصیات کی پیمائش کی، اور طاقت میں کوئی تبدیلی نہیں ملی (بغیر جوڑا، دو دم والا ٹی-ٹیسٹ، t6=0.076، p=0.941؛ ضمنی شکل 4b، بائیں پینل)، موجودگی کی فریکوئنسی (غیر جوڑا، دو دم والا ٹیسٹ، t6=−1.688، p=0.142؛ ضمنی تصویر 4c، بائیں پینل)، یا چوڑائی (غیر جوڑا، دو دم والا t-ٹیسٹ، t6=0.124، p=0.905؛ ضمنی شکل 4d، بائیں پینل)۔

اسی طرح، 8 ہرٹز اوپٹوجنیٹک محرک کو لاگو کرنے سے لہر کی طاقت پر کوئی قابل فہم اثرات نہیں تھے (غیر جوڑ، دو دم والا ٹی-ٹیسٹ، t6=0.378، p=0.718؛ ضمنی شکل 4b، دائیں پینل) فریکوئنسی (غیر جوڑا، دو دم والا t-ٹیسٹ، t{{10}} −1.643، p=0.151؛ ضمنی شکل 4c، دائیں پینل)، اور چوڑائی (غیر جوڑا، دو دم والا t-ٹیسٹ، t6=−0.138,p=0.894؛ ضمنی تصویر 4d، دائیں پینل)۔ ہمارے ہسٹولوجیکل نتائج اور ایک پچھلی رپورٹ کے ساتھ کہ MS cholinergic neurons کی optogenetic stimulation SWRs57 کی موجودگی کو کم کرتی ہے، ہم نے پایا کہ یہ optogenetic stimulations hippocampus میں cholinergicinputs کو متاثر نہیں کرتے ہیں۔

For more information:1950477648nn@gmail.com